如何進行電磁干擾（EMI）測試

電磁干擾 (EMI) 是電子裝置因其他來源的電磁輻射或產品本身產生的電磁輻射而承受的干擾。這種干擾非常重要，因為它可能導致故障、資料損壞，甚至整個系統故障。對於工程師和製造商而言，了解 EMI 對於確保裝置在不同環境中的可靠性至關重要。

常見的 EMI 來源包括家用和工業設備。

微波爐、螢光燈和智慧型手機等日常用品會產生電磁干擾 (EMI)，而工業機械、無線電發射器和電動馬達也是常見的來源。這些來源會產生各種頻率，可能與敏感電子產品所使用的頻率重疊，從而導致干擾。

EMI 對裝置的影響可能非常大，導致醫療裝置、電信系統和汽車電子產品等敏感設備的性能下降、意外重置或讀數不正確。例如，在醫學影像裝置中，EMI 可能會損害影像品質，導致誤診風險。因此，實施有效的 EMI 電磁干擾測試和緩解策略對於維護電子系統的完整性和性能至關重要。

量測 EMI 幹擾首先要瞭解發射類型、正確的測試環境和合適的設備。目標是擷取符合產業合規標準的準確、可重複資料。

• 測試標準與法規 針對 EMI 測試，請遵循適用於您的產品和市場的合規標準。常見範例包括：
  • CISPR – 國際 EMC 輻射與抗擾度測試要求。
  • FCC – 美國電磁輻射法規。
  • MIL-STD-461 – 國防和航太設備的軍事 EMI/EMC 要求。
  • ISO EMC 標準 – 適用於各行各業電磁相容性測試的全球標準。

遵循每個標準的特定測試方法、頻率範圍和偵測器要求，以確保結果準確且符合規範。

• 輻射類型 – 確定您正在測量輻射發射 (RE) 或傳導發射 (CE)，以選擇正確的測試設定。
• 測試環境 – 針對輻射發射 (RE) 使用無響室或半無響室，或針對傳導發射 (CE) 使用帶有線路阻抗穩定網路 (LISN) 的受控傳導設定。
• 量測設備 – 選擇具有足夠頻寬、靈敏度和動態範圍的 EMI 接收器或訊號分析儀，以擷取所有相關訊號。
• 訊號擷取方法 – 應用時域掃描 (TDS) 或即時掃描 (RTSC) 以偵測傳統掃描可能遺漏的瞬態或間歇性訊號。
• 校準與驗證 – 定期校準天線、LISN 和接收器，以確保量測準確性和可追溯性。
• 資料分析 – 使用 EMI 測量軟體可視化結果、應用限制線並產生符合性報告，以加速故障排除。
• 預先符合性測試與完整符合性測試 – 決定是否從預先符合性測試開始，以提早發現問題並降低在認證測試實驗室中失敗的風險。

有效的 EMI 預先符合性測試需要仔細注意設定和量測實務。工程師經常面臨以下挑戰：

1. 複製合規環境 – 使用不符合目標標準的設定 (例如，不正確的測試腔室類型、傳導放射測試缺少線路阻抗穩定網路) 可能會產生誤導性結果。務必使測試配置符合 CISPR、FCC 或 MIL-STD-461 等標準的要求。
2. 接地和電纜管理 – 長度過長、未遮蔽或佈線不當的電纜可能充當意外天線。保持一致的接地、使用適當的電纜遮蔽，並遵循標準特定的電纜佈局。
3. 校準與驗證 – 跳過 EMI 接收器、天線和 LISN 的校準會導致資料不可靠。在每次測試前驗證設備校準。
4. 頻率覆蓋範圍間隙 – 忽略某些頻段可能導致預符合性測試通過，但在官方實驗室中失敗。務必掃描適用標準要求的所有頻率範圍。
5. 環境雜訊控制 – 背景射頻雜訊可能會遮蔽輻射或產生誤報。在開始測試前量測並記錄環境雜訊，如果您的測試設備支援，請應用雜訊消除。
6. 僅在單一操作模式下測試 – 某些發射僅在特定配置下發生（例如，高 CPU 負載、無線啟用）。測試多種操作狀態以發現間歇性問題。

