文档介绍：用近场辐射测量来评估的设计质量
德国西门子公司工程师
总结
由于来自用户的时间和成本的压力,及时开发出符合EMC标准要求的产品的压
力越来越大。由此,用于评估PCB的EMC质量的工具是非常有帮助的,EMSCAN是
这样的一种工具,本文叙述了其用途和优点。被测PCB可以直接放在EMSCAN扫描
器板(是一个32×40的磁场探头阵列)的上面,能够发现并定位PCB上从10MHz到
750MHz的干扰源。这种功能能帮助工程师看清PCB上的高频干扰,并对重新设计有
非常大的帮助作用。对有数字电路和模拟电路的PCB板,其分离设计的效果可以用
它来评估。把高频干扰限制在PCB的最小区域并尽可能减少辐射强度,在PCB设计
中是非常关键的。
一定要避免出现非故意的信号耦合到可能会成为天线的输入/输出上。
为了检查设备的抗干扰性能,我们采用了类似的测量设备。我们把由外部信号
发生器产生的干扰耦合到I/O信号线和电源线上,可以观察PCB上的高频信号的分
布。此外,还可以评估和优化滤波器的有效性。
上述这些方法的应用,有助于在设计阶段及早改进产品质量。通过这些工作后,
产品需要通过EMC的标准测试,这些测量的目的是尽可能加快产品开发速度和降低
产品开发成本。
I. 引言
在欧洲,硬件开发的时间和成本的压力越来越大。因为产品的生命周期越来越
短,产品开发中的失误会引起产品开发周期的延长。大家知道,产品开发过程中必
须不断检查并使设计最优化,以提高产品的质量。这意味着高质量产品的获得,不
仅在检验阶段,更重要的是在产品的规划和开发阶段。产品缺陷越早发现并排除,
其损失就越小。
然而,在以前,要评估产品的EMC质量是很困难的,因为各PCB是早于系统先
完成的,完整的产品(例如带有连接电缆等)是在设计的最后阶段才出来的。我们
怎样才能在整个产品设计过程中来保证产品的EMC质量呢?除了已经有的有关保
证EMC质量的理论(包括经验和OCB板的EMC仿真)之外,有必要用一种测量系统
对PCB的设计质量进行进行评估,它能对PCB设计及其环境的修改提供快速的响应。
II. 评估PCB设计质量的测量方法
在最近两年内,西门子公司的公共通信网络分部在产品开发过程的早期,一直
在对新的通信PCB进行设计质量检查。我们采用的测量设备是加拿大Emscan
Corporation公司的EMSCAN系统。
² 测量系统中有一个含有×的阵列磁场探头的扫描器板。
² 待测的直接放在扫描器板上。
² 如果比扫描器大,则可以用一块扩展卡。
² 扫描器尽可能靠近放置。
扫描器板,数字万用表以及频谱分析仪连接到一台计算机。它能执行频率范围
在10到750 MHz的测量。频谱分析仪和数字万用表测量高频信号,在进行AD转换后
把数据传送到计算机,计算机可以对数据进行进一步的处理和分析。测量结果是以
电压电平来表示的,单位是dBµV 。根据厂家,-6 dBµV 的电压电平对应于1µA 的杂
散电流产生的近场(在100 mm的距离内)。
EMSCAN提供的软件,能对选定的频率段内显示出干扰比较大的频率点(频谱
扫描)。对这些频率点,还可以进行电压电平分布的扫描(空间扫描