电子产品电磁兼容测试之四：典型军用、商用的电磁兼容测试

无论是美国军用、欧美商用或车用电磁兼容性测试标准与规范，都对EMI/EMS各类试验，就仪器之配置、场地布置、试验步骤、连接方式等都有严格的规定，试验时应严格按照规定要求执行。由表及表󰀀摘要得知电磁相容性测试种类太多，实在无法逐一详细说明，因此下面列举了几个典型CE、RE、CS及RS等EMC测试之试验方法。

电源线传导干扰发射测试(Conducted Emission，CE)

参考标准：

MIL-STD-461D/462D，CE102(10kHz～10MHz)，规格极限如图7 

FCC Part 15 （450kHz～30MHz）

CISPR Pub 22（150kHz～30MHz）

图7 CE102传导干扰测试规格极限

从规格极限图就可知道以上各种CE规格之差异，实际摆设、电缆、引线和接地平板间之最小间隔亦有些差异，其中细节相关规格皆有阐述。
电源线传导干扰测试目的：待测件所有适用于上列参考规格之频率范围内交直流电源输入和输出线(包括设备内部不接地之中线)之传导干扰测试。

图8 CE102传导干扰测试配置

电源线传导干扰测试所需配置：如图８所示，以CE102为例，电缆、引线和接地平板间之最间隔为5cm，从待测件LISN或到贯穿电容之电源线长度不超过2cm，待测设备之每条电源线，从导线分界处到LISN或贯穿电容器之长度是2m，根据测试系统之灵敏度及宽频带测试要求选用阻抗匹配变换器和滤波器。

电源线传导干扰测试步骤：将电流探夹沿每根电源线之导线分界处到LISN或贯穿电容器之线段上移动，以使频谱分析仪或测试接收机之读数最大，并记录读数，所得结果与规格极限图比较即可知道是否合格。

电场辐射干扰发射测试(Radiated Emission，RE)

参考标准：

MIL-STD-461D/462D，RE102（10kHz～18GHz）

FCC Part 15（30MHz～1GHz）

CISPR Pub 22（30MHz～1GHz）

电场辐射干扰测试目的：测试电子电机、电气和机电设备及其组件所辐射之电磁发射，包括来自所有组件、电缆及连接线上之杂讯发射。它适用于发射机之基本波发射、假电讯发射、振荡器发射及宽频带发射，但不包括天线之辐射发射与交连导线上之电场辐射。

图9 CISPR辐射干扰测试配置

电场辐射干扰测试所需配备：如图９所示，按照待测件之性质，可分为桌上型配备及落地型设备。以CISPR Pub 22之开放空间测试为例，旋转台上木桌高度80cm，天线与待测件距离10m，在1m至4m间升降天线，同时待测件应在转台上旋转，找出最大辐射点。对不同频率，选择相应之测试天线，以上电场辐射试验亦可在隔离室内进行之。

传导耐受性测试(Conducted Susceptibility，CS)

参考标准：

MIL-STD-461D/462D，CS102(10kGHz～10MHz)，IEC 61000-4-6(150kHZ～30MHz) 

 
图10 IEC 61000-4-6传导耐受性测试配置

传导耐受性测试：如图10示，以IEC 61000-4-6为例，RF电压直接注入电源线或讯号线，试验水准有三种1、3及10V；频率范围是150kHz～80MHz，使用耦合／去耦合网路，可加振幅调变。

电场辐射耐受性测试(Radiated Susceptibility，RS)

参考标准：

MIL-STD-461D/462D，RS103(10kHz～18GHz)，IEC 61000-4-3(80MHz～1GHz)

电场辐射耐受性测试：如图11 所示，以IEC 61000-4-3为例，测试设备对于规定频谱成分和规定强度之电场辐射场之耐受性。RF讯号经由天线辐射RF功率，对试件产生干扰，干扰频率范围在80MHz～1GHz，试验水准分1V/m，3V/m，10V/m；试验方向包括前、后、左、右(上、下)，使用无电波反射室(需符合16点均匀场之规定)，试件至天线距离3米，可加振幅调变。

电场辐射耐受性测试(横电磁波室法，10kHz～200MHz)

