Ricerca applicativa sull'analizzatore di spettro EMI nella misurazione quantitativa delle interferenze condotte e irradiate di prodotti elettrotecnici ed elettronici.

Abstract:
L'interferenza elettromagnetica (EMI) è un fattore chiave che limita l'affidabilità e la conformità dei prodotti elettrotecnici ed elettronici. L'interferenza condotta si propaga attraverso le linee di alimentazione e le linee di segnale, mentre l'interferenza irradiata si propaga nello spazio, ed entrambe influiscono sul normale funzionamento delle apparecchiature e sulla certificazione di compatibilità elettromagnetica (EMC). Come strumento principale per la misurazione quantitativa dell'EMI, Analizzatore di spettro EMI può realizzare l'analisi nel dominio della frequenza dei segnali di interferenza, la calibrazione accurata dell'ampiezza e la valutazione della conformità agli standard. Prendendo LISUN EMI-9KB Questo articolo, prendendo come oggetto di studio un sistema di test per le interferenze elettromagnetiche condotte e irradiate, illustra il principio di misurazione, la composizione del sistema, le specifiche tecniche e le procedure di test di un analizzatore di spettro EMI per la verifica delle interferenze condotte e irradiate. La validazione tramite confronto con i dati misurati fornisce un riferimento tecnico per la progettazione, la rettifica e la certificazione EMC di prodotti elettrotecnici ed elettronici.

1 Introduzione
Con lo sviluppo ad alta frequenza e miniaturizzazione dei prodotti elettrotecnici elettronici, come alimentatori switching, azionamenti a frequenza variabile, illuminazione a LED e dispositivi per la casa intelligente, il rumore elettromagnetico ad alta frequenza generato dalla commutazione ad alta velocità interna e dai carichi non lineari si propaga all'esterno attraverso percorsi condotti e irradiati, causando errori di bit nella comunicazione, rumore audio, anomalie di visualizzazione e persino potenziali rischi per la sicurezza. A livello mondiale e nazionale sono stati emanati rigorosi standard EMC, tra cui CISPR 15, GB 17743, FCC Part 15, EN 55015 e EN 55022, che impongono ai prodotti di superare i test EMI.

L'analizzatore di spettro EMI converte i segnali elettromagnetici nel dominio del tempo in distribuzioni nel dominio della frequenza, ottiene accuratamente la frequenza, l'ampiezza, la larghezza di banda e le caratteristiche di distribuzione dei segnali di interferenza e realizza la misurazione quantitativa dell'interferenza condotta e irradiata. Le apparecchiature di prova tradizionali presentano svantaggi quali elevata autointerferenza, gamma dinamica insufficiente e bassa automazione. Prendendo come nucleo un analizzatore di spettro EMI ad alte prestazioni, LISUN EMI-9KB Realizza un sistema di test EMI completamente automatico, che sopprime efficacemente le autointerferenze, copre le bande di frequenza standard e produce report riconosciuti a livello internazionale, soddisfacendo i requisiti di conformità per illuminazione, elettrodomestici, alimentatori e altri prodotti.

2. Meccanismo di interferenza elettromagnetica e base di misurazione

2.1 Interferenza condotta e interferenza irradiata
Interferenze condotte: l'energia di interferenza si propaga attraverso i conduttori, come linee elettriche, linee di segnale e fili di messa a terra, manifestandosi come tensione e corrente di modo differenziale/modo comune, principalmente nella banda di frequenza compresa tra 9 kHz e 30 MHz.
Interferenze irradiate: l'energia di interferenza si propaga nello spazio sotto forma di onde elettromagnetiche, emesse da cavi, tracce di PCB e intercapedini degli alloggiamenti come antenne equivalenti, principalmente nella banda di frequenza compresa tra 30 MHz e 300 MHz e oltre.

2.2 Standard di misurazione
Il sistema è conforme alle norme CISPR 16-1, CISPR 15, GB 17743, FCC, EN 55015, EN 55022 e altre, che specificano in modo uniforme le apparecchiature di prova, la larghezza di banda, le modalità di rilevamento e le curve limite per garantire il riconoscimento reciproco dei risultati dei test.

3 Sistema di test dell'analizzatore di spettro EMI basato su EMI-9KB

3.1 Composizione del sistema
Prendendo come nucleo un analizzatore di spettro EMI dedicato, LISUN EMI-9KB Costituisce un sistema completo di test per le interferenze condotte e irradiate, con relative apparecchiature ausiliarie:
· XNUMX€ EMI-9KB Ricevitore di interferenze elettromagnetiche: 9 kHz–300 MHz, modulo integrato ad alte prestazioni per l'analisi e il rilevamento dello spettro, che consente l'acquisizione del segnale, l'analisi dello spettro e la misurazione dell'ampiezza.
• Rete di stabilizzazione dell'impedenza di linea LISN: isola il rumore della rete elettrica, fornisce un'impedenza standard ed estrae la tensione di disturbo condotta dell'apparecchiatura in prova (EUT).
CDNE-M316 Rete di accoppiamento/disaccoppiamento: conforme alla norma CISPR 15:2018, esegue in modo equivalente i test di interferenza irradiata per apparecchiature di illuminazione da 30 a 300 MHz.
• Trasformatore di isolamento, attenuatore e cavo coassiale: migliorano l'isolamento, proteggono il ricevitore e garantiscono una trasmissione stabile del segnale.
• Software di test automatico in cinese e inglese: compatibile con Win7/Win8/Win10/Win11, supporta la scansione con un solo clic, l'elaborazione dei dati e la generazione di report.

