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关于EMC辐射发射整改一些心得体会
日期：2024-05-06 22:04
浏览次数：113
摘要： 当一个产品无法通过 EMI 测试﹐首先就要有一个观念﹐找出无法通过的问题点﹐此时千万不能 有主观的念头﹐要在那些地方下对策。常常有许多有经验的 EMI 工程师﹐由于修改过许多相关 产品﹐对于产品可能造成 EMI 问题的地方也非常了解﹐而习惯直接就下**﹐当然一般皆可能 非常有效﹐但是偶而也会遇到很难修改下来﹐*后发现问题的关键都是起行认为不可能的地方 ﹐之所以会种疏失﹐就是由于太主观了。因此﹐不论产品特性熟不熟﹐我们都要逐一再确认一次 ﹐甚而多次确认。这是因为造成 EMI 的问题往往是错综复杂﹐并非单一点所造成。故...
当一个产品无法通过 EMI 测试﹐首先就要有一个观念﹐找出无法通过的问题点﹐此时千万不能 有主观的念头﹐要在那些地方下对策。常常有许多有经验的 EMI 工程师﹐由于修改过许多相关 产品﹐对于产品可能造成 EMI 问题的地方也非常了解﹐而习惯直接就下**﹐当然一般皆可能 非常有效﹐但是偶而也会遇到很难修改下来﹐*后发现问题的关键都是起行认为不可能的地方 ﹐之所以会种疏失﹐就是由于太主观了。因此﹐不论产品特性熟不熟﹐我们都要逐一再确认一次 ﹐甚而多次确认。这是因为造成 EMI 的问题往往是错综复杂﹐并非单一点所造成。故反复的做 确认及诊断是非常重要的。
将初步的诊断步骤详列于下﹐并加以说明其关键点﹐这些步骤看来似乎非常平凡简单﹐不像介 绍对策方法各种理论秘籍绝招层出不穷﹐变化奥妙。其实﹐许多** EMI 工程师在其对策处理 时﹐大部份的时间都在重复这些步骤与判断。笔者要再次强调﹐只有真正找到造成 EMI 问题的 关键﹐才是解决 EMI 的*佳途径﹐若仅凭理论推测或经验判断﹐有时反而会花费更多的时间和 精力。
步骤一：
将桌子转到待测（EUT）*大发射的位置﹐初步诊断可能的原因﹐并关掉 EUT 电源加以确认。 （说明）
由于 EMI 测试上﹐EUT 必须转 360 度而天线由 1m 到 4m 变化﹐其目的是要记录辐射*大的 情况。同样地﹐当我们发现无法通过测试时﹐首先我们先将天线位置移到噪声接收*大高度﹐然 后将桌子转到*差角度﹐此时我们知道在 EUT 面对天线的这一面辐射*强﹐故可以初步推测可 能的原因﹐如此处屏蔽不佳或靠近辐射源或有电线电缆经过等。
另外须注意的是要关掉 EUT 的电源﹐看噪声是否存在﹐以确定噪声确实是由 EUT 所产生。曾见 测试 Monitor 一直无法解决某一点的干扰﹐结果其噪声是由 PC 所造成而非 Monitor 的问题﹐ 亦有在 OPEN SITE 测试 Monitor 发现某几点无法通过﹐由测试接收仪器的声音判断应是 Monitor 产生﹐结果关掉电源发现噪声依然存在﹐所以关掉 EUT 电源的步骤是必须的﹐而且通 常容易被忽略。
步骤二：
将连接 EUT 的周边电缆逐一取下﹐看干扰的噪声是否降低或消失。
若取下某一电缆而干扰的频率减小或甚而消失﹐则可知此电缆已成为天线将机板内的噪声辐射 出来。事实上﹐仔细分析造成 EMI 的关键﹐我们可以用一个很简单的模式来表示。
