隨著越來越多的新型電子裝置問世,相關技術亦不斷快速演進。您的裝置在進入市場之前,必須先進行相符性測試,以確保安全操作、產品品質以及準確度。先期認證測試可協助您以經濟有效的方式,縮短產品上市時間,並透過產品驗證,確保它們通過最終相符性測試。

我們將介紹先期認證測試的基本原理、說明您的需求,以及您需執行的量測,以確保您的產品能通過最終測試。

簡介 – 先期認證測試的重要性

在任何產品開發階段,您的首要之務都是進行產品測試,確定它們能如預期般運作。所以電子裝置都必須先在經過核可的內部測試實驗室中,通過電磁干擾(EMI)相符性測試。通過 EMI 測試,代表您的裝置的 EMI 發射達到了可接受的水準,並符合相對應的法令標準。

EMI 是以 “EMC” 為統稱的電磁相容性術語之一。執行先期認證測試時必須考慮 EMI 測試,也就是來自裝置的實際現象或發射。

從筆記型電腦到智慧型手機,所有的電子產品都必須通過認證測試機構的相符性測試。如果您的裝置未通過政府規定的相符性測試,您將無法銷售這些產品。

相符性測試最後階段的費用通常很昂貴。如果您的產品未通過相符性測試,您不僅需重新進行設計,而且您的產品開發計劃會大受影響。此外,您的生產成本和產品進入市場的時程也會跟著受影響。

在將產品送至正式的測試機構進行認證之前,您需執行 EMC 測試,確保您的裝置能夠通過認證。

以下資訊讓您能迅速掌握在您的環境中進行 EMC 測試時(又稱為 EMC 先期認證測試)需要了解的所有內容。如需更詳細的說明,請查看「建議閱讀」單元下方所列的材料。

圖 1:在產品開發週期中執行先期認證測試的重要性

EMC 先期認證測試的基本原理

EMC 是電氣設備與其電磁環境和其他設備的交互作用。所有電子裝置都可能會發射電磁場,而相符性測試是最後一道的測試,可確保電子裝置以安全的 EMI 量運作。

經過認證的測試機構會執行各種 EMI 測試,以確定您的裝置是否具有適當的發射量。這些測試可分為兩類 - 發射測試和抗干擾性測試。不論是哪一個類別,您都須執行輻射和傳導測試。

  • 輻射測試可透過非實體介質(纜線測試)分析電子裝置非刻意釋放的電磁能量。
  • 傳導測試則可透過實體介質(纜線測試)分析電子裝置非刻意釋放的電磁能量。

圖 2:輻射和傳導發射量測可分析送入和來自 DUT 的發射

您不能不知道的 EMC 先期認證測試術語

如欲了解 EMI 先期認證以及如何執行測試,您須先了解與之相關的重要術語。

在本章節中,您將學習一些與 EMI 先期認證量測有關的術語。

專有名詞

  • EMC - 電磁相容性 - 是無意產生或傳播來自裝置之電磁能量的「總稱」。
  • EMI – 電磁干擾
  • 發射 – 在先期認證量測期間所測試到的實際現像,或發射。如果在設計和測試期間未審慎考慮,EMI 會對相鄰裝置造成干擾。
  • 耐受性 - 電子設備的特性,在受到電磁能量時會產生不良反應。
  • 輻射干擾 — 射頻雜訊或空中無用信號,非透過實體媒介,所造成的干擾
  • 傳導干擾 - 傳導射頻雜訊或無用的信號透過直接耦合(通過纜線)進入傳感器(接收器)而產生的干擾。
  • CISPR - 國際無線電干擾特別委員會,負責制定監看電氣和電子裝置電磁干擾的標準。
  • LISN - 即線路阻抗穩定網路。LISN 非常重要,因為它可將電源與 DUT 隔離,而後者需要最乾淨的信號。
  • 電波暗室 - 此屏蔽室旨在吸收聲音或電磁波,並減少所有來自內部表面的反射。
  • 輻射 - 電磁波形式的能量發射。
  • 抗干擾性 - 接收器或任何其他設備或系統的特性,可抑制射頻干擾。

先期認證測試 vs. 相符性測試

先期認證是一種低風險,經濟有效的方法,可確保您的待測裝置(DUT)通過最終的相符性測試。由於相符性測試成本極高,等到產品開發週期結束再進行相符性測試是有風險的。相符性測試的成本包括預約相符性實驗室的時間,而且如果未通過相符性測試,則需重新設計 DUT。如果您想在相符性測試期間節省資金並避免意外,那麼正確的先期認證測試至關重要。

先期認證測試和相符性測試之間最大的差別在於,其正式性以及是否使用電波暗室,如下圖所示。

電波暗室專為吸收電磁波反射而設計的房間 - 在此對電子裝置進行測試,可確保不會有任何非預期的干擾。由於大多數電子裝置製造商都沒有內部的試驗室,因此使用電波暗室執行的相符性測試被視為是正式的認證測試。製造商必須透過第三方機構預約電波暗室。電波暗室是先期認證測試和最終相符性測試之間的最大的差別。