EMI-9KB Ricevitore test EMI

3.2 Specifiche tecniche principali
Tabella 1 Specifiche tecniche chiave di LISUN EMI-9KB

3.3 Funzioni principali dell'analizzatore di spettro EMI
• Conversione dello spettro: converte l'interferenza continua/pulsata in un diagramma dello spettro nel dominio della frequenza, visualizzando la frequenza e l'ampiezza dell'interferenza.
• Misurazione quantitativa: calibra con precisione il livello di disturbo in dBμV e valuta la conformità confrontandolo con i limiti standard.
• Compatibilità con più sistemi di rilevamento: supporta PK/QP/AV per la valutazione di diversi standard e tipologie di prodotto.
• Test automatico: collega le apparecchiature periferiche per eseguire una scansione completa a banda intera, riducendo gli errori manuali e migliorando l'efficienza.

4 Metodi di prova quantitativi per le interferenze condotte e irradiate

4.1 Test di interferenza condotta (9 kHz–30 MHz)
• Cablaggio: l'EUT è collegato all'alimentatore tramite LISN, e la porta del segnale di LISN è collegata all'ingresso dell'analizzatore di spettro EMI.
• Impostazione: banda di frequenza 9 kHz–30 MHz, larghezza di banda standard, rilevamento QP e caricamento della curva limite.
• Scansione: Scansione automatica della frequenza da parte del sistema, registrazione del livello di disturbo in ogni punto di frequenza e salvataggio dei dati di picco/quasi picco.
• Giudizio: Il test condotto è superato se la curva è inferiore al limite standard.

4.2 Test di interferenza irradiata (30 MHz–300 MHz)
• Configurazione: CDNE-M316 Per sostituire le tradizionali antenne a radiazione, viene adottata una rete di accoppiamento/disaccoppiamento, conforme alla norma CISPR 15:2018.
• Connessione: l'EUT è collegato con CDNE-M316 e l'uscita verso un analizzatore di spettro EMI.
• Scansione: Scansione automatica da 30 a 300 MHz per ottenere lo spettro delle interferenze irradiate.
• Valutazione: La conformità ai test di irradiazione viene determinata mediante confronto con i limiti.

5 Risultati misurati e analisi
Prendendo come EUT l'alimentatore per pilotare i LED, testato da LISUN EMI-9KBI dati in uscita dall'analizzatore di spettro EMI sono i seguenti:
Tabella 2 Dati misurati di interferenza condotta a frequenze tipiche (valore QP)

Tabella 3 Dati misurati sull'interferenza irradiata a frequenze tipiche (valore QP)

Analisi dei risultati:
• L'analizzatore di spettro EMI è in grado di catturare in modo stabile le interferenze deboli, con una gamma dinamica e una risoluzione conformi ai requisiti.
· XNUMX€ EMI-9KB Presenta un'eccellente soppressione dell'autointerferenza, con un livello di rumore inferiore a 20 dBμV e nessun impatto sui risultati delle misurazioni.
• Tutte le curve di emissione condotta e irradiata sono al di sotto dei limiti e il sistema è in grado di fornire conclusioni di conformità accurate.
• L'intero test automatico richiede circa 5-8 minuti, con un'efficienza significativamente superiore rispetto al tradizionale test manuale.

6 vantaggi del sistema e valore ingegneristico
• Elevata precisione: l'unità principale dell'analizzatore di spettro EMI ha un errore di ±2 dB e un'elevata risoluzione in frequenza, adatta per la rettifica in ambito R&S e per i test di certificazione.
• Elevata resistenza all'autointerferenza: la struttura di schermatura completamente chiusa riduce il rumore di sistema proveniente dalla sorgente e migliora la capacità di misurazione dei segnali deboli.
• Conformità agli standard: supporta gli standard CISPR, GB, FCC, serie EN con report universali, riducendo i costi di certificazione.
• Elevato livello di automazione: scansione, valutazione ed esportazione con un solo clic tramite software, ideale per il controllo qualità in serie.
• Configurazione flessibile: espandibile con camera anecoica, antenna biconica, morsetto ad assorbimento e sonda di corrente, per coprire scenari di test multiprodotto.

7 Conclusione e prospettiva
Analizzatore di spettro EMI è l'apparecchiatura principale per la misurazione quantitativa delle interferenze condotte e irradiate dei prodotti elettrotecnici elettronici, che determina direttamente l'accuratezza e l'affidabilità dei test EMC. Prendendo come corpo principale un analizzatore di spettro EMI dedicato, LISUN EMI-9KB Il sistema di test EMI ad alte prestazioni, completamente automatico e conforme agli standard internazionali, è in grado di effettuare misurazioni quantitative delle interferenze condotte e irradiate da 9 kHz a 300 MHz. Trova ampia applicazione nella ricerca e sviluppo, produzione e certificazione di illuminazione, elettrodomestici, alimentatori, utensili elettrici e altri prodotti. I risultati delle misurazioni dimostrano che il sistema offre misurazioni stabili, errori ridotti, elevate prestazioni anti-interferenza e facilità d'uso, supportando efficacemente l'ottimizzazione EMC e il lancio di prodotti conformi.

Con la diffusione del 5G, delle nuove energie e delle apparecchiature per l'Internet delle cose, le bande di frequenza di interferenza si amplieranno e i segnali diventeranno più complessi, imponendo requisiti più elevati agli analizzatori di spettro EMI. L'espansione delle alte frequenze, l'analisi dello spettro in tempo reale, la localizzazione delle interferenze tramite intelligenza artificiale e la diagnostica automatica diventeranno le direzioni di sviluppo, migliorando continuamente l'efficienza e il livello di intelligenza dei test di compatibilità elettromagnetica.