参考标准：ISO 11452-3(10kHz～200MHz)

横电磁波室法电场辐射耐受性测试：以ISO 11452-3为例，如图12所示，使设备尽可能置于接近地电位处，待测件尺寸最好符合三分之一原则，连接线和电源线保持在底板上面4～6cm处。待测件应在它直立位置之两个方向上进行测试，一个方向使设备前面板，沿着横电磁波室长度方向。另一个方向使设备之前面板，对着锥形过渡段方向。设定对待测件耐受性之频率和最小场强或按规定之极限值作耐受性试验，试验频率不应超出正常之工作频率范围。

 其他较常用之电磁耐受性测试

静电放电耐受性测试(ESD)：参考标准IEC 61000-4-2 (如图13所示静电放电波形)，模拟人体所带静电对产品之影响。试验点包括所有接触面(如图14所示)，空气放电加至15kV，接触放电加至8kV(含垂直与水平耦合)，试验次数分正负极性，至少各放电10次，试验间隔一般约1秒钟，静电放电测试前后要同时监测待测件功能是否正常，以判定是否合格。电性快速暂态耐受性测试(EFT/Burst)：参考规格IEC 1000-4-4(如图15所示快速暂态波形)，干扰频率为5kHz，试验水准分0·25kV～4kV，杂讯脉冲型式在5/50ns，试验模式用来干扰电源线与讯号线，杂讯耦合模式可分直接入与电容性线夹，试验方法分正负极性，不同两线接法均可测试测试前后要同时监测待测件功能是否正常，以判定是否合格。 

雷击突波耐受性测试(Surge)：参考标准IEC 61000-4-5 (如图16所示雷击突波波形)，模拟雷击诱导与电感性负载切换，试验水准为 0.5kV～4kV，脉冲型式在 1.2/50us(8/20us)，10×700us；试验模式可分电源线与讯号(通讯)线，试验方法包括正负极性、相位，不同两线接法均可测试，测试前后要同时监测待测件功能是否正常，以判定是否合格。

 电源频率磁场耐受性测试：参考标准IEC 61000-4-8(如图17之测试架构)，模拟电流流经电力线所产生之电源频率磁场，模拟器须提供连续120A与暂态1200A之电流，经诱导线圈注入电流(sinusoid)产生干扰源，试验水准包括1，3，10，30，100A/m；试验方向可分前后、左右、上下；试验环境电磁场至少需低于试验条件20dB以上，试件至诱导线圈距离约为试件直径之1/3，测试前后要同时监测待测件功能是否正常，以判定是否合格。电压瞬降瞬断耐受性测试：参考规格IEC 1000-4-11(如图18之测试架构)，模拟电源暂态快速变动与缓慢连续变动，试验模式只有电源线，试验水准包括0%，40%，70%；持续周期可分 0.5，1.5，10，25，50 cycles：侵入电流为100-120V/250A，220-240V/500A等；试验方法包括变动相位范围0～360度，间隔范围3dips/s；电压上升、下降速率范围1～5us等等，测试前后要同时监测待测件功能是否正常，以判定是否合格。电磁相容性测试可以采用人工操作及自动控制操作之方法，由于人工操作在电磁干扰发射(EMI)测试中要手动调谐，随不同频率点校准及鉴别宽、窄频带；在电磁耐受性(EMS)测试中随不同频率点调谐，确定施加讯号强度，人为观察动态，以判定是否合格。因而使得人工操作测试速度慢，重复性差，难以进行实际测量。采用电脑控制之EMI、EMS自动测试系统有测试灵活、误差小与重复性好等优点，而且可以进行即时测试，目前国内业者已经普遍使用。

结 语

电磁兼容性测试基本上已经在验证产品量产前是否符合电磁兼容规范，但是，就笔者之经验，显示顾客层中(包括军规与商规业者)百分之八十五之设计者都在产品研发后期，才来考虑电磁相容设计，这时要作EMI问题的修改，往往捉襟见肘，无法克尽全功。因此，只有在研究新型产品之初期，拟订产品电磁相容设计整体规划书及电磁相容设计指南，才能有系统地整合接地、布线、搭接、滤波、包装与隔离等根本因素，完成符合电磁兼容设计之布局。