汽車(chē)電子系統(tǒng)EMI/EMC測(cè)試保證：極近場(chǎng)EMI掃描技術(shù)
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時(shí)間：2013-01-10
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汽車(chē)電子系統(tǒng)對(duì)于供應(yīng)商提供的芯片和印制電路板的電磁輻射特別敏感。因此，SAE（原汽車(chē)工程師協(xié)會(huì)）已經(jīng)定義測(cè)試規(guī)范并建立滿足電磁兼容（EMC）和電磁干擾（EMI）的需求，并對(duì)其進(jìn)行了不斷的完善。采用極近場(chǎng)EM掃描技術(shù)，供應(yīng)商的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以通過(guò)一個(gè)桌面系統(tǒng)來(lái)計(jì)量并立即顯示輻射的空間和頻譜特性，避免以后在更高費(fèi)用的模塊、系統(tǒng)或整車(chē)級(jí)測(cè)試中出現(xiàn)問(wèn)題。
本文討論幾個(gè)能夠展示這種測(cè)試價(jià)值的例子。第一個(gè)例子是關(guān)于“擴(kuò)頻時(shí)鐘發(fā)生器（SSCG）”的輻射特性，分別在“關(guān)”和“開(kāi)”的狀況下對(duì)其掃描。在第二個(gè)例子中，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)對(duì)比了第二代半雙工串行解串器（串行器/解串器）系統(tǒng)與第三代全雙工系統(tǒng)。結(jié)果驗(yàn)證了新一代功能及其優(yōu)勢(shì)，不但幫助客戶(hù)縮短了產(chǎn)品上市時(shí)間，并在客戶(hù)中產(chǎn)生了積極的影響。
極近場(chǎng)EMI掃描技術(shù)
快速磁性極近場(chǎng)測(cè)量?jī)x器可以捕獲和顯示頻譜和實(shí)時(shí)空間掃描結(jié)果的可視圖像。芯片廠商和PCB設(shè)計(jì)工程師可以掃描任何一塊電路板，并識(shí)別出50kHz至4GHz頻率范圍內(nèi)的恒定或時(shí)基的輻射源。這種掃描技術(shù)有助于快速解決廣泛的電磁設(shè)計(jì)問(wèn)題，包括濾波、屏蔽、共模、電流分布、抗干擾性和寬帶噪聲。
在任何新PCB的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，設(shè)計(jì)工程師都必須找出設(shè)計(jì)之外的輻射體或射頻泄漏，并對(duì)其進(jìn)行描述和處理以通過(guò)一致性測(cè)試?？赡艿妮椛潴w包括高速、大功率器件以及具有高密度或高復(fù)雜度的器件。掃描系統(tǒng)以疊加在Gerber文件上的形式顯示空間輻射特性，因此測(cè)試人員可以準(zhǔn)確地找出所有輻射問(wèn)題的來(lái)源。設(shè)計(jì)工程師可以在采取了相應(yīng)的解決措施之后，對(duì)器件進(jìn)行重新測(cè)試并立即量化出校正設(shè)計(jì)后的效果。
掃描系統(tǒng)由一個(gè)掃描儀、小型適配器、一個(gè)客戶(hù)提供的頻譜分析儀和運(yùn)行掃描系統(tǒng)軟件的PC組成。臺(tái)式掃描儀包括2，436條回路，可產(chǎn)生1，218個(gè)間隔為7.5mm的磁場(chǎng)探針，形成一個(gè)電子開(kāi)關(guān)陣列并提供高達(dá)3.75mm的分辨率。系統(tǒng)工作頻率范圍為50kHz至4GHz，通過(guò)可選的軟件密鑰啟用。
這樣，用戶(hù)就可以自行對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行測(cè)試，而不必依賴(lài)另外一個(gè)部門(mén)、測(cè)試工程師或進(jìn)行耗時(shí)的場(chǎng)外測(cè)試。工程師甚至可以在診斷一個(gè)間歇故障之后，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行更改，很快再進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試的結(jié)果可以對(duì)設(shè)計(jì)更改的影響進(jìn)行精確的驗(yàn)證。
借助掃描系統(tǒng)，電路板設(shè)計(jì)工程師可以預(yù)先測(cè)試和解決電磁兼容問(wèn)題，從而避免產(chǎn)生非預(yù)期的一致性測(cè)試結(jié)果。掃描儀的診斷功能可以幫助設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)將輻射測(cè)試時(shí)間縮短兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上。
EMI近場(chǎng)輻射特性：SSCG示例
某一大型半導(dǎo)體廠商在解串器的并行總線上實(shí)現(xiàn)了SSCG功能。SSCG功能能夠通過(guò)將輻射峰值能量擴(kuò)展到更寬的頻帶上來(lái)減少輻射。如下面的圖1所示，頻率變化發(fā)生在額定時(shí)鐘中心頻率（中心擴(kuò)頻調(diào)制）附近，擴(kuò)展的頻譜為正或負(fù)1.0%（fdev）。在接收器并行總線端，輸出以千赫茲（fmod）的調(diào)制速率隨時(shí)間調(diào)制時(shí)鐘頻率和數(shù)據(jù)頻譜。定制的串行解串器芯片組的目標(biāo)客戶(hù)是要求所安裝電子設(shè)備具有低EMI輻射特性的汽車(chē)廠商。
圖1：擴(kuò)頻時(shí)鐘功能
極近場(chǎng)掃描系統(tǒng)完成了空間和頻譜掃描后顯示并生成了以下輻射特性圖。需注意的是，掃描結(jié)果疊加在Gerber設(shè)計(jì)文件上，因此這樣對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析可以立即確定待測(cè)器件中的具體輻射體。圖2顯示了SSCG功能為“關(guān)”時(shí)待測(cè)器件的輻射特性。
圖2：SSCG功能為“關(guān)”時(shí)測(cè)得的EMI輻射特性
圖3：SSCG功能為“開(kāi)”時(shí)的EMI輻射特性
評(píng)論