一种低成本电磁兼容整改分析的预放器设计方案

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电磁兼容解决方案

电磁兼容解决方案

电磁兼容解决方案一、引言电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,简称EMC)是指在电子设备、系统或者系统间的电磁环境中,能够互相协调共存,不产生电磁干扰,同时也不受到电磁干扰的能力。

本文旨在提供一种电磁兼容解决方案,以确保设备和系统在电磁环境中的正常运行。

二、背景随着电子设备和系统的广泛应用,电磁干扰问题日益突出。

电磁干扰可能导致设备性能下降、通信中断、数据丢失等问题,严重影响设备和系统的可靠性和稳定性。

因此,开辟一种有效的电磁兼容解决方案是至关重要的。

三、解决方案1. 设计阶段在设计阶段,需要采取以下措施来提高设备和系统的电磁兼容性:(1)合理布局:合理布局电子元器件和电路板,避免电磁干扰的发生和传播。

可以通过使用屏蔽罩、隔离墙等措施来减少电磁辐射和敏感度。

(2)选择合适的材料:选择具有良好电磁屏蔽性能的材料,例如金属材料、导电涂层等,以减少电磁辐射和敏感度。

(3)优化电路设计:采用合适的滤波器、抑制器等电路设计,以减少电磁干扰的传播和影响。

2. 测试阶段在测试阶段,需要进行以下测试来评估设备和系统的电磁兼容性:(1)辐射测试:通过辐射测试,评估设备的电磁辐射水平是否符合相关标准和要求。

可以使用电磁辐射测试仪器来进行测试。

(2)敏感度测试:通过敏感度测试,评估设备对外部电磁干扰的敏感程度。

可以使用电磁兼容测试仪器来进行测试。

(3)传导测试:通过传导测试,评估设备对传导干扰的反抗能力。

可以使用传导干扰测试仪器来进行测试。

3. 优化措施根据测试结果,可以采取以下优化措施来提高设备和系统的电磁兼容性:(1)调整布局:根据测试结果,调整电子元器件和电路板的布局,以减少电磁辐射和敏感度。

(2)优化材料选择:根据测试结果,选择更合适的材料,以提高电磁屏蔽性能。

(3)改进电路设计:根据测试结果,改进电路设计,加强抑制器、滤波器等的性能,以减少电磁干扰的传播和影响。

四、总结通过合理的设计和测试,以及相应的优化措施,可以有效解决设备和系统的电磁兼容问题。

电磁兼容性问题的解决方案研究

电磁兼容性问题的解决方案研究

电磁兼容性问题的解决方案研究电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility, EMC)问题是现代电子系统设计与应用中亟待解决的技术难题之一。

由于现代电子设备的高速发展和各种电子设备的互联互通,电磁兼容性问题日益突出,给设备的正常工作、可靠性、安全等多方面产生了一系列严重的影响。

本文旨在阐述电磁兼容性问题的背景、主要影响及相应的解决方案,分为以下几个部分。

一、背景电磁场是自然界中一种特殊的物理现象,广泛应用于现代电子技术中,如用于通讯、广播、电视、雷达、遥控和自动化控制等领域,电磁场技术成为了现代科学和技术中不可或缺的一部分。

但是,随着电子设备的增多、复杂性的提高、工作频率的日益上升,电磁场问题变得越来越复杂,电磁场辐射、散射和干扰等问题的加剧,形成了电磁兼容性(EMC)问题。

EMC问题的产生与发展是由于电子设备相互干扰、互相辐射的结果,其具体表现为:1.辐射散射:高频信号在空间传输时遇到障碍物(如电路板、导体),会反射、传播和折射,由此就会产生辐射干扰。

2.互制干扰:多个电子设备共存于同一空间中,由于它们同时运行,会产生电磁信号的泄露、干扰。

其表现为噪声、畸变、数据出错等现象,从而对设备的正常工作、可靠性、安全性等方面产生影响。

二、主要影响对于任何一种电子设备来说,能够正常工作的前提是能够正确地接收和处理输入信号,发出符合要求的输出信号,满足各项指标,例如:误码率、失真度、传输距离等。

而EMC问题的存在,会对电子设备的性能参数和可靠性造成不利影响,具体表现为:1.发射;一些电子设备内部的干扰源,例如高速数字电路、高频振荡器、脉冲电源等,在其内部肯定会产生大量的噪声电磁波,部分波段的辐射始终超过了指定的标准,会对近距离的电子设备产生干扰。

