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我在电磁兼容(EMC)领域工作了近35年;首先是惠普(后来是安捷伦，现在是Keysight)的EMC工程师，然后管理产品法规测试组，最后晋升为EMC的企业领导和培训师。2008年，我离开了企业界，开始从事咨询和培训工作;帮助数百个客户的设计、故障排除和测试其产品的EMC符合性。在此期间，我为每个行业部门解决了数千个EMC设计问题;从军事，航空航天，商业，消费，汽车和医疗。
图1 -我目前的EMI故障排除套件，配有AIM-TTi的便携式频谱分析仪。(没有显示台式示波器和频谱分析仪。)
我受到了EMC界许多著名人物的影响。亨利·奥特(Henry Ott)就是其中之一，他是我在20世纪80年代末的早期导师之一。在他的一次内部研讨会上，他建议组装一个“EMC Crash Cart”，我们最终把它组装在一起，在惠普使用。我们买了一台惠普的“测量车”，加上了一台台式频谱分析仪，以及各种各样的探头、电缆和工具。这个概念基于他的“工作台EMC故障排除”研讨会。
我还受到了我的朋友兼同事Doug Smith的影响，他主张将EMC故障排除套件构建为一个可滚动的Pelican设备盒。我认为这是一个很好的想法，所以立即购买了一个Pelican 1514滚轮盒，并开始用有用的工具填充它(图1)。
滚筒套件特别方便，因为在惠普，我们通常有10到12个项目同时进行，我可以把滚筒套件直接推到工程师的工作台上，帮助他们进行测量，并在那里进行一些故障排除。他们不需要将原型产品和支持设备转移到我们的EMC测试实验室。这真的帮助加快了过程!
本文的目的是帮助您收集设备、探头和其他附件，以定制您自己的EMC故障排除套件。无论您是大型公司的“内部EMC顾问”、“身兼多职”、偶尔被迫处理EMC遵从问题的工程师，还是为其他公司提供EMC领域的咨询服务，我希望您都能从中受益。我希望本文中的信息将帮助您变得更高效，并为您的经理或客户提供更专业的外观。
基本生活必需品
排除EMC问题可能涉及时域和频域的测量。因此，两个最重要的测量仪器是示波器和频谱分析仪。
示波器-用于检测数字上升和下降时间或电路振铃的最佳示波器可能需要500到1000 MHz的带宽。但是，对于更随意的故障排除，通常只要知道上升时间“快”或存在振铃就足够了。因此，200到250mhz的较低带宽范围可能就足够了。
可考虑用于台式电脑的廉价品牌有泰克、Keysight、Teledyne-LeCroy、Rigol或Siglent。有时手持瞄准镜会更有用，B&K Precision、Fluke和Siglent都是值得考虑的品牌。
频谱分析仪-由于大多数EMC发射问题发生在9 kHz至1 GHz之间，一个大约2 - 3 GHz以上频率范围的中等频谱分析仪通常就足够了(图2)。实惠的例子可能包括Teledyne LeCroy型号T3SA3100 (9 kHz至2.1 GHz)， Siglent SSA 3000x系列(9 kHz至3.2 GHz)或Rigol Technologies dsa800系列(9 kHz至3.2 GHz)。许多其他制造商，如Signal Hound, Tektronix, Rohde & Schwarz和Keysight都出售这些产品。我还建议购买跟踪生成器选项，以便进行更高级的故障排除。
图二-Rigol Technologies的典型频谱分析仪，型号为DSA815TG，带有跟踪发生器。
近场探头-大多数工程师可能熟悉小型e场或h场探头，它们用于检测数字电路或电路迹线产生的小场(图3)。虽然这些可以很容易地用薄的柔性同轴电缆或半刚性同轴电缆制作，但我发现购买不同尺寸探头的高质量套件更有效。有几家公司生产这些套件;如Beehive Electronics, Tekbox Digital Solutions, Rigol或Siglent。其中一些套件还包括宽带前置放大器，我将在后面讨论。