任何 EMI 的 Source 必须要有天线的存在﹐才能产生辐射的情形﹐若仅单独存在噪声源而没 有天线的条件﹐此辐射量是很小的﹐若将其连接到天线则由于天线效应便把能量辐射到空间。所 以 EMI 的对策除了针对噪声源（Source)做处理外﹐*重要的查破坏产生辐射的条件----天线。 以往我们*常看到谈 EMI 对策离不开屏蔽（Shielding),滤波（Filter),接地（Grounding)﹐对 于接地往往一块电路板多已固定﹐而无法再做处理﹐因为这一部份在电路板布线（Layout)时就 须仔细考虑﹐若板子已完成则此时可变动的空间就非常小﹐一般方式仅能找出噪声小的接地处 用较粗的地线连接﹐减低共模（Common mode)噪声。屏蔽所牵涉的材质与花费亦甚高﹐滤 波的方式则是常可见 Bead 电感等﹐往往用了一大堆亦不甚见效﹐何以如此﹐许多时候是我们 没有解决其辐射的天线效应。一般而言﹐噪声的能量并不会因加一些对策组件便消失﹐也就是能 量不减﹐ 我们所要做的工作是如何避免噪声辐射到空间（辐射测试） 或由电源传出（传导测试）。 在此我们整理了产生辐射常见的几种情形供读者参考。
（1）机器外部连接之电缆成为辐射天线
由于机器本身外部所连接的电缆成为天线效应﹐将噪声辐射到空间﹐此时噪声的大小和电缆 的长度有关﹐因电缆的天线效应相对于噪声半波长时共振情形会*大﹐也往往是造成 EMI 无法 通过测试。在解决这个问题前必须要做一些判断﹐否则很容易疏忽而浪费时间。
（a）噪声是由机器内部电路板或接地所产生
此情形为将电缆取下﹐或加一 Core 则噪声减低或消失。此时必须做的一个步骤是将线靠近机器 （不须直接连接）看噪声是否会存在﹐若噪声并没有升高﹐则可确实判定由机器内部产生﹐若将 电缆靠近而干扰噪声马上升高﹐由此时请参考（b）的说明。
（b）噪声是由机器内部耦合到电缆线上﹐而使电缆成为辐射天线。
这一点是许多测试工程师容易忽略的。此情形如（a）中所提到的﹐只要将一条电缆靠近﹐则可 从频谱上看到噪声立刻升高﹐此表示噪声已不单纯是由线上所辐射出﹐而是机器本身的噪声能 量相当大﹐一旦有天线靠近则立刻会耦合至天线而辐射出来。在实际测试中﹐我们发现许多通讯 产品有这类情形发生﹐此时若单纯用 Core 或 Bead 去处理﹐并不能真正的解决问题。
（2）机器内部的引线﹐连接线成为辐射天线
由于许多产品内部常有一些电线彼此连接工作厅﹐当这些线靠近噪声源很容易成为天线﹐将 噪声辐射出去。针对此点的判断﹐在 200MHz 以下之噪声﹐我们可以在线上加一 Core 来判断 噪声是否减低﹐而对于 200MHz 以上之高频噪声﹐我们可以将线的位置做前后左右的移动﹐看 噪声是否会增大或减小。
（3） 电路板上的布线成为辐射天线
由于走线太长或靠近噪声源而本身被耦合成为发射天线﹐此种情形当外部电缆都取下﹐而仅 剩电路板时﹐在频谱仪上可看见噪声依然存在﹐此时可用探棒测量电路板噪声*强的地方﹐找 到辐射的问题加以解决。关于探测的工具及方法﹐将于后详细说明。
（4）电路 板上的组件成为辐射来源
由于所使用的 IC 或 CPU 本身在运作时产生很大的辐射﹐使得 EMI 测试无法通过﹐卵石种情往 往在经过（1） ﹑（2） ﹑（3）的分析后噪声依然存在﹐通常解决的方法不外换一个类似的组件 ﹐看 EMI 特性是否会好一些。另外就是电路板重新布线时﹐将其摆放于影响*小的位置﹐也就 是附近 没有 I/O Port 及连接 线等 经过 ﹐ 当然 若情况 允许﹐ 将 整个 组件用 金 属外 壳包覆 （Shielding)也是一种快速有效的方法。
由以上的分析介绍我们可以了解﹐造成电磁干扰辐射*关键的地方就是电线的问题﹐当有了适 当的天线条件存在很容易就产生干扰﹐另外电源线往往亦是造成天线效应的主因 ﹐这是在许 EMI 对策中*容易疏忽的。
步骤三：