2.敏感度;当方法被EMC问题侵占后,其自身的敏感度就会降低,抗干扰性能降低。

最重要的是:当电子设备中存在故障时,可能与EMC问题有关,这样会导致不必要的维修和更换器件,从而增加成本。

电磁兼容解决方案

电磁兼容解决方案

电磁兼容解决方案一、背景介绍电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,简称EMC)是指电子设备在电磁环境中能够正常工作,而不对周围的其他设备和系统造成干扰。

在现代社会中,电子设备的使用广泛,因此保证设备的电磁兼容性至关重要。

本文将介绍一种电磁兼容解决方案,以确保设备在电磁环境中的正常运行。

二、问题分析在电磁环境中,电子设备会受到来自其他设备或者外部电磁源的干扰,从而导致设备的性能下降、功能失效甚至损坏。

因此,需要采取措施来解决电磁兼容性问题。

本文将从以下几个方面进行分析:1. 电磁辐射干扰:当设备发射的电磁辐射超过一定限度时,会对周围的其他设备产生干扰,影响其正常工作。

因此,需要采取措施来降低设备的电磁辐射水平。

2. 电磁感应干扰:当设备受到外部电磁场的感应时,会导致设备内部电路的异常运行,从而影响设备的性能。

因此,需要采取措施来减小设备对外部电磁场的感应。

三、解决方案为了解决电磁兼容性问题,可以采取以下措施:1. 设备设计阶段:a. 电磁辐射控制:在设备设计中,采用合适的屏蔽材料和屏蔽结构,以降低设备的电磁辐射水平。

此外,合理布局电路板,减小电流回路的面积,以降低电磁辐射。

还可以使用滤波器来抑制高频噪声,减少电磁辐射。

b. 电磁感应控制:在设备设计中,采用合适的屏蔽材料和屏蔽结构,以减小设备对外部电磁场的感应。

此外,合理布局电路板,减小电流回路的面积,以降低电磁感应。

2. 设备测试阶段:a. 电磁辐射测试:对设备进行电磁辐射测试,以确保其辐射水平在符合国家标准范围内。

测试时,可以使用电磁辐射测量仪器,如频谱分析仪、磁场强度计等,对设备进行测试。

b. 电磁感应测试:对设备进行电磁感应测试,以确保其对外部电磁场的感应在符合国家标准范围内。

测试时,可以使用电磁感应测量仪器,如电磁感应探头、电磁场强度计等,对设备进行测试。

3. 电磁兼容性评估:a. 电磁辐射评估:对设备进行电磁辐射评估,评估其辐射水平是否满足国家标准要求。

电气设备的电磁兼容性分析及解决方案研究

电气设备的电磁兼容性分析及解决方案研究

电气设备的电磁兼容性分析及解决方案研究电气设备的电磁兼容性(EMC)是一种非常重要的安全问题,它关系到电气设备的运行效率、稳定性和运行安全。

如果电气设备的电磁兼容性不良,可能会出现电磁干扰,使设备工作不正常,甚至可能对设备造成损坏。

因此,电磁兼容性的问题必须得到充分的关注和解决。

一、电磁兼容性的背景和意义现代社会中,各种电气设备随处可见,它们为人们的生产、生活和娱乐等方面提供了一切可能的便利。

然而,电气设备本身在使用时也难免会产生较大的电磁干扰,这些干扰可能会对周围的其他设备、仪器或者人体等造成危害。

因此,电磁兼容性的问题日益受到人们的关注。

电磁兼容性是指电气设备在其工作状态下对其周边电气设备的电磁环境不造成危害的能力,即能够在不降低设备性能和运行情况的前提下,使电气设备能够在电磁环境中正常工作,同时不对其他设备或产生干扰。

