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EMC測試、設計及排查技
術
（三）
Compliance Direction Systems Inc.
Compliance Direction —— Direct to EM_Compliance
（加拿大）容向系統科技有限公司
容 向 —— 專注於電磁相容方向
內
容
一、電磁相容測試標準及要求
二、電磁相容設計技術
三、電磁干擾【EMI】排查技術
四、電磁敏感性【EMS】排查技術
容向系統——電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電
磁場
電磁干擾【EMI】排查技術
近場測量技術
近場探頭
EMSCAN電磁干擾掃描系統
遠場測試對調試的作用
頻譜圖：只有頻率資訊，
沒有位置資訊
容向系統——電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電
磁場
近場測量
測量EUT上的電流：EMI是EUT上的高頻電流回路
形成的。
精確定位EMI產生的源頭和分佈區域。
認識EMI的形成機理
容向系統——電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電
磁場
電磁干擾【EMI】排查技術
近場測量技術
近場探頭
EMSCAN電磁干擾掃描系統
近場探頭構造
電
場
探
頭
磁
場
探
頭
容向系統——電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電
磁場
電場探頭的構造及回應
容向系統——電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電
磁場
工具 —— 近場探頭
PA303：前置放大器，提高近場測量靈敏度
LF1：100kHz－50MHz，4個低頻磁場
RF1：30MHz－3GHz，3個磁場，1個電場
RF2：30MHz－3GHz，4個磁場
RF3：30MHz－3GHz，2個高解析度磁場
RF4：30MHz－1.5GHz，2個電場
容向系統——電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電
磁場
PA303前置放大器
提高近場測量靈敏度
100kHz－3GHz
30dB增益
容向系統——電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電
磁場
LF1 —— 低頻探頭組
4個不同解析度的低頻
磁場探頭
25mm
25mm
2mm
5mm
容向系統——電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電
磁場
RF1【3個磁場，1個電場】
1mm
5mm
5mm
2mm
容向系統——電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電
磁場
RF2
不同解析度的4個磁場探頭
解析度：25mm
10mm
5mm
2mm
容向系統——電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電
磁場
RF3mini —— 高解析度
磁場探頭，解析度<1mm
容向系統——電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電
磁場
RF4-E —— 電場探頭組
檢測匯流排
或大元件
覆蓋區域：
2×5cm
檢測單根導線
解析度：1mm
容向系統——電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電
磁場
電磁干擾【EMI】排查技術
近場測量技術
近場探頭
EMSCAN電磁干擾掃描系統
EMSCAN
容向系統——電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電
磁場
Emscan系統構成
乙太網
GPIB
VIDEO
控制
信號
RF信號
1280個探頭組
成的掃描器
世界上唯一採用陣列探頭/電子掃描的近場測量系統
世界上唯一能獲取被測物完整電磁場資訊的測量系統
容向系統——電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電
磁場
頻譜掃描——找出頻率點
選擇幾個代表性探頭
選定頻率範圍,設定帶寬,執行測量
給出選定頻率範圍內各頻率的幅度峰值
得到有問題的頻率。
容向系統——電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電
磁場
空間掃描——找出問題點
選定區域，設定頻率
點
執行測量
即時顯示EMI位置和
強度的圖形。
調整電路參數或者更
換器件，能即時反映
觀測瞬態EMI
觀測設備不同狀態下
的EMI
容向系統——電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電
磁場
頻譜 / 空間掃描
得到每個物理位置的全頻
段的EM強度


每個位置點可記錄一萬個頻
率的幅度資訊
存在有某種
完整的EM文檔
頻率的干擾
利用合成頻譜和合成空間
功能，分析


一個或幾個頻率的空間分佈
部分區域的頻譜
提高工作效率
電磁干擾
乾淨區域
 快速定位干擾源位置
容向系統——電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電
磁場
頻譜/空間掃描分析
指定位置的頻譜圖 合成
頻譜圖
後
臺
分
析
指定頻率的空間分佈圖
合成
空間圖
頻譜/空間掃描結果圖
容向系統——電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電
磁場
EMSCAN——工程師必備手段
陣列探頭/電子掃描，即時看清活動的電磁場；
頻譜/空間掃描功能測量被測物全部電磁場資訊
科學、客觀、直觀地評估PCB設計質量

發現設計缺陷，提高設計質量
查找並定位瞬態電磁干擾；
迅速定位EMC測試及抗干擾測試失敗的原因；
幫助產品的調試、改進和完善

看到整板的電磁資訊，看清電路內部的輻射干擾情況。
評估結構設計對EMI/EMS的影響；
迅速積累正確的解決EMI問題的實踐經驗。
容向系統——電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電
磁場
評估PCB設計質量
目的：及早發現設計缺陷，提高產品設計質量
利用EMSCAN的測量結果，從如下四個方面來評估
PCB的設計質量：
頻率點數量：即諧波數量。
瞬態干擾：不穩定的電磁干擾。
輻射強度：各個頻率點的幅度大小。
分佈區域：各個頻率點的電磁干擾在PCB上的分佈
區域的大小。
容向系統——電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電
磁場
案例——評估PCB設計質量
A板為B板的改進：



A板的頻率點數量明顯比B板少；
A板的大部分頻率點的幅度比B板的小。
A板的瞬態干擾比B板的少。

A板的總的電磁干擾分佈
區域比B板的小得多。
容向系統——電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電
磁場
案例——評估PCB設計質量
單頻率點——462MHz
B板的電源濾波沒有設計好：
由於地平面被嚴重破壞，在圖中紅色區域產生強干擾；
由於濾波考慮不全，干擾通過電源被傳導到幾乎整個PCB板。
容向系統——電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電
磁場
應用——揭示瞬態EMI問題
目的：增加產品穩定性
瞬態EMI在EMC測量中往往不
會被檢測到，但會影響產品
的性能和可靠性

自動復位/死機

誤碼

工作不穩定
容向系統——電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電
磁場
應用 —— 及早通過EMC測試
目的：EMI對策
EMC測試失敗的原因
不是EMI熱點引起的【不會是一個pin或者一條信
號線】，1mm步距的“精密掃描”沒有意義
 大面積的電流回流【差模輻射】
 差模輻射轉換為共模輻射【共模輻射】
 天線效應

容向系統——電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電
磁場
認識EMI形成機理
電流回流
——大面積
電流回流經
過接插件
—— 差模變共
模
容向系統——電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電
磁場
迅速定位干擾源
頻譜/空間掃描資料
66M，83M及其諧波是
PCB上的主要干擾信號
容向系統——電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電
磁場
迅速定位干擾源 —— 寬帶和窄帶EMI
83M及其
容向系統——電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電
各次諧波
磁場
的產生地點
評估設計修改
EMI熱點不是主要問題，面積和特性才是主要問題
手持單探頭方案
速度慢
 誤差大【探頭位置、方向等】，可重複性很差

機械式掃描系統
速度慢【幾十分鐘到幾個小時】
 可重複性差

EMSCAN
高速即時，幾秒鐘就能清楚是否有效
 可重複性好
容向系統——電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電

磁場
如何評估設計修改
評估難度：
PCB上產生的電磁場是不穩定的【例如5dB】
 微小的共模電流的變化【例如2dB】會引起較大的
輻射強度的變化

解決辦法：採用峰值保持，高速多次測量

輻
射
強
度
dB
只有EMSCAN可以做到
隨機採樣
峰值保持
正確結論
錯誤結論
容向系統——電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電
設計修改前
時間t
時間t
磁場 設計修改後
PCB上不穩定的電磁場
單次掃描結果
連續掃描，峰值保持的結果
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磁場
EMSCAN評估設計修改
精確確定頻率點

小帶寬，小頻率範圍的頻譜掃描【帶寬設置
為100kHz，甚至10kHz】
空間掃描＃1：連續掃描，峰值保持
1分鐘內整板【30×24cm】掃描150次以上
 看清楚電流回路，得到峰值干擾強度
 分析出干擾產生機理

設計修改
空間掃描＃2：連續掃描，峰值保持
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磁場
EMSCAN評估設計修改
評估修改有效性【空間比較節點，查看修改有效性】
改進措施：
修改前
在干擾源產生位置
增加電源濾波電容
修改前後差別
修改後
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磁場
應用——看清電磁場的分佈
83M基波
的分佈
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磁場
83M及
其各次
諧波的
分佈
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磁場
應用——迅速定位電路故障
容向系統——電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電
磁場
準確找到故障位置
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磁場
快速評估遮罩手段的有效性
僅PCB
遮罩後－頻率 A
遮罩後－頻率 B
無遮罩的PCB， 輻射比較大，加遮罩後：
大部分頻率點，強度有明顯降低
頻率點A的效果不好【雜訊耦合到了右上部】
頻率點B的變更大【雜訊耦合到左中部的連接器】
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磁場
應用 ——機箱、機架的電磁洩漏
前面板掃描結果
清晰顯示
電磁洩漏的位置
在最合適的地方
使用最合適的
遮罩手段
容向系統——電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電
磁場
應用——電路調試案例
短路查找（電源與地，信號線）

焊接好的PCB，有幾千個電容，幾百個器件
容向系統——電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電
磁場
Emscan全方位測量被測物
查找机
架的电
磁泄漏
掃描機箱各個面的電磁洩漏
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磁場
進入機櫃測試
容向系統——電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電
磁場
掃描器
RF輸出
四周絕緣
控制
探頭
切換
厚度1.2cm
容向系統——電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電
磁場
案例 —— 整機EMC調試
現象：電纜產生很大輻射，導致EMI測試失敗
粗定位：
用EMSCAN測量電纜輻射並即時監視
拔掉介面板，發現電纜上輻射沒有明顯變化
結論：輻射源在控制板上
电
缆
細定位及排查：
背板
掃描控制板，
找到干擾源，
採取手段，控制EMI傳播途徑
控制板
接口板
（減少電源紋波）
看電纜上的輻射有沒有變化
容向系統——電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電
磁場
一個電容解決EMC問題
修改前
接
插
件
修改後
改進措施：
在干擾源產生位置
增加電源濾波電容
修改前後差別
容向系統——電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電
磁場
謝謝！
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