圖 3:是否使用電波暗室,是先期認證測試和最終相符性測試之間的主要差別。

發射測試

發射測試可量測裝置發出的電磁能量。發射測試很重要,因為您不希望您的裝置意外干擾到附近的裝置。

發射測試可分為兩類:輻射和傳導。

輻射發射測試可量化您的裝置發射的無線電磁能量強度,進而確保您的裝置的發射強度符合相關標準。許多裝置都無法通過這種類型的量測,因此需要花一些時間進行先期認證和輻射發射測試。

圖 4:輻射發射測試所需的設備包括具備先期認證軟體的信號分析儀、安裝在三腳架上的天線,以及 DUT。

輻射發射測試所需的設備包括:

  • 校驗 EMI 天線,安裝在三腳架上,距離 DUT 1 至 3 公尺
  • 頻譜分析儀配備 EMC 先期認證量測軟體(Keysight N6141A EMI 量測應用軟體)
  • 前置放大器

為避免干擾,您應在遠離其他設備的地方進行輻射發射測試。例如,您可以使用大型停車場或空的會議室。有一點非常重要,在執行輻射發射測試過程中,請確定廣播無線電、電視或手機的傳輸信號,不會與您的 DUT 或天線產生交互作用。

傳導射頻發射是 DUT 中的電氣活動所產生的電磁干擾,它會沿著與 DUT 互連的電源、信號或數據纜線傳播出去。傳導干擾則沿著 DUT 耦合路徑直接進入其他電子裝置。此外,傳導干擾還可能在裝置內部傳播,因而對裝置性能產生負面影響。傳導發射測試將重點放在 DUT 的交流電所產生的干擾信號。

傳導射頻輻射測試所需的設備包括:

  • 頻譜分析儀配備 EMC 先期認證量測軟體(Keysight N6141A EMI 量測應用軟體)
  • 線路阻抗穩定網路(LISN)
  • 限幅器
圖 5:是德科技信號分析儀具備先期認證應用軟體

抗擾性測試

抗干擾性測試可確定您的裝置對其他裝置發出之電磁能量的敏感程度。

輻射抗干擾性測試可測試您的裝置對周圍環境中其他裝置之無線發射的敏感程度。

輻射抗干擾性測試所需的設備包括:

  • 信號產生器(Keysight MXG 或 EXG)
  • 一組近場探棒
  • 射頻

傳導抗干擾性測試可評估您的裝置和纜線對其他裝置之 EMI 的敏感程度。

抗干擾性測試很重要,因為您不希望您的裝置受到相鄰裝置之電磁輻射的影響。抗干擾性測試比其他先期認證測試更快也更容易。CISPR 標準並不要求抗干擾性測試,但我們強烈建議您執行此測試。

圖 6:傳導抗干擾性測試所需的設備包括信號產生器、信號分析儀、一組近場探棒和 DUT。

了解 EMC 相符性測試流程和您需滿足的法規標準

EMC 測試可確保您的裝置符合其設計規範,而不會產生會威脅到或降低其他設備性能的輻射發射。EMC 測試必須符合 EMC 監管機構制定的嚴格發射標準,例如 Comité International Spécial des Perturbations Radioélectriques(CISPR)。CISPR(國際無線電干擾特別委員)負責制定量測輻射 EMI 的設備和方法。此外,CISPR 根據產業和銷售產品的國家/地區,來確定電子裝置所允許的輻射發射強度。

在對您的 DUT 進行量測之前,必須先問自己一些初步問題:

  1. 您的產品將銷往哪些國家/地區 - 歐洲、美國、亞太地區、中國?
  2. 您的產品為下列哪一類?
  • 資訊技術設備(ITE)
  • 工業、科學或醫療設備(ISM)
  • 汽車
  • 通訊
  • 一般/家庭物品
  • 產品將在哪裡使用(家庭、商業、工業)?

您對這些問題的回答,可幫助您確定您的產品需符合的 EMC 標準。了解產品的 EMC 標準後,即可規劃必要的 EMC 量測。

先期認證測試的優點

EMC 先期認證測試可為您節省時間並避免昂貴的重新設計。在開發過程中納入 EMC 先期認證測試,可顯著提高產品成功通過完整 EMC 相符性測試的可能性。加入先期認證性測試系統,是實現產品 EMC 相符性的最佳方法,讓您能夠經濟有效地縮短產品上市時間。

圖 7:所有電子產品需通過的特定發射法規,主要取決於產品類型和銷售地點。

產品資訊

是德科技先期認證解決方案

  • Keysight X 系列分析儀可協助您使用我們最先進的信號分析特性,進行產品設計、測試和交貨。我們備有從即時分析到低成本的基本量測功能。
  • N6141A EMI 量測應用軟體是 Keysight X 系列超過 25 套量測應用軟體的其中一種。此應用軟體將 X 系列信號分析儀,轉變為功能強大的 EMI 先期認證和診斷解決方案,提供易於使用的資料擷取和分析工具,有助於加快新設計的上市速度。

建議閱讀的資料

藉由使用信號分析儀進行 EMI 先期認證測試,您可對於新產品的 EMI 效能進行完善的評估,並降低在專案末期 EMI 相符性驗證失敗的風險。

如欲充分了解預相符性量測,請參閱下方的《進行輻射和傳導量測,以便深入認識先期認證量測》應用說明。 

如需更多關於 EMI 和 EMC 模擬、量測和先期認證測試的資訊,請瀏覽: https://www.keysight.com/find/EMC

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