这是一种重要的安全技术要求。

二、电磁兼容性的影响因素电磁兼容性与许多因素有关,包括电磁波的频率、电源、信号的传输速度、信号周围的介质、接地等等,其中最主要的因素是电磁波的频率。

在工厂和家庭中,各种电气设备使用的频率不同,它们所产生的电磁波频率也不同。

而目前的大部分电气设备都能够较好的应对较低频率的电磁干扰,但是当面对高频率的电磁干扰时,很多设备就会出现电磁兼容性问题。

三、电磁兼容性的解决方案为了解决电磁兼容性的问题,需要从以下几个方面入手:1. 电缆和线路的规划电缆和线路的规划必须符合正规标准,缆线长度应该符合电磁屏蔽的要求,同时,在极端高频使用时,可以采用光纤传输来避免电磁辐射。

2. 设备的接口设备的接口应该采用排除外界干扰和消除机内的干扰的技术来保证设备电磁兼容性。

3. 硬件设计硬件设计时应采用合适的屏蔽技术,例如对于高频信号的传输,可以采用波导或短接屏蔽技术进行屏蔽。

4. 设备的安装和接线设备的安装和接线应该符合相关的标准,同时还应尽量消除地线电压的影响,避免发生接地截断或接地过小的情况。

电磁兼容解决方案

电磁兼容解决方案

电磁兼容解决方案电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,缩写为EMC)是指各种电子设备在相互之间和与外界电磁环境之间能够共存并正常工作的能力。

随着现代电子技术的迅猛发展,电磁兼容问题越来越引起人们的关注。

本文将介绍一些电磁兼容解决方案,帮助人们更好地理解和解决电磁兼容问题。

一、电磁屏蔽技术1.1 电磁屏蔽材料的选择:合适的电磁屏蔽材料可以有效地抑制电磁辐射和电磁干扰。

常用的电磁屏蔽材料包括导电材料、磁性材料和吸波材料等。

选择合适的材料要考虑其导电性、磁性和吸波性能等因素。

1.2 电磁屏蔽结构设计:电磁屏蔽结构的设计要考虑到电磁波的传播路径和干扰源的位置。

常用的屏蔽结构包括金属盒子、金属屏蔽罩和金属屏蔽板等。

合理的结构设计可以最大限度地减少电磁辐射和电磁干扰。

1.3 电磁屏蔽效果测试:为了验证电磁屏蔽的效果,需要进行相应的测试。

常用的测试方法包括电磁屏蔽效果测试仪器的使用和电磁屏蔽效果的测量等。

测试结果可以帮助人们评估电磁屏蔽的效果,并对其进行改进。

二、地线设计2.1 地线的作用:地线是电子设备中非常重要的一部分,它可以提供电流的回路和电磁辐射的消除路径。

合理的地线设计可以有效地减少电磁干扰和提高电磁兼容性。

2.2 地线的布线方式:地线的布线方式有单点接地、多点接地和层次接地等。

不同的布线方式适用于不同的电子设备和电磁环境。

合理的布线方式可以减少电磁辐射和电磁干扰。

2.3 地线的阻抗匹配:地线的阻抗匹配是地线设计中需要注意的一个重要问题。

合理的阻抗匹配可以提高地线的传输效率和抑制电磁干扰的能力。

三、滤波器的应用3.1 滤波器的种类:滤波器是一种常用的电磁兼容解决方案,可以用于抑制电磁辐射和电磁干扰。

常见的滤波器包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。

不同的滤波器适用于不同的电磁频段和干扰源。

3.2 滤波器的参数选择:选择合适的滤波器参数是滤波器设计中的关键问题。

电气设备电磁兼容性分析与改进

电气设备电磁兼容性分析与改进

电气设备电磁兼容性分析与改进引言电气设备在现代社会中扮演着至关重要的角色。

然而,随着电子技术的飞速发展,电磁干扰问题也开始显现出来。

电磁兼容性是电气设备设计与使用过程中不可忽视的一个环节。

本文旨在探讨电气设备电磁兼容性的分析与改进方法,为设计者和使用者提供一些实用的指导。

一、电磁兼容性的基本概念电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility,EMC)是指电气设备在其设计、制造和使用时,能在同一电磁环境中以满足确定的性能水平,而不造成无法接受的电磁干扰,也不对其他设备造成无法接受的电磁干扰的能力。

