Исследование применения анализатора спектра электромагнитных помех для количественного измерения кондуктивных и излучаемых помех электротехнических электронных изделий.

Абстрактные:
Электромагнитные помехи (ЭМП) являются ключевым фактором, ограничивающим надежность и соответствие электротехнических электронных изделий требованиям. Кондуктивные помехи распространяются по линиям электропередачи и сигнальным линиям, а излучаемые помехи — в пространстве, и те, и другие влияют на нормальную работу оборудования и сертификацию электромагнитной совместимости (ЭМС). В качестве основного инструмента для количественного измерения ЭМП, Анализатор спектра электромагнитных помех Позволяет проводить анализ помех в частотной области, точную калибровку амплитуды и определять соответствие стандартам. LISUN EMI-9KB В качестве объекта исследования выбрана система тестирования электромагнитных помех (ЭМП), в которой изложены принцип измерения, состав системы, технические характеристики и процедуры тестирования анализатора спектра ЭМП для тестирования электромагнитных помех. Подтвержденная сравнением с измеренными данными, она служит техническим ориентиром для проектирования, выпрямления и сертификационных испытаний электротехнических электронных изделий с точки зрения электромагнитной совместимости (ЭМС).

Введение 1
В связи с развитием высокочастотных и миниатюрных электротехнических электронных изделий, таких как импульсные источники питания, преобразователи частоты, светодиодное освещение и устройства для умного дома, высокочастотные электромагнитные помехи, генерируемые внутренними высокоскоростными переключателями и нелинейными нагрузками, распространяются наружу по проводящим и излучающим путям, что приводит к ошибкам передачи данных, звуковому шуму, аномалиям отображения и даже потенциальной угрозе безопасности. Во всем мире и внутри страны были приняты строгие стандарты электромагнитной совместимости, включая CISPR 15, GB 17743, FCC Part 15, EN 55015 и EN 55022, которые обязывают продукцию проходить испытания на электромагнитную совместимость.

Анализатор спектра электромагнитных помех преобразует электромагнитные сигналы во временной области в распределение в частотной области, точно определяет частотные, амплитудные, полосовые и распределительные характеристики сигналов помех и осуществляет количественное измерение кондуктивных и излучаемых помех. Традиционное измерительное оборудование имеет такие недостатки, как высокая степень самоинтерференции, недостаточный динамический диапазон и низкая степень автоматизации. Высокопроизводительный анализатор спектра электромагнитных помех является его основой, LISUN EMI-9KB Создает полностью автоматизированную систему тестирования электромагнитной совместимости, которая эффективно подавляет собственные помехи, охватывает стандартные частотные диапазоны и выдает отчеты, признанные на международном уровне, отвечающие требованиям испытаний осветительных приборов, бытовой техники, источников питания и другой продукции.

2. Механизм электромагнитных помех и основы измерения

2.1 Проводимые и излучаемые помехи
Кондуктивные помехи: Энергия помех распространяется через проводники, такие как линии электропередачи, сигнальные линии и заземляющие провода, проявляясь в виде дифференциального/синфазного напряжения и тока, главным образом в частотном диапазоне 9 кГц–30 МГц.
Излучаемые помехи: Энергия помех распространяется в пространстве в виде электромагнитных волн, испускаемых кабелями, дорожками печатных плат и зазорами в корпусах эквивалентных антенн, главным образом в частотном диапазоне 30 МГц–300 МГц и выше.

2.2 Стандарты измерений
Система соответствует стандартам CISPR 16-1, CISPR 15, GB 17743, FCC, EN 55015, EN 55022 и другим стандартам, которые единообразно определяют испытательное оборудование, полосу пропускания, режимы обнаружения и предельные кривые для обеспечения взаимного признания результатов испытаний.

3. Система тестирования спектра электромагнитных помех на основе анализатора спектра. EMI-9KB

3.1 Состав системы
В качестве основного элемента используется специализированный анализатор спектра электромагнитных помех. LISUN EMI-9KB формирует полную схему проверки кондуктивных и излучаемых помех с помощью вспомогательного оборудования:
• EMI-9KB Приёмник электромагнитных помех: 9 кГц–300 МГц, со встроенным высокопроизводительным модулем анализа и обнаружения спектра, обеспечивающим сбор сигнала, анализ спектра и измерение амплитуды.
• Сеть стабилизации импеданса линии LISN: изолирует помехи в электросети, обеспечивает стандартное сопротивление и отводит кондуктивное напряжение помех от тестируемого устройства.
CDNE-M316 Сеть связи/развязки: соответствует стандарту CISPR 15:2018, обеспечивает эквивалентное проведение испытаний на излучаемые помехи для осветительного оборудования в диапазоне частот от 30 до 300 МГц.
• Разделительный трансформатор, аттенюатор и коаксиальный кабель: улучшают изоляцию, защищают приемник и обеспечивают стабильную передачу сигнала.
• Программное обеспечение для автоматического тестирования на китайском и английском языках: совместимо с Win7/Win8/Win10/Win11, поддерживает сканирование, обработку данных и создание отчетов одним щелчком мыши.

