電磁兼容 - 預(yù)測(cè)試解決方案
EMC量測(cè)項(xiàng)目
---電磁波信號(hào)來源：
就電磁波的傳波途徑而言，可將電磁波信號(hào)分類為傳導(dǎo)性與輻射性的來源。傳導(dǎo)性輻射的形成系來自于緊貼著電力現(xiàn)或纜在線的輻射訊號(hào)傳輸?shù)诫娮咏M件上或系統(tǒng)上所致，通常為30MHz以下。輻射性的電磁干擾則是由電子系統(tǒng)的外箱、天線或其他零組件上產(chǎn)生之雜散諧波訊號(hào)所發(fā)出之電磁波，常見的范圍通常在30MHz ~ 1GHz。
---EMC測(cè)試種類：
就測(cè)試方式而言，不論在EMI或EMS的測(cè)試中，都是包含傳導(dǎo)與輻射兩種測(cè)試途徑，如下圖所示。
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傳導(dǎo)EMI測(cè)試(Conducted Emission)
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試方式為藉由待測(cè)產(chǎn)品的電源線連接至仿真電源阻抗網(wǎng)絡(luò)(LISN)，將待測(cè)產(chǎn)品的電波噪聲位準(zhǔn)傳至量測(cè)接收機(jī)，取得噪聲位準(zhǔn)。
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輻射EMI測(cè)試(Radiated Emission)
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測(cè)試方式為待測(cè)產(chǎn)品于正常使用狀態(tài)下，藉由空中傳送待測(cè)產(chǎn)品所產(chǎn)生的電波至3M或10M遠(yuǎn)的天線接收，在傳送至量測(cè)接收機(jī)，取得噪聲位準(zhǔn)。
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傳導(dǎo)EMS測(cè)試(Conducted
Susceptibility)
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測(cè)試方式是對(duì)經(jīng)由電源線與控制線混入的噪聲試驗(yàn)，耦合噪聲與電源后測(cè)試待測(cè)物受干擾的情況，常見的使用脈沖(impulse)測(cè)試。
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輻射EMS測(cè)試(Radiated
Susceptibility)
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測(cè)試方式模擬待測(cè)物暴露在電磁波下的受干擾情況，透過天線發(fā)射發(fā)規(guī)所需的RF功率，常見的測(cè)試范圍在80MHz～1GHz，且?guī)в?/span>AM 80%調(diào)變信號(hào)的1V/m ~ 10V/m能量。
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EMC常見標(biāo)準(zhǔn)介紹 ：
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標(biāo)準(zhǔn)
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說明
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主要區(qū)域
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IEC
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IEC (International Electro-technical
Commission)是為了促進(jìn)電氣設(shè)備相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范之統(tǒng)一與整合，于1906年創(chuàng)立之標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)。IEC整合在電子、電機(jī)相關(guān)領(lǐng)域之國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展，是位居領(lǐng)導(dǎo)地位的國(guó)際性標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展組織，其領(lǐng)域范圍包含整個(gè)電子領(lǐng)域的規(guī)范制定。
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全球標(biāo)準(zhǔn)
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CE
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CE為歐盟所制定的認(rèn)證標(biāo)志。CE主要采用的標(biāo)準(zhǔn)為EC/ISO的標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)品打上了CE標(biāo)志就表示該產(chǎn)品符合歐盟規(guī)范的指定，才能夠在歐盟地區(qū)販賣。
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歐洲
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FCC
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FCC（Federal Communications
Commission，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)）主要是管理進(jìn)口和使用調(diào)頻裝置。產(chǎn)品如果想出口到美國(guó)，必須通過由政府授權(quán)的實(shí)驗(yàn)室根據(jù)FCC技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行的檢測(cè)和批準(zhǔn)。
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美國(guó)
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UL
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是一家獨(dú)立的產(chǎn)品安 全認(rèn)證機(jī)構(gòu)，總公司在美國(guó)。UL主要的業(yè)務(wù)是產(chǎn)品安 全，也建立許多產(chǎn)品、原料、零件、工具及設(shè)備等的標(biāo)準(zhǔn)及測(cè)試程序。
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美國(guó)
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CCC
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CCC是中華人民共和國(guó)強(qiáng)制規(guī)定各類產(chǎn)品進(jìn)出口、出廠、銷售和使用必須取得的認(rèn)證，只有通過認(rèn)證的產(chǎn)品才能被認(rèn)為在安 全、電磁兼容性(EMC)、環(huán)保等方面符合強(qiáng)制要求。
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中國(guó)
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VCCI
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VCCI 是日本的電磁兼容認(rèn)證標(biāo)志，由日本電磁干擾控制委員會(huì) (Voluntary
Control Council for Interference by Information Technology Equipment) 管理， VCCI 認(rèn)證是非強(qiáng)制性的。
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日本
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TELEC
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TELEC（Telecom Engineering Center）是日本無線電設(shè)備符合性認(rèn)證的主要的注冊(cè)認(rèn)證機(jī)構(gòu)，TELEC為強(qiáng)制性認(rèn)證。