图3 -Tekbox Digital Solutions的典型近场探测套件通常与其他主要品牌重新贴标签。该套件包括一个e场探头，三种尺寸的h场探头，和一个20分贝的宽带前置放大器。
射频电流探头-几家公司销售低频电流探头，主要用于线路频率或高达20mhz的频率。然而，对于EMC故障排除，我们通常需要的是用于测量至少200mhz或更高射频电流的电流探头(图4)。由于辐射电缆通常是排放故障的主要原因，这些探头可以夹在I/O或电源电缆周围，以测量产生辐射排放的射频谐波电流。
不错的选择包括Tekbox Digital Solutions, Com-Power或Fischer Custom Communications。最好的电流探头是铰接的，所以它们可以很容易地夹在电缆上。它不需要太多的射频电流不通过FCC B类测试;根据频率的不同，只有6到8个uA。
图4 -射频电流探头的例子来自Tekbox数字解决方案和Fischer定制通信。这些将测量高达200至250兆赫的微安射频电流。
天线-各种不同类型的天线可以成功地用于排除辐射排放物;基本上，任何可以连接到频谱分析仪并观察发射的东西都可以使用。重要的是要注意，为了接收发射，天线不需要在这些频率共振。
图5 -肯特电子公司的一个低成本故障排除天线的例子。
大多数校准的EMI天线在指定范围内是宽带和谐振的，最常见的是30到1000 MHz。它们的价格可能高达3至6000美元。其他类型的设计覆盖较低和较高的频率。尽管如此，我发现在故障排除方面最有用的天线之一是Kent Electronics设计的一个简单的PC板天线(图5)。他们的400到1000兆赫的日志周期天线足够灵敏，可以覆盖30到400兆赫频段的谐波频率，价格仅为33美元。我写了一篇文章描述了一个简单的安装使用桌面摄影三脚架[1]。
宽带前置放大器-一些较小的近场探头可能需要放大才能看到可用的信号。制造商将包括Beehive Electronics, Com-Power, Rigol, Siglent和Tekbox Digital Solutions(图6)。
图6 -一个来自Tekbox的宽带前置放大器的例子。这个从3兆赫到3000兆赫放大约20分贝。
同轴电缆和适配器-我发现最常见的同轴贴片电缆是常见的bnc到bnc尺寸为6英寸，12英寸和24英寸。大多数RF测试设备使用“N”连接器，因此N-to- bnc适配器是最有用的。一些较小的射频模块，如一些射频合成器使用SMA连接器，因此您会发现一系列SMA同轴电缆和BNC-to-SMA适配器很有用。
铁氧体扼流圈套件-铁氧体扼流圈是特别有用的故障排除，因为夹紧一个辐射电缆将有助于“扼住”射频电流导致排放。它们有不同的频率范围，取决于所使用的铁氧体材料;即低kHz至10mhz范围和10mhz至500mhz范围。好的制造商包括Fair-Rite, Würth Elektronik, TDK, Laird, Murata和Leader Tech。
共模滤波器设计套件- Würth Elektronik (WE)制作了一个很棒的工具包，帮助您设计自定义AC或DC线路滤波器。他们的744998型设计套件包括几个带孔间距和电路垫的电路板，以容纳数十种不同的共模扼流圈、电容和电阻，用于构建滤波器设计的各种拓扑结构。这可以从你当地的WE代表处获得，也可以从Digikey等公司获得，仅需190美元。
EMI垫圈-任何时候两块金属片连接在一起，都有可能发生泄漏和相关的辐射排放。当常用的紧固件不够时，我们经常求助于各种风格的EMI垫圈。这可以包括铍铜指托，金属网垫圈，导电织物和许多其他。大多数制造商，如Würth Elektronik, Laird, Leader Tech等将提供免费的样品套件。
总结
这些建议应该能帮助您初步掌握排除最常见的EMC测试故障的基本工具——辐射发射。参考资料[2]详细描述了如何使用这些工具。关于要添加到工具箱中的其他项目的更多详细信息，您可以参考我的书[3]。
本系列的其他博客将讨论已进行的排放测试和故障排除以及各种免疫测试和故障排除。