电源线无法移去﹐可在其上夹 Core 或水平垂直摆动﹐看噪声是否有减小或变化。若产品有电 池设备则可取下电源线判断﹐如 Notebook PC 等。
如前所述电源线往往是会成为辐射天线﹐尤其是 Desktop PC 类产品﹐往往 300MHz 以上的 噪声会由空间耦合到电源线上﹐所以判断产品的电源线是否受到感染是必须的步骤。由于噪声频 带的影响﹐对 200MHz 以下可用加 Core 的方式（可一次多加数个） 判断﹐对于 200MHz 以上 的噪声﹐由于此时 Core 的作用不大﹐可将电源线水平摆放和垂直摆放﹐看干扰噪声是否有差 别﹐若水平和垂直有很明显的差别﹐则可一边摆动电源线一边看频谱仪（Spectrum)上噪声之 大小有否变化﹐如此便可知道电源线有否干扰。
至于若发现电源线会产生辐射时如何解决﹐一般皆不好处理﹐通常先想办法使机器内的噪声减 小﹐以避免电源线的二次辐射﹐而使用 Shielded 线一般对辐射的影响并不大﹐故换一条不同 长度的电源线﹐有时也会有很好的效果。
由这一点我们可知道﹐除了要使可册产生辐射噪声的组件远离 I/O Port 外﹐其也须尽量远离电 源线及 Switching power supply 的板子﹐以免耦合到电源线上使得辐射及传导皆无法通过测 试。
步骤四：
检查电缆接头端的接地螺丝是否旋紧及外端接地是否良好。
依前三项方式大略找了一下问题后﹐我们必须再做一些检查﹐因为透过这些检查﹐也许不须做 任何修改﹐便可通过 EMI 测试。例如检查电缆端的螺丝是否锁紧﹐有时将松掉的螺丝上紧﹐可 加强电缆线的屏蔽效果。另外可检查看看机器外接的 Connector 的接地是否良好﹐若外壳为金 属而有喷漆﹐则可考虑将 Connector 处的喷漆刮掉﹐使其接地效果较佳。另外若使用 Shielded 的电缆线﹐必须检查接头端处外覆的金属纲是否和其铁盖密合﹐许多不佳的屏蔽线（RS232） 多因线接头的外覆屏蔽金属纲未册和连接端的地密合﹐以致无法充份达到屏蔽的效果。
各种接头如 Keyboard 及 Power supply 常常由于接头的插头与机器上的插座间的密合度不好 ﹐影响了干扰噪声的辐射。检查的方式可将接头拔掉看噪声是否减小﹐减小表示两种册可﹐一为 线上本身辐射干扰﹐另一为接头间接触不好﹐此时插上接头﹐用手销微将接头端左右摇动﹐看 噪声是否会减小或消失﹐若会减小可将 Keyboard 或 Power supply 的连接头﹐用铜箔胶带贴 一圈﹐以增加其和机器接头的密合度﹐这一点也是实测上很容易被疏忽﹐而会误判机器的 EMI 为何每次测时好时坏﹐或花许多时间在其它的对策上面.
将初步的诊断步骤详列于下﹐并加以说明其关键点﹐这些步骤看来似乎非常平凡简单﹐不像介 绍对策方法各种理论秘籍绝招层出不穷﹐变化奥妙。其实﹐许多** EMI 工程师在其对策处理 时﹐大部份的时间都在重复这些步骤与判断。笔者要再次强调﹐只有真正找到造成 EMI 问题的 关键﹐才是解决 EMI 的*佳途径﹐若仅凭理论推测或经验判断﹐有时反而会花费更多的时间和 精力。
步骤一：
将桌子转到待测（EUT）*大发射的位置﹐初步诊断可能的原因﹐并关掉 EUT 电源加以确认。 （说明）
由于 EMI 测试上﹐EUT 必须转 360 度而天线由 1m 到 4m 变化﹐其目的是要记录辐射*大的 情况。同样地﹐当我们发现无法通过测试时﹐首先我们先将天线位置移到噪声接收*大高度﹐然 后将桌子转到*差角度﹐此时我们知道在 EUT 面对天线的这一面辐射*强﹐故可以初步推测可 能的原因﹐如此处屏蔽不佳或靠近辐射源或有电线电缆经过等。