提示：記錄每個設定細節，從纜線佈線到設備設定，以便在需要重新測試時，您可以輕鬆重現或調整配置。

隨著下一代 5G 行動網路、自動駕駛車輛和物聯網 (IoT) 的成形，工程師們正競相設計更多無線裝置，以滿足加速的市場需求。 

同時，由於大量裝置以無線方式連接網路，電磁環境的密度和複雜性不斷增加。這些動態對電磁相容性 (EMC) 測試構成挑戰，因為無線裝置需要符合數量不斷增加的法規標準。在 EMC 相容性測試期間，快速識別和隔離 EMC 問題至關重要，可協助您更快、更有效率地將裝置推向市場。 

時域掃描 (TDS) 是一種基於快速傅立葉轉換 (FFT) 的頻譜量測技術，可將訊號從時域轉換為頻域。與傳統的步進掃描或掃頻掃描方法相比，TDS 顯著縮短了量測時間，同時不影響準確度。

TDS 方法於 CISPR 16-1-1 (2010) 中正式採用並核准為符合標準的量測方法。在 FFT 處理期間，會應用窗函數（或濾波器）來限制訊號的頻譜。CISPR 16-1-1 規定了所需的頻寬和要使用的精確濾波器形狀。EMI 接收器必須符合定義的濾波器形狀容差遮罩，才能符合標準。 

Keysight PXE 和 MXE EMI 接收器均提供符合 CISPR 標準的 TDS 量測功能，讓使用者在其 EMI 合規性或預合規性工作流程中節省大量測試時間。

即時掃描 (RTSC) 是 Keysight PXE EMI 接收器中的一項獨特功能，可實現無間隙訊號擷取與分析，具備高達 350MHz 或 1GHz 的超寬 FFT 頻寬（視選配而定）。它可同時量測並顯示頻域、時域和頻譜圖結果，並可同時進行多達 3 個 EMC 偵測器的量測（使用 1 GHz FFT 時，最多可同時進行 6 個偵測器量測）。

您可以對來自 EUT 的間歇性干擾訊號進行無間隙量測和分析，與傳統的步進/掃描方法相比，速度更快，且不會遺漏任何訊號。憑藉此功能，測試實驗室能夠提高其 EMC 測試的吞吐量，在更短的時間內測試更多產品並進行認證，您也能夠在將裝置送往測試實驗室進行法規遵循測試之前，驗證裝置的任何間歇性或寬頻輻射。

1GHz 即時掃描頻寬讓您能夠在單次擷取中執行 CISPR 頻段 C/D 量測，且沒有間隙，並同時獲得 6 個檢波器量測。 您將能夠擷取來自 EUT（受測設備）的所有輻射，包括瞬態、窄頻和寬頻訊號，提供設備雜訊行為的完整可視性，協助工程師在正式 EMC 測試前識別和解決問題，從而提高測試成功的信心。

許多干擾訊號都快速且間歇性。傳統的步進或掃描方法通常會錯過這些訊號。 

透過 1 GHz 即時、無間隙擷取，您可以可靠地偵測所有干擾訊號—無論是瞬態、窄頻或寬頻—而不會錯失關鍵發射的風險。

如果沒有即時掃描，您將需要設定長駐留時間以增加捕捉間歇性訊號的機會。這會顯著延長測試持續時間，尤其是在需要跨轉盤位置和天線高度重複測量時。

即時掃描功能透過實現寬頻 FFT 式無間隙量測，消除了這種低效率。它允許對 EUT 的雜訊性能進行完整特性分析，同時縮短整體測試週期時間，並提高通過正式 EMC 測試的信心。