简而言之,电磁兼容性强调在电磁环境中各种电气设备相互协调、相互配合、相互控制以及相互干扰之间的关系。

电磁兼容性问题既包括电气设备主动发射电磁能量所引起的干扰,也包括电气设备被外部电磁能量所干扰的问题。

为了保证电气设备的正常工作,需要从以下几个方面进行分析与改进。

二、电磁兼容性分析方法1. 电磁兼容性测试电磁兼容性测试是对设备进行验证和验收的重要手段。

常见的测试包括辐射发射测试和抗扰度测试。

辐射发射测试主要是测试设备在工作过程中是否会向周围空间辐射出电磁波,抗扰度测试则是测试设备是否能够在外部电磁场的干扰下保持正常工作。

2. 电磁场仿真分析电磁场仿真分析是一种利用计算机软件模拟电磁场行为的方法,通过数学计算和物理模型来分析和预测电磁场的强度和分布情况。

这种方法可以帮助设计者在设备设计阶段就进行电磁兼容性分析,避免后期的返工和修正。

3. 电磁兼容性故障分析电磁兼容性故障分析是对设备故障进行定性和定量分析的过程,目的是确定故障是由电磁兼容性问题引起的,还是由其他原因导致的。

通过分析故障的原因和机制,可以有针对性地进行改进。

三、电磁兼容性改进方法1. 电磁屏蔽电磁屏蔽是一种常用的改进方法,它通过使用屏蔽材料将电气设备的电路和器件与外界电磁场隔离开来,以减少电磁辐射或抵御外部干扰。

常用的屏蔽材料包括金属、导电涂层等。

低压开关板的电磁兼容性研究与改进方法

低压开关板的电磁兼容性研究与改进方法概述:电磁兼容性是指电子设备在同一电磁环境中正常工作,并不影响其他设备的能力。

低压开关板作为一种重要的电气设备,在现代工业生产中起着关键的作用。

然而,在密集的电磁环境中,低压开关板往往会面临电磁干扰的问题,给生产带来不稳定性和安全隐患。

因此,研究和改进低压开关板的电磁兼容性变得至关重要。

本文将介绍低压开关板的电磁兼容性研究方法以及改进措施。

Ⅰ. 低压开关板电磁兼容性研究方法1.电磁场测量与分析电磁场测量是研究低压开关板电磁兼容性的基础。

可以通过使用电磁场传感器,测量低压开关板周围的电磁辐射水平。

通过分析和比较不同工况下的电磁场数据,可以确定潜在的干扰源和敏感设备。

2.敏感度测试敏感度测试是确定低压开关板敏感部件或系统的抗扰能力的重要方法。

通过向开关板接口或敏感部件注入特定干扰信号,观察其在不同强度干扰下的工作状态和性能表现。

这有助于寻找潜在的敏感性问题,并为改进措施提供指导。

3.传导干扰研究传导干扰是指电磁干扰信号通过电源线、信号线、接地线等传导途径传递到其他设备中。

通过传导干扰研究,可以确定低压开关板与其他设备之间的互相干扰机制,并采取相应的屏蔽和隔离措施。

Ⅱ. 低压开关板电磁兼容性改进方法1.优化电路设计在低压开关板的设计阶段,需要充分考虑电磁兼容性。

通过优化电路布局、减少信号线长度、选择合适的滤波器和隔离器等方法,可以降低敏感部件的暴露程度,减少干扰源对其产生的影响。

2.电磁屏蔽技术在低压开关板设计中广泛采用电磁屏蔽技术,以削弱或屏蔽干扰信号的传播。

通过选用具有良好屏蔽性能的材料、设计合理的屏蔽结构,可以减少电磁辐射以及对外界干扰源的敏感度。

3.地线设计地线设计是低压开关板电磁兼容性改进的重要环节。

合理设计地线布局,确保接地点电位稳定,减少接地回路的电阻和电感,有助于降低干扰信号在接地线上的传导和反射,提高系统的抗干扰能力。

4.滤波器与抑制器的应用在低压开关板中广泛使用滤波器和抑制器,以提高系统对高频干扰的抑制能力。

电磁兼容方案

电磁兼容方案电磁兼容(EMC)是现代电子设备设计中一个非常重要的问题。

随着科技的迅猛发展,电子设备的数量和种类不断增加,而电磁辐射也成为一个不容忽视的问题。

为了保障设备之间的互操作性和稳定性,各种电磁兼容方案应运而生。

首先我们需要了解什么是电磁兼容。

简单来说,电磁兼容是指电子设备在电磁环境中正常运行,同时不对周围环境和其他设备造成干扰。