另外须注意的是要关掉 EUT 的电源﹐看噪声是否存在﹐以确定噪声确实是由 EUT 所产生。曾见 测试 Monitor 一直无法解决某一点的干扰﹐结果其噪声是由 PC 所造成而非 Monitor 的问题﹐ 亦有在 OPEN SITE 测试 Monitor 发现某几点无法通过﹐由测试接收仪器的声音判断应是 Monitor 产生﹐结果关掉电源发现噪声依然存在﹐所以关掉 EUT 电源的步骤是必须的﹐而且通 常容易被忽略。
步骤二：
将连接 EUT 的周边电缆逐一取下﹐看干扰的噪声是否降低或消失。
若取下某一电缆而干扰的频率减小或甚而消失﹐则可知此电缆已成为天线将机板内的噪声辐射 出来。事实上﹐仔细分析造成 EMI 的关键﹐我们可以用一个很简单的模式来表示。
任何 EMI 的 Source 必须要有天线的存在﹐才能产生辐射的情形﹐若仅单独存在噪声源而没 有天线的条件﹐此辐射量是很小的﹐若将其连接到天线则由于天线效应便把能量辐射到空间。所 以 EMI 的对策除了针对噪声源（Source)做处理外﹐*重要的查破坏产生辐射的条件----天线。 以往我们*常看到谈 EMI 对策离不开屏蔽（Shielding),滤波（Filter),接地（Grounding)﹐对 于接地往往一块电路板多已固定﹐而无法再做处理﹐因为这一部份在电路板布线（Layout)时就 须仔细考虑﹐若板子已完成则此时可变动的空间就非常小﹐一般方式仅能找出噪声小的接地处 用较粗的地线连接﹐减低共模（Common mode)噪声。屏蔽所牵涉的材质与花费亦甚高﹐滤 波的方式则是常可见 Bead 电感等﹐往往用了一大堆亦不甚见效﹐何以如此﹐许多时候是我们 没有解决其辐射的天线效应。一般而言﹐噪声的能量并不会因加一些对策组件便消失﹐也就是能 量不减﹐ 我们所要做的工作是如何避免噪声辐射到空间（辐射测试） 或由电源传出（传导测试）。 在此我们整理了产生辐射常见的几种情形供读者参考。
（1）机器外部连接之电缆成为辐射天线
由于机器本身外部所连接的电缆成为天线效应﹐将噪声辐射到空间﹐此时噪声的大小和电缆 的长度有关﹐因电缆的天线效应相对于噪声半波长时共振情形会*大﹐也往往是造成 EMI 无法 通过测试。在解决这个问题前必须要做一些判断﹐否则很容易疏忽而浪费时间。
（a）噪声是由机器内部电路板或接地所产生
此情形为将电缆取下﹐或加一 Core 则噪声减低或消失。此时必须做的一个步骤是将线靠近机器 （不须直接连接）看噪声是否会存在﹐若噪声并没有升高﹐则可确实判定由机器内部产生﹐若将 电缆靠近而干扰噪声马上升高﹐由此时请参考（b）的说明。
（b）噪声是由机器内部耦合到电缆线上﹐而使电缆成为辐射天线。
这一点是许多测试工程师容易忽略的。此情形如（a）中所提到的﹐只要将一条电缆靠近﹐则可 从频谱上看到噪声立刻升高﹐此表示噪声已不单纯是由线上所辐射出﹐而是机器本身的噪声能 量相当大﹐一旦有天线靠近则立刻会耦合至天线而辐射出来。在实际测试中﹐我们发现许多通讯 产品有这类情形发生﹐此时若单纯用 Core 或 Bead 去处理﹐并不能真正的解决问题。
（2）机器内部的引线﹐连接线成为辐射天线
由于许多产品内部常有一些电线彼此连接工作厅﹐当这些线靠近噪声源很容易成为天线﹐将 噪声辐射出去。针对此点的判断﹐在 200MHz 以下之噪声﹐我们可以在线上加一 Core 来判断 噪声是否减低﹐而对于 200MHz 以上之高频噪声﹐我们可以将线的位置做前后左右的移动﹐看 噪声是否会增大或减小。
（3） 电路板上的布线成为辐射天线