EMI-9KB Приемник EMI Test

3.2 Основные технические характеристики
Таблица 1. Основные технические характеристики LISUN EMI-9KB

3.3 Основные функции анализатора спектра электромагнитных помех
• Преобразование спектра: Преобразует непрерывные/импульсные помехи в спектральную диаграмму в частотной области, визуально отображая частоту и амплитуду помех.
• Количественное измерение: Точно калибрует уровень помех в дБмкВ и оценивает соответствие путем сравнения со стандартными пределами.
• Совместимость с различными методами обнаружения: поддерживает PK/QP/AV для оценки различных стандартов и типов продукции.
• Автоматическое тестирование: Подключает периферийное оборудование для выполнения полнодиапазонного сканирования, уменьшая количество ошибок, возникающих при ручном вводе данных, и повышая эффективность.

4 количественных метода измерения кондуктивных и излучаемых помех

4.1 Тест на кондуктивные помехи (9 кГц–30 МГц)
• Подключение: Испытуемое устройство подключается к источнику питания через LISN, а сигнальный порт LISN подключается к входу анализатора спектра электромагнитных помех.
• Настройки: частотный диапазон 9 кГц–30 МГц, стандартная полоса пропускания, обнаружение QP и нагрузка кривой пределов.
• Сканирование: Автоматическое сканирование частоты системой, запись уровня помех в каждой частотной точке и сохранение пиковых/квазипиковых данных.
• Оценка: Тест считается пройденным, если кривая ниже стандартного предела.

4.2 Тест на излучаемые помехи (30 МГц–300 МГц)
• Конфигурация: CDNE-M316 Вместо традиционных излучающих антенн используется согласующая/развязывающая сеть, соответствующая стандарту CISPR 15:2018.
• Подключение: Испытуемое устройство подключено к CDNE-M316 и вывод на анализатор спектра электромагнитных помех.
• Сканирование: Автоматическое сканирование в диапазоне 30–300 МГц для получения спектра излучаемых помех.
• Оценка: Соответствие требованиям радиационных испытаний определяется путем сравнения с установленными пределами.

5. Результаты измерений и анализ
В качестве тестируемого устройства используется блок питания для управления светодиодами, тестирование проводилось следующим образом: LISUN EMI-9KBПолученные с помощью анализатора спектра электромагнитных помех данные выглядят следующим образом:
Таблица 2. Измеренные данные кондуктивных помех на типичных частотах (значение QP).

Таблица 3. Измеренные данные по излучаемым помехам на типичных частотах (значение QP).

Анализ результатов:
• Анализатор спектра электромагнитных помех способен стабильно улавливать слабые помехи, при этом динамический диапазон и разрешение соответствуют требованиям.
• EMI-9KB Обладает превосходным подавлением самоинтерференции, уровень шума ниже 20 дБмкВ, и не оказывает влияния на результаты измерений.
• Все кондуктивные и излучательные характеристики находятся ниже допустимых значений, и система может с высокой точностью определять соответствие требованиям.
• Весь автоматический тест занимает около 5–8 минут, что значительно эффективнее, чем традиционный ручной тест.

6. Преимущества системы и ее инженерная ценность
• Высокая точность: Основной блок анализатора спектра электромагнитных помех имеет погрешность ±2 дБ и высокое разрешение по частоте, что делает его подходящим для исследований и разработок в области выпрямления и сертификационных испытаний.
• Высокая устойчивость к самоинтерференции: Полностью закрытая экранирующая конструкция снижает системный шум от источника и улучшает возможности измерения слабых сигналов.
• Соответствие стандартам: Поддерживает стандарты CISPR, GB, FCC, EN с универсальными отчетами, что снижает затраты на сертификацию.
• Высокая степень автоматизации: сканирование, оценка и экспорт данных одним щелчком мыши с помощью программного обеспечения, подходит для пакетного контроля качества.
• Гибкая конфигурация: возможность расширения за счет безэховой камеры, биконической антенны, абсорбционного зажима и токового датчика, что позволяет охватывать сценарии тестирования различных продуктов.

7 Заключение и перспективы
Анализатор спектра электромагнитных помех Это основное оборудование для количественного измерения кондуктивных и излучаемых помех электротехнических электронных изделий, которое напрямую определяет точность и надежность испытаний на электромагнитную совместимость. В качестве основного элемента используется специализированный анализатор спектра электромагнитных помех, LISUN EMI-9KB Создана высокопроизводительная, полностью автоматизированная и соответствующая международным стандартам система тестирования электромагнитной совместимости (ЭМС), способная проводить количественные измерения кондуктивных и излучаемых помех в диапазоне от 9 кГц до 300 МГц. Она широко применяется в НИОКР, производстве и сертификации осветительных приборов, бытовой техники, источников питания, электроинструментов и другой продукции. Результаты измерений показывают, что система обладает стабильными измерениями, малой погрешностью, высокой помехоустойчивостью и удобством в эксплуатации, что может эффективно способствовать оптимизации ЭМС-защиты продукции и ее внедрению в производство в соответствии с международными стандартами.

В будущем, с распространением 5G, новых источников энергии и оборудования для Интернета вещей, полосы частот помех станут шире, а сигналы — сложнее, что повысит требования к анализаторам спектра электромагнитных помех. Расширение частотного диапазона, анализ спектра в реальном времени, определение местоположения помех с помощью ИИ и автоматическая диагностика станут направлениями развития, постоянно повышая эффективность и интеллектуальный уровень тестирования электромагнитной совместимости.