在现代社会中,我们所处的环境中充斥着各种电子设备,如手机、电视、计算机等等。

这些设备产生的电磁辐射相互干扰,不仅会影响设备的正常工作,还可能导致无线通信异常、数据传输错误等问题。

因此,电磁兼容问题的解决对于现代社会的正常运转至关重要。

为了解决电磁兼容问题,各种方案和技术应运而生。

首先是硬件设计方面的改进。

在电路布局和敷设过程中,合理的PCB设计可以降低电磁辐射的强度。

例如,采用地面层和电源层的分离设计,在布线过程中注意信号与电源的隔离,都可以有效地降低电磁辐射强度。

此外,还可以采用屏蔽罩和滤波器等技术手段来抑制信号的辐射和干扰。

这些改进都是从硬件角度入手,通过优化电路设计来达到电磁兼容的目的。

另一方面,软件设计也是解决电磁兼容问题的关键。

在软件开发过程中,可以通过合理的编码和算法设计来降低电磁辐射强度。

例如,在信号传输过程中,采用差分传输和数据压缩等技术可以有效地降低电磁辐射。

此外,软件开发者还可以通过优化程序的执行逻辑和算法的复杂度,减少设备的功耗和辐射。

这些技术手段对于电磁兼容方案的实施至关重要。

除了硬件和软件设计的改进,标准化和测试也是解决电磁兼容问题的重要手段。

各个国家和地区都有相应的电磁兼容标准,用来规范设备的辐射和抗干扰能力。

在产品开发和生产过程中,进行EMC测试是必不可少的。

这些测试可以通过模拟各种电磁环境,检测设备的辐射和抗扰能力是否符合标准要求。

只有通过标准化和测试,我们才能有一个合理的评估体系,判断设备是否具有良好的电磁兼容能力。

为了更好地解决电磁兼容问题,我们还需要加强各个环节之间的协调合作。

电磁兼容解决方案

电磁兼容解决方案一、引言电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,简称 EMC)是指各种电子设备在同一电磁环境下能够正常工作,而不会产生互相干扰的能力。

随着电子设备的普及和应用范围的扩大,电磁兼容问题日益凸显。

为了确保设备的正常运行,提高设备的可靠性和稳定性,需要采取有效的电磁兼容解决方案。

二、问题描述在现代电子设备中,由于设备之间的相互影响和电磁环境的复杂性,电磁兼容问题变得尤其重要。

电磁兼容问题主要表现为两个方面:1. 电磁辐射问题:当电子设备工作时,会产生电磁辐射,可能对周围的其他设备或者系统产生干扰。

2. 电磁感受性问题:电子设备对外界电磁场的感受性,可能导致设备自身的工作受到干扰或者损坏。

三、解决方案为了解决电磁兼容问题,我们提出以下解决方案:1. 设计阶段的电磁兼容考虑在电子设备的设计阶段,应该充分考虑电磁兼容问题。

具体措施包括:- 合理布局:合理布局电路板上的元器件,减少电磁辐射和电磁感受性。

- 优化接地:设计良好的接地系统可以有效地减少电磁辐射和电磁感受性。

- 选择合适的滤波器:通过选择合适的滤波器,可以减少电磁辐射和电磁感受性。

2. 电磁屏蔽技术的应用电磁屏蔽技术是解决电磁兼容问题的重要手段。

具体措施包括:- 采用屏蔽罩:对电子设备进行屏蔽,减少电磁辐射和电磁感受性。

- 使用屏蔽材料:在电子设备的关键部位使用屏蔽材料,有效地减少电磁辐射和电磁感受性。

3. 电磁兼容测试与验证在电子设备的开辟过程中,需要进行电磁兼容测试与验证,以确保设备满足相关的电磁兼容标准。

具体措施包括:- 辐射测试:通过辐射测试,评估设备的电磁辐射水平是否符合标准要求。

- 感受性测试:通过感受性测试,评估设备对外界电磁场的感受性是否符合标准要求。

四、案例分析为了更好地说明电磁兼容解决方案的应用效果,我们以某电子设备为例进行案例分析。

某电子设备在设计阶段充分考虑了电磁兼容问题,通过合理布局和优化接地,有效地减少了电磁辐射和电磁感受性。

电磁兼容解决方案

电磁兼容解决方案在现代科技高速发展的时代,电子设备的使用已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分。