由于走线太长或靠近噪声源而本身被耦合成为发射天线﹐此种情形当外部电缆都取下﹐而仅 剩电路板时﹐在频谱仪上可看见噪声依然存在﹐此时可用探棒测量电路板噪声*强的地方﹐找 到辐射的问题加以解决。关于探测的工具及方法﹐将于后详细说明。
（4）电路 板上的组件成为辐射来源
由于所使用的 IC 或 CPU 本身在运作时产生很大的辐射﹐使得 EMI 测试无法通过﹐卵石种情往 往在经过（1） ﹑（2） ﹑（3）的分析后噪声依然存在﹐通常解决的方法不外换一个类似的组件 ﹐看 EMI 特性是否会好一些。另外就是电路板重新布线时﹐将其摆放于影响*小的位置﹐也就 是附近 没有 I/O Port 及连接 线等 经过 ﹐ 当然 若情况 允许﹐ 将 整个 组件用 金 属外 壳包覆 （Shielding)也是一种快速有效的方法。
由以上的分析介绍我们可以了解﹐造成电磁干扰辐射*关键的地方就是电线的问题﹐当有了适 当的天线条件存在很容易就产生干扰﹐另外电源线往往亦是造成天线效应的主因 ﹐这是在许 EMI 对策中*容易疏忽的。
步骤三：
电源线无法移去﹐可在其上夹 Core 或水平垂直摆动﹐看噪声是否有减小或变化。若产品有电 池设备则可取下电源线判断﹐如 Notebook PC 等。
如前所述电源线往往是会成为辐射天线﹐尤其是 Desktop PC 类产品﹐往往 300MHz 以上的 噪声会由空间耦合到电源线上﹐所以判断产品的电源线是否受到感染是必须的步骤。由于噪声频 带的影响﹐对 200MHz 以下可用加 Core 的方式（可一次多加数个） 判断﹐对于 200MHz 以上 的噪声﹐由于此时 Core 的作用不大﹐可将电源线水平摆放和垂直摆放﹐看干扰噪声是否有差 别﹐若水平和垂直有很明显的差别﹐则可一边摆动电源线一边看频谱仪（Spectrum)上噪声之 大小有否变化﹐如此便可知道电源线有否干扰。
至于若发现电源线会产生辐射时如何解决﹐一般皆不好处理﹐通常先想办法使机器内的噪声减 小﹐以避免电源线的二次辐射﹐而使用 Shielded 线一般对辐射的影响并不大﹐故换一条不同 长度的电源线﹐有时也会有很好的效果。
由这一点我们可知道﹐除了要使可册产生辐射噪声的组件远离 I/O Port 外﹐其也须尽量远离电 源线及 Switching power supply 的板子﹐以免耦合到电源线上使得辐射及传导皆无法通过测 试。
步骤四：
检查电缆接头端的接地螺丝是否旋紧及外端接地是否良好。
依前三项方式大略找了一下问题后﹐我们必须再做一些检查﹐因为透过这些检查﹐也许不须做 任何修改﹐便可通过 EMI 测试。例如检查电缆端的螺丝是否锁紧﹐有时将松掉的螺丝上紧﹐可 加强电缆线的屏蔽效果。另外可检查看看机器外接的 Connector 的接地是否良好﹐若外壳为金 属而有喷漆﹐则可考虑将 Connector 处的喷漆刮掉﹐使其接地效果较佳。另外若使用 Shielded 的电缆线﹐必须检查接头端处外覆的金属纲是否和其铁盖密合﹐许多不佳的屏蔽线（RS232） 多因线接头的外覆屏蔽金属纲未册和连接端的地密合﹐以致无法充份达到屏蔽的效果。
各种接头如 Keyboard 及 Power supply 常常由于接头的插头与机器上的插座间的密合度不好 ﹐影响了干扰噪声的辐射。检查的方式可将接头拔掉看噪声是否减小﹐减小表示两种册可﹐一为 线上本身辐射干扰﹐另一为接头间接触不好﹐此时插上接头﹐用手销微将接头端左右摇动﹐看 噪声是否会减小或消失﹐若会减小可将 Keyboard 或 Power supply 的连接头﹐用铜箔胶带贴 一圈﹐以增加其和机器接头的密合度﹐这一点也是实测上很容易被疏忽﹐而会误判机器的 EMI 为何每次测时好时坏﹐或花许多时间在其它的对策上面.
