电磁兼容自动测试系统探讨

2016-06-02中国船舶重工集团公司第七一研究所胡清平

电子世界 2016年9期

中国船舶重工集团公司第七一○研究所胡清平

电磁兼容自动测试系统探讨

中国船舶重工集团公司第七一○研究所胡清平

【摘要】为了适应制造企业对设备电磁兼容测试的需要，本文在分析国外现有系统的基础上，提出了研制适合我国国情的电磁兼容测试系统的建议；结合国军标给出了一套实用方案，包括系统配置和软件结构，解决了现存系统的许多不足，大大提高了系统的性价比，为制造企业引入电磁兼容测试手段提供了一条建设性思路。

【关键词】电磁兼容测试；电磁干扰；电磁敏感度

1 引言

最早比较完整地提出电磁兼容（ EMC）概念的学者是美国的Bernhard Keiser博士，他指出：如果每一台装置所产生的电噪声都不影响其它任何一台装置的正常性能，那么就可以认为该装置是电磁兼容的，或者说，电磁兼容是指装置在其工作的系统或其环境内始终保持预定工作性能的和谐状态。可见，要达到电磁兼容性，需要抑制装置的电磁干扰（ EMI）幅度并提高其电磁敏感度（ EMS）能力。这里，装置一般指设备、分系统或系统。

2 电磁兼容性测试模式存在的缺陷

随着中国强制性认证（简称CCC认证）的施行，设备电磁兼容性越来越引起了制造企业的高度重视。研究表明，当前普遍实行的电磁兼容性测试模式存在着诸多缺陷：①属于后期成败型检测，不合格的返修成本很高；②检测周期长，一般完成一次检测将近1周；③一次性检测通过率很低，返修率高；④不提供故障排查服务；⑤缺乏过程控制策略和手段等。这种模式严重影响了产品研制周期和成本，成为电气电子设备迅速推向市场的新障碍。在制造企业的研制过程中引入电磁兼容测试具有重要的现实意义，深入研究电磁兼容测试技术并开发出经济实用的测试系统是解决这一问题的有效途径。

3 问题的提出及具体分析

我国现有电磁兼容测试系统几乎都是由国外公司设计建造的，主要存在以下问题：①针对国外标准而设计，不能完全满足我国的实际使用需求；②硬件设备的支持能力不够（如EMI测量中的接收机/频谱仪类型或EMS测量中的信号源/功率计/场强监视器等）；③不提供针对具体受试设备（Equipment Under Test， EUT）的监测能力；④自动化程度有限，尤其是EMS测量；⑤建设成本很高，不支持国内测量仪器。

作为国家和部门授权的认证实验室，这种系统配置是可以接受的，但如果想要将其引入到制造企业，在技术上就显得有些不合理（不提供国内标准和监测手段），在成本上显得难以接受（硬件可移植性差）。所以有必要对其进行设计优化，以提高系统的适用性和性价比。新研制的系统必须具有以下特点：①可扩展的标准库；②提供需要的监测手段（可选）；③提高硬件可移植性，可支持国内外仪器或附件；④提高系统自动测试能力，以缩短测试时间。

表1 EMC测试主要功能分析表

4 系统设计

4.1 功能分析

整套系统可以划分为两个子系统：EMI分系统和EMS分系统，其中，EMI分系统［3］主要完成设备和分系统的传导发射（Conductive Emission， CE）和辐射发射（Radiation Emission， RE）测试；EMS分系统主要完成设备和分系统的传导敏感度（Conductive Susceptivity， CS）和辐射敏感度（Radiation Susceptibility， RS）测试。各个分系统的功能设计如表1所示。

表2 EMC测试系统可完成的测试项目一览

表3 EMC测试系统软件模块功能说明

4.2 系统配置

系统配置的特点是：①EMI测试系统既可以通过频谱仪也可以通过接收机来完成CE和RE测量；②优化频谱仪/接收机配置，比如RS101的校准测试，按照标准需要两台频谱仪/接收机，而现在通过软件控制只需要一台即可完成，并不影响测试效果，这种优化思想在CS116的环路阻抗测试中也得到体现；③优化场强监测系统：RS103中，1kHz-1GHz范围内用场强传感器实时监测法，1-18GHz范围用接收天线预校准法，相对于全频段采用场强传感器，大大降低了系统成本；④广泛支持国内外测试仪器及附件；⑤自动化程度高：配置了专门的开关系统和配电互锁系统，使得测试校准和测试过程都实现了自动化，提高了测试速度。

4.3 软件设计

软件系统的体系结构参见图1。各个模块的主要功能参见表3。