然而,随着电子设备种类的增加和功能的复杂化,电磁兼容性(EMC)问题也越来越突出。

什么是电磁兼容性问题?简单地说,电磁兼容性指的是不同电子设备之间互不干扰和无意中辐射到外部环境的能力。

在现实生活中,如果我们的手机和电视机在彼此附近使用时发生干扰,我们就会遇到电磁兼容性问题。

这不仅会影响我们对设备的正常使用,还有可能对其他电子设备、通信系统以及医疗设备等造成干扰。

为了解决电磁兼容性问题,我们需要采取一系列的解决方案。

以下是一些常见的解决方案,它们帮助我们保证电子设备之间的兼容性,同时减少对外部环境的干扰。

1. 地线和屏蔽技术:合理设计和布线地线是防止电磁干扰的重要步骤。

通过有效地设计地线和使用屏蔽技术,可以减少电子设备之间的干扰。

2. 滤波器和隔离器:滤波器可以用来抑制电路中的噪声和谐波,从而减少干扰。

而隔离器则可以帮助电子设备与外部环境隔离,降低辐射和接收到的外界干扰。

3. 合理的电磁兼容性设计:在电子设备的设计过程中,要充分考虑到电磁兼容性问题。

通过合理的布局和内部电路设计,可以减少电磁辐射和电磁敏感性。

4. 电磁兼容性测试和认证:在电子设备开发完成之后,进行电磁兼容性测试是非常重要的。

通过测试和认证,可以确保设备符合相关的电磁兼容性标准。

5. 教育和培训:为了能够更好地应对电磁兼容性问题,相关的教育和培训是必不可少的。

通过学习和培训,员工可以更好地理解电磁兼容性问题,并采取相应的措施来解决问题。

总结起来,电磁兼容性问题是当今电子设备领域面临的重要挑战之一。

通过合理的设计和布线、滤波器和隔离器的应用、兼容性测试和认证以及教育和培训等解决方案,我们能够有效地解决电磁兼容性问题,确保设备间互不干扰,同时减少对环境的影响。