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日本
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PSE
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PSE（Product Safety of
Electrical Appliance & Materials）認(rèn)證為日本的電器用品強(qiáng)制性認(rèn)證。其中特定電器用品為強(qiáng)制認(rèn)證，也就是一定要有認(rèn)證才能販賣。而非特定電器用品為非強(qiáng)制，廠商可以不需要取得認(rèn)證也能販賣。A類特定產(chǎn)品為菱形標(biāo)志，B類非特定產(chǎn)品為圓形標(biāo)志來區(qū)分。
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日本
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GS
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GS為德國(guó)依照德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定的產(chǎn)品安 全法，為一種自愿性認(rèn)證，是一種可以用于信息、電器、工業(yè)機(jī)械甚至像是自行車、家具等產(chǎn)品上的安 全認(rèn)證。
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德國(guó)
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TüV
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TüV標(biāo)志是德國(guó)TüV專為元器件產(chǎn)品定制的一個(gè)安 全認(rèn)證標(biāo)志，在德國(guó)和歐洲得到廣泛的接受。
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德國(guó)
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RCM
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RCM (Regulatory Compliance Mark) 標(biāo)志為澳洲 Safety + EMC = 自我宣告，該標(biāo)志是澳大利亞與紐西蘭監(jiān)管機(jī)構(gòu)擁有的商標(biāo)，表示產(chǎn)品同時(shí)符合安規(guī)和EMC要求，是非強(qiáng)制性的。
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澳洲
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BSMI
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經(jīng)濟(jì)部標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)局（簡(jiǎn)稱標(biāo)準(zhǔn)局、標(biāo)檢局），是為中華民國(guó)之國(guó)家*高檢驗(yàn)機(jī)關(guān)，負(fù)責(zé)中華民國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、度量衡和商品檢驗(yàn)等工作。
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臺(tái)灣
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各國(guó)法規(guī)對(duì)照：
世界各國(guó)安規(guī)不勝枚舉，大致可分為歐洲規(guī)格(IEC/EN)與美洲規(guī)格(UL/CSA)兩大系統(tǒng)，其他國(guó)家的法規(guī)幾乎都是從這兩大系統(tǒng)發(fā)展而來，這邊列出一些較常見的法規(guī)，舉例來說，如果法規(guī)是EN55022，那相對(duì)應(yīng)類似的法規(guī)可能就是對(duì)照FCC 15或者對(duì)照CISPR 22所建立出來的。
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FCC
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CISPR
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EN's
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Description
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18
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11
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EN 50011
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Industrial, scientific and medical equipment
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12
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--
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Automotive
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15
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13
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EN 55013
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Broadcast receivers
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14
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EN 55014
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Household appliances/tools
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15
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EN 55015
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Fluorescent lights/luminaries
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15
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22
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EN 55022
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Information technology equipment
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--
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EN61000-6-3, 4
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Generic emissions standards
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16
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--
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Measurement apparatus/methods
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16
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EN 55025
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Automotive component test
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EMI測(cè)定規(guī)范介紹：
環(huán)境測(cè)定規(guī)范：
---輻射測(cè)試
EMI主要有兩種測(cè)定環(huán)境，開放測(cè)試場(chǎng)(Open Site Testing) 與電波暗室/隔離室 (Shielding Room)兩種形式，開放測(cè)試場(chǎng)的首要條件為周圍無反射電波的建筑物，或少有廣播或汽車等外來的噪聲，所以一般會(huì)設(shè)立在山谷底或者空曠無電波信號(hào)處；但由于人口逐漸密集的關(guān)系，這樣的場(chǎng)地已經(jīng)不容易設(shè)置，所以另一個(gè)選擇就是使用電波暗室/隔離室這樣的作法。
在設(shè)備部分，不論采用哪種場(chǎng)地，在輻射測(cè)試的設(shè)備大致是一樣的，都具備有頻譜分析儀/EMI接收機(jī)、天線與工作桌，且天線與待測(cè)物之間的距離會(huì)依照法規(guī)不同分別3M或10M的距離，差別主要是電波暗室需要在內(nèi)部裝上許多的吸波材料以防止信號(hào)反射而導(dǎo)致誤差。
---傳導(dǎo)測(cè)試
在傳導(dǎo)測(cè)試部分的設(shè)置則是會(huì)在地板建置大面積金屬接地平面，然后配備一木桌與LISN、頻譜分析儀/EMI接收機(jī)等設(shè)備。
相關(guān)測(cè)試設(shè)備
EMI測(cè)試設(shè)備通常具備有測(cè)定儀器、天線、放大器、LISN、電源濾波器或隔離變壓器、軟件、Pulse Limiter(選擇性)、隔離室或小型隔離裝置幾種，其功能主要為：
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測(cè)定儀器：大部分為頻譜分析儀或ESMI接收器(EMI測(cè)試接收器)等儀器，需要具備EMI 濾波器與EMI Trace Detect –
QP/AVG功能。
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天線：在大空間下(Open Site或電波暗室)會(huì)使用偶極天線，而在前置測(cè)試下一般會(huì)使用Near Field Probe。
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放大器：因?yàn)橛行┰肼曉谥苯恿繙y(cè)之下會(huì)不容易找到，尤其在輻射測(cè)試時(shí)，需要將信號(hào)放大后，找出原本不容易找出的噪聲。
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線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)(LISN)：LISN主要功能在于將EUT所產(chǎn)生在電源端的噪聲濾出來饋送至頻譜儀做量測(cè)，以及對(duì)由電源端流入之非待測(cè)裝置所產(chǎn)生的噪聲電流阻隔在外，以避免其影響系統(tǒng)量測(cè)之準(zhǔn)確性，一般電源傳導(dǎo)的測(cè)試在30MHz以下。
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電源濾波器或隔離變壓器：在EMI開放測(cè)試場(chǎng)或電波暗室通常都會(huì)采用電源濾波器搭配良好的接地來隔離內(nèi)部測(cè)試電源與外部電源，以防止外部電源的噪聲傳入或待測(cè)物的噪聲從電源端輸出造成測(cè)試誤差；而隔離變壓器則是在一般較無法建設(shè)隔離變壓器或者較無法確認(rèn)接地是否良好時(shí)，所采用的一種變通方式，其功能與電源濾波器類似。
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EMI法規(guī)測(cè)試軟件：一般來說，EMI會(huì)有一連串的測(cè)試，透過GPIB或USB等接口與專屬設(shè)計(jì)的測(cè)試軟件來做操控，會(huì)很容易在PC中的接收到來自測(cè)定儀器的數(shù)據(jù)，以便做后續(xù)分析。
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突波限幅器(Pulse Limiter)：通常使用在電源傳導(dǎo)處，如果待測(cè)物信號(hào)較不穩(wěn)定或信號(hào)較大，可加上此設(shè)備于測(cè)試設(shè)備前端以免過大信號(hào)灌入造成信號(hào)損壞。
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Chambers, Shielding Room, Shielding Box with
Filter：通常使用于EMI前置測(cè)試階段，或者容易受干擾的頻段測(cè)試(如FM頻段)，可依待測(cè)物大小或內(nèi)容設(shè)定其尺寸、規(guī)格大小，而在隔離室、隔離箱等裝置中會(huì)有電源線、測(cè)量線材等容易通過產(chǎn)生干擾的物品，透過適當(dāng)?shù)臑V波器可以讓電磁波不容易通過或跑出所量測(cè)的范圍內(nèi)。
接收機(jī)測(cè)定規(guī)范
不論在EMI的接收機(jī)采用的EMI專用測(cè)試機(jī)，或者采用搭載EMI濾波器的頻譜分析儀，通常會(huì)以頻段來進(jìn)行區(qū)分，搭配不同的EMI濾波器來進(jìn)行測(cè)定。EMI采用的功率單位通常為dBμV，頻率范圍多為150kHz ~ 1GHz，部分的法規(guī)則需要從9kHz開始(如燈具測(cè)試)，下面列舉的是在測(cè)試中較常見的設(shè)定。
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頻段
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濾波器 (6dB)
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測(cè)定方式
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9k ~ 150kHz
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200Hz
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傳導(dǎo)
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150kHz ~ 30MHz
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9kHz
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傳導(dǎo)
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30MHz ~ 1GHz
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120kHz
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輻射
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1GHz ~ 3GHz
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1MHz
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輻射
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以CISPR 22 Class B為例，它要求的規(guī)范如下：
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頻率范圍(MHz)
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電源傳導(dǎo)限度值(dBμV)
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峰準(zhǔn)值
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平均值
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0.15 ～ 0.5
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66 ～ 56
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56 ～ 46
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0.5 ～ 5
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56
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46
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5 ～ 30
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60
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50
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頻率范圍(MHz)
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輻射傳導(dǎo)(10M長(zhǎng)度)(dBμV)
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30 ～ 230
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30
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230 ～ 1000
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37
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EMI認(rèn)證的步驟
在EMI通過認(rèn)證的過程中，通常會(huì)有幾個(gè)步驟與程序，列舉如下：
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確認(rèn)采用的EMI規(guī)范：如需要測(cè)試CISPR 22法規(guī)
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針對(duì)測(cè)試項(xiàng)目逐項(xiàng)測(cè)試：傳導(dǎo)測(cè)試與輻射測(cè)試都需要逐項(xiàng)測(cè)試
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將產(chǎn)品交由認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試：已經(jīng)有一定程度的把握后再送實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試
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若測(cè)試通過，準(zhǔn)備測(cè)試報(bào)告與文件：經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證后即可開始準(zhǔn)備各種測(cè)試報(bào)告與后續(xù)文件。
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若未通過，進(jìn)行修正。并重復(fù)步驟2~4。
上述步驟是產(chǎn)品通過EMI認(rèn)證的過程，在產(chǎn)品送認(rèn)證之前，在設(shè)計(jì)開發(fā)甚至驗(yàn)證階段都會(huì)進(jìn)行EMI前置測(cè)試，前置測(cè)試做的越完整，認(rèn)證的過程就會(huì)更加順利。
固緯電子EMI解決方案
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輻射EMI測(cè)試組合
1. 頻譜分析儀：GSP-9330
2. EMI探棒組：GKT-008
3. 直流阻斷器：ADB-008
4. 脈沖限幅器：GPL-5010 (非必要)
5. SMA轉(zhuǎn)BNC接頭：ADB-004 (非必要)
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傳導(dǎo)EMI測(cè)試組合
1. 頻譜分析儀：GSP-9330
2. 線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)(LISN)：GLN-5040A
3. 隔離變壓器: GIT-5060
4. 脈沖限幅器(Transient Limiter)：GPL-5010
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輻射與傳導(dǎo)EMI測(cè)試組合
1. 頻譜分析儀：GSP-9330
2. EMI探棒組：GKT-008
3. 線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)(LISN)：GLN-5040A
4. 脈沖限幅器(Transient Limiter)：GPL-5010
5. 隔離變壓器: GIT-5060
6. 直流阻斷器：ADB-008
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輻射EMS測(cè)試組合
1. 頻譜分析儀：GSP-9330 + Tracking Generator
2. EMI探棒組：GKT-008
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其余選擇(搭配合作廠商)
1. 10m法標(biāo)準(zhǔn) EMC Chamber
2. 5m法、3m法標(biāo)準(zhǔn) EMC Chamber
3. 客戶特殊指定尺寸的全電波、半電波暗室
4. 電磁隔離室 Shielding Room
5. 小型的電磁隔離箱 Shielding Box
6. 客戶需求改造暗室（如：暗室測(cè)試頻率范圍提高，隔離室改造等）
7. EMC測(cè)試的環(huán)境架構(gòu)（如：Surge， ESD，CE 等）
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GSP-9330 頻譜分析儀
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頻率范圍: 9 kHz ~ 3.25 GHz
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6dB 電磁干擾濾波器 200 / 9k / 120kHz
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準(zhǔn)峰值 / 電磁干優(yōu)平均值 檢波器
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內(nèi)建 預(yù)放大器
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專屬電磁兼容性預(yù)測(cè)試功能
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追縱源產(chǎn)生器 (選配)
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USB/LAN/RS-232/GPIB (選配) 界面
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GKT-008 EMI探棒系列
-
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GKT-008規(guī)格
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PR-01
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PR-02
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Frequency Range
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150 kHz to 30 MHz
|
Frequency Range
|
30MHz to 3GHz
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Insertion Loss S21 / Frequency Response
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5 dB / -3.6 dB (Avg.)
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Insertion Loss S21 / Frequency Response
|
10 dB / -13.5 dB (Avg.)
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Deviation of Insertion Loss
|
±1 dB
|
Deviation of Insertion Loss
|
±3 dB
|
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Connector
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50 Ω (SMA)
|
Connector
|
50 Ω (SMA)
|
|
Input Resistance
|
10 MΩ
|
Input Resistance
|
1 MΩ
|
|
Rated Voltage
|
300 VAC
|
Rated Voltage
|
50 VDC
|
|
ANT-04
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ANT-05
|
|
Frequency Range
|
30 MHz to 3 GHz
|
Frequency Range
|
30MHz to 3GHz
|
|
Correction Factor / Frequency Response
|
10 dB / -26.5 dB (Avg.)
|
Correction Factor / Frequency Response
|
10 dB / -26.5 dB (Avg.)
|
|
Deviation of Correction Factor
|
±4 dB
|
Deviation of Correction Factor
|
±4 dB
|
|
Connector
|
50 Ω (SMA )
|
Connector
|
50 Ω (SMA)
|
|
Maximum Input Power
|
0.5 W
|
Maximum Input Power
|
0.5 W
|
-
具備PR-01, PR-02, ANT-04及ANT-05，共4支探棒
-
ANT-04及ANT-05 感應(yīng)式探棒：為EMI磁場(chǎng)探棒為全新**設(shè)計(jì)之近場(chǎng)天線，免除過去測(cè)試需要分別測(cè)試電場(chǎng)與磁場(chǎng)的復(fù)雜性。
電壓測(cè)棒(PR-01)
交流電壓探頭PR-01能夠探測(cè)交流電路節(jié)點(diǎn)
頻率在30MHz以下
電壓在300Vac以下
接觸式測(cè)棒(PR-02)
GND和Vcc噪聲
PCB走線噪聲
IC Pin腳輸出噪聲
I/O Pin腳輸出噪聲
確認(rèn)濾波器的有效性
-
GLN-5040A 線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)：
-
LISN主要用來將來自市用電源的干擾信號(hào)與測(cè)量電路隔離，以提供純凈的直流電源及交流電源給待測(cè)物。
-
|
GLN-5040A規(guī)格
|
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Frequency Range
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9kHz to 30MHz
|
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Circuit Type
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(50uH + 5Ω) // 50 Ω, V type
|
|
Test Circuit
Phase Number
|
Single phase
|
|
AC Voltage Range
|
0 ~ 240V AC + 10%
|
|
AC Frequency
Range
|
50 ~ 60 Hz ±5%
|
|
DC Voltage Range
|
0 ~ 50V DC
|
|
Maximum
Permitted Current (Continuous) Country-Specific Connector Models Refer to
Figure 1
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Model 1
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Model 2
|
Model 3
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Model 4
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Germany (Schuko connector)
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United Kingdom
|
China/Australia
|
USA/Japan
|
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16A
|
13A
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10A
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15A
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High Pass Filter
(Alternative)
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150 kHz
|
|
Voltage Division
Factor between EUT and Measuring Receiver Port
|
10 dB
|
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Response
Threshold of Built-In Pulse Limiter
|
130 dBuV
|
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RF Output
|
BNC (F) / 50Ω
|
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Artificial Hand
Function
|
Embodied
|
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EUT power supply
Interface
|
German Standard
Power Supply Socket
|
|
Operating Temperature
|
5 °C to 45° C
|
|
Storage Temperature
|
-40 °C to 70° C
|
|
Dimensions / Weight
|
338mm (L) x 237mm (W) x 133mm (H) / 4.2 Kg
|
|
Certification
|
EN61010-1:2010; EN61326-1:2013; EN61000-3-2:2014
EN61000-3-3:2013
|
-
GIT-5060隔離變壓器：
-
隔離變壓器可以讓漏電斷路器于接地面的L與N相電流平衡，實(shí)現(xiàn)良好的安