如何改善EMI测试吞吐率

什么是EMI测试吞吐率

吞吐率是一种关于计算机或者数据通信系统（如网桥、路由器、网关或广域网连接等）数据传输速率的测度，通常是对一个系统和它的部件处理传输数据请求能力的总体评价。由于EMI测试按照目的可以分为达标测试和诊断测试，因此吞吐率在EMI测试中也有两种含义：在达标测试中，EMI测试吞吐率是指确定并且书面报告DUT通过所需EMI测试的速度；在诊断测试中，EMI测试吞吐率还要包括对于没有通过所需EMI测试的DUT，诊断并且解决问题所花费的时间。
        
对于电子产品来说，EMC测试已经成为与安规测试同等重要的基础测试，越来越多的EMC实验室不仅从测试方法、测试精度上对自己的测试能力进行改进，而且也越来越关注测试吞吐率，10 m暗室双天线法就是一个例子，这归根结底还是与降低测试成本密不可分的。一个EMC测试实验室的建设包括土建、暗室建设、设备购买以及系统集成等大量的成本投入，以美国为例，一个10 m暗室至少需要200万美元的固定投入，因此如何提高固定资产利用率，加快实验室建设成本的收回速度，成为每个EMC测试实验室不得不关心的问题。对于电子产品生产厂家而言，如何尽快的利用测试设备找到产品的EMC问题并且加以有效整改，加快新产品上市时间，抢占更多的市场份额，也是他们所面对的重要问题。
        
有哪些因素限制了EMC测试的吞吐率呢？众所周知，EMC测试分为EMS和EMI两大类，按照传导路径不同，EMI测试又进而分为传导发射（CE）和辐射发射（RE）两部分，而辐射发射测试由于其系统复杂成为EMC测试中最耗时的部分，下图是民标辐射发射的测试系统示意图。为了寻找DUT的最大辐射发射，测试过程中需要转动转台，升降天线，同时使用接收机或者频谱仪进行扫描，其中每一个模块的动作都会影响测试速度。当然，测试人员的能力与经验，对于EMI测试速度的改善也至关重要。

图1：民标辐射发射测试系统示意图 

从另外一个方面来看，辐射发射需要测试的物理量是场强，然而该待测物理量是DUT方位角、天线高度、频率、时间等变量组成的多维函数，对于多个变量进行遍历测试花费的时间无疑是漫长的。以ITE设备为例（CISPR 22），完成一个完整辐射发射达标测试往往需要4、5个小时，如果需要诊断整改，需要的时间还要长的多。下面我们以辐射发射测试为例，简要分析如何改善EMI测试吞吐率。

如何改善EMI测试吞吐率
        
根据标准测试方法的要求以及多数主流EMC测试实验室的测试流程，总结得到辐射发射测试典型的流程如图。

图2：典型辐射发射测试流程

在辐射发射测试开始前，首先需要明确DUT属于哪种类型，需要遵从哪个EMC标准进行测试，按照测试方法要求摆放好DUT，并准备测试记录文档。对于大部分民标来说，1 GHz以下的极限线大多是准峰值极限线，而准峰值检波器是速度很慢的一种检波器，如果使用准峰值检波器从30 MHz扫描到1 GHz，很可能要花上一两天时间，那么既符合测试标准的要求又能加快测试吞吐率呢？根据检波器工作原理，峰值检波得到的干扰信号幅值一定大于等于准峰值检波器，即EMI Peak ≥ EMI Quasi-peak（当干扰信号是窄带时，两个检波器得到的幅值相等），而峰值检波器的工作速度比准峰值检波器快的多，因此为了提高测试吞吐率，通常先用峰值检波器进行预扫描，然后将得到的干扰信号的幅值与准峰值极限线进行比对。如果某个频点上干扰信号的峰值检波值低于准峰值极限值，那么该频点上的干扰信号的准峰值检波值一定也低于准峰值极限值，因此就不必在该频点上再进行准峰值检波了。然而，如果某些频点上干扰信号的峰值检波值超过了准峰值极限值，那么这些频点上的干扰信号就成为可疑干扰信号，需要筛选这些频率点，进一步使用准峰值检波器进行测量，就进入了下一个步骤，即空间最大化。在空间最大化步骤中，需要转动转台，调节天线架，使用准峰值检波器监视可疑频点上干扰信号幅值的变化，直到找到最大值。如果所有可疑信号的准峰值检波的最大值都低于准峰值极限线，那么该DUT达标测试通过，否则还需要进行诊断整改 。实际上，70%的电子产品在第一次进行辐射发射测试时是无法通过标准要求的，因此诊断整改对于EMC测试实验室来说也是非常重要的一个环节。诊断整改大多使用频谱仪峰值检波快速扫描进行，这样可以迅速发现整改措施对超标频率点以及其他频段干扰信号发射强度的影响。诊断整改的时间比较长，在不顺利的情况下，很可能需要花几天才能解决发射超标的问题。辐射发射测试流程最后两个环节是审查和出报告。