然而,要想真正解决电磁兼容性问题,仍然需要不断地研究和创新。

随着新技术和新设备的不断涌现,我们需要不断提高自身的能力和知识,以更好地应对电磁兼容性的挑战,并为未来的科技发展做出贡献。

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广州广电计量检测股份有限公司http://www.autotest-lab.com/ 一种低成本电磁兼容整改分析的预放器设计方案 一、方案设计背景 在电磁兼容测试项目的辐射骚扰(RE)中,为了获得更低的背景环境噪声电平,通常会使用前置放大器进行信号预放大处理。此类放大器的特点是宽频带、高增益的放大器,根据实际需要选择合适的带宽和增益。通常情况下使用的放大器增益在30~50dB左右。我们在对产品测试时,使用前置放大器还应当注意,输入信号不可过载,一般EMI接收机输入端口,通常允许输入的最高值为+30dBm, 根据实际测试经验,如果被测产品中含有直流马达、继电器、触点开关、自动断路器等组件或模块时,首先要对被测产品进行初步的分析,判断这些组件或模块在测试过程中是否会频繁动作,一旦上述器件在测试过程中频繁动作,就可能会产生较高能量的电磁噪声,在必要时,不用使用前置放器,在接收机输入端增加衰减器对被测产品作预测试,最后进行判断。实验室使用的前置放大器,通常在30~50dB左右,如果被测产品中,含有上述的组件或模块,在工作时,产生的瞬态高能量的尖峰噪声,一旦经前置放大器放大后,很容易将EMI接收机损坏,同时由于前置放大器的输入能量较高,自身也很可能因信号输入过载而损坏,必需时应增加保护装置,以保护前置放大器和接收机。 在产品的整改与调试分析过程中,对于一些比较微弱的小信号,使用场强探头很难捕获到,如在屏蔽室中操作,环境噪声电平的影响相对较小,如果在自然空间中操作,由于有手机信号、广播信号及其它无线信号的覆盖,产品较弱的噪声信号将全部淹没在自然环境的噪声电平中,导致产品在屏蔽室内测试时,能够观察到的噪声频率点,而在自然环境中使用场强探头却很难发现,甚至根本看不到。在使用场强探头时,还有另外一个因素是近场与远场的区别,在实验室电波暗室的测试,属远场测试,而我们使用的探头,属于近场测试,对于不同的频率,近场与远场测量的结果有一定的差异,由于在产品的PCB板走线及连接线束上有趋肤效应的存在,通过麦克斯韦电磁仿真计算,在金属导体中,产生趋肤效应的频率达到300kHz 以上时已经非常明显,此效应会随着频率的上升而加大,所以趋肤效应也是导致远、近场测量结果差异的因素之一,尤其在分析整改军品类与车载电子类产品中,这类产品的测试限值要求非常低,使用近场的方法,很难直观地观察分析,甚至导致对分析结果的误判。如果能增加一级带宽放大器在EMC整改分析的工作中,便能很好地对这些微弱的噪声信号进行观察和分析。 目前性能较好的前置放大器,由于各种因素,价格一直居高不下。前置放大器属于极其敏感的设备,输入过载、ESD静电、电压波动等都容易引起损坏,前置预放器除运用在规范的测试之外,很少将其运用在产品的分析与整改工作中,主要的因素是器件成本较高,在EMC整改分析与调试时,如果操作不慎或电路、开关等产生的高能量脉冲就可能致放大器损坏,造成不必要的经济损失和资源浪费。如果能有一种低成本,方便,实用,且性能稳定的带宽放大器,运用在产品的EMC整改调试工作中,会有事半功倍的效果。 二、电路设计与制作 通过不断的研究与实践,在下文中,作者将推荐一种低成本、高可靠性的前置放大器的设计方案,运用于产品的EMC调试分析和整改中,能够准确地对电路、器件、模块等进行分析。通过调整测试对比,该放大器有效带宽可以覆盖从150kHz到1.2GHz频率范围,150kHz以下,增益较低,在15dB 左右,这取决于广州广电计量检测股份有限公司http://www.autotest-lab.com/ 放大模块本身的性能局限。我们在实际分析与整改运用中,很少会使用到150kHz

以下的频段。所以150kHz以下的增益可以不计。通过扫频测试,频率从150kHz

至1.2GHz,平均增益可以保持在20dB,400MHz~900MHz增益可以达到近22dB左右,增益平坦度控制在20dB+/-3dB, 完全可以运用于产品的EMC整改调试中,如果对增益要求高,可以采用双级放大,通过正确的调试,增益可以保持在35dB 以上 。 电路主要的芯片采用NEC公司的运放芯片UPC1676,也可以用1651等芯片替换。该芯片具有频带宽,增益高,低噪声等特点,常常运用在无线通讯与传输领域。

(资料来摘自UPC1676 数据手册) 从数据手册中可以看出,该高频芯片的噪声较低,增益要求不高时,完全可以使用到1.5GHz,通过作者的实践,频率达到1.5GHz时,还保着14dB的增益,对于分析与调试使用,能保持着足够的带宽,已经能够满足一般的使用需求。

图1 电路设计原理图

图1 该款放大器输入电压范围从7V-18V之间,实测总工作电流小于30mA左右,由广州广电计量检测股份有限公司http://www.autotest-lab.com/ LDO 7805提供一个稳定的低噪声电源。 D1:电源反向输入保护。 LED1,R1:工作指示灯。 U1,C1,C2 ,R2,C3:滤波网络。 C4:UPC1676电源去耦电容,注意C4的位置要紧靠U2的电源脚与接地脚。 C5,C6:信号输入耦合电容,电容并联,满足带宽要求。 C7,C8:信号输出耦合电容,电容并联,满足带宽要求。 D1~D4:输入与输出端ESD保护。 R4,R3:为电路提供一定的阻抗防止电路产生自激,根据实测,在作者制作的板子上,可以使用330欧至3K的电阻,小于330欧,对信号衰减较大,所以不推荐该电阻值小于330欧。在制作PCB板时,不能使用万用板制作,万用板在频率高于1MHz的电路中,焊盘与焊盘之间存在的分布电容会影响到电路正常工作,对于高频放大电路,极易引起自激或损坏,其次万用板的材料,也不适合运用于高频电路中。在制板时,PCB的地阻抗要低,可能需要大面积铺地,信号的输入与输出端口要放置于同一水平线上,避免信号通路的拐角与穿孔,防止输入与输出的信号邻近干扰。LDO电源与U2的电源脚连接线要短,且要增加滤波电路。输入、输出耦合电容C5,C6,C7,C8与去耦电容C4的位置要靠近U2,走线要短,使之减小其信号传输阻抗。 在设计中还要注意,U2的输入、输出两个引脚之间最好使用地层隔离与吸收,防止输入的信号经U2放大后,通过输出走线的反射,再耦合至输入端口,形成自激,利用地层吸收并有效隔离U2输入、输出端口,将内部的信号耦合降至最低水平,利用地层隔离U2输入、输出方法如下示意图所示。

为保证整个电路不受外界信号的干扰,需要对整个电路进行屏蔽,在PCB上需要留出焊接屏蔽罩的焊盘。为了达到最佳屏蔽效果,在安装屏蔽罩时,屏蔽体的有效屏蔽空间不宜超过整个电路器件的体积太多,理想的屏蔽体是屏蔽空间等于电路器件总体积,在实际设计中很难达到这一要求,根据麦克斯韦电磁仿真计算和实际设计经验,屏蔽体焊接的边沿距电路器件边沿的距离小于5mm,高广州广电计量检测股份有限公司http://www.autotest-lab.com/ 度距电路器件的高度小于2mm为宜,其材质可以使用洋白铜或更好的材料,以增强屏蔽性能。总之,PCB的设计和器件的布局是个非常关键的环节,直接影响到预放器的实测参数与性能。

图2是设计完成后的预放器电路板图片

图2 将电路使用金属罩屏蔽,输入、输出使用SMA头的线束连接,在使用时,可以直接连接在天线或探头的线缆中,采用SMA线连接的好处是可以弯曲,柔软,轻巧,屏蔽性良好。将制作好的电路板,装入一个塑料壳内,以固定和保护电路板,线束固定好后,再增加一个电源指示灯就完成了。

图3 最后完成的前置预放器图片 三、性能测试与评估 广州广电计量检测股份有限公司http://www.autotest-lab.com/ 下面就前置预放器的性能做测试,主要对放大系数、本底噪声和信号平坦度进行简单的测试与评估。 1、预放器放大系数测试 选用频率500kHz,150MHz,300MHz,500MHz,800MHz,1000MHz,信号源输出强度-50dBm,对放大系数进行测试。

图4 测试使用的信号源与谱频设备 图5 在500kHz频率时,放大系数约18.9dB. 广州广电计量检测股份有限公司http://www.autotest-lab.com/ 图6 在150MHz频率时,放大系数约20.9dB. 图7 在300MHz频率时,放大系数约20.5dB. 广州广电计量检测股份有限公司http://www.autotest-lab.com/ 图8 在500MHz频率时,放大系数约21.6dB. 图9 在800MHz频率时,放大系数约21.7dB. 广州广电计量检测股份有限公司http://www.autotest-lab.com/ 图10 在1000MHz频率时,放大系数约21.4dB. 2、预放器的本底噪声测试,将预放器接到频谱仪,在输入端用50欧姆端接,实际测试,预放器工作时,底噪为-59dBm左右。

图11 150kHz-1GHz底噪测试数据 广州广电计量检测股份有限公司http://www.autotest-lab.com/ 3、预放器信号平坦度测试,将信号源设定扫频带宽从150kHz-1000MHz,输出强度-50dBm,频谱仪带宽设定从150kHz-1000MHz。

图12信号平坦度测试图 图13信号平坦度测试图 广州广电计量检测股份有限公司http://www.autotest-lab.com/ 通过图12和13分析,扫频测试最大值-27.6dBm,最小值为-31.3dBm,信号平坦度比较好。根据放大芯片数据和实际测试参数,预放器在197MHz时,最小放大系数18.7dB,平均放大系数为21.4 dB。 将该预放器配合上合适的近场探头或天线,运用在军品及车载电子产品的EMC整改与调试中,能够很好地将小信号噪声放大,并通过对比测量分析,能够快速准确地定位并解决EMC问题,可以节省相当多的时间成本和费用成本,提高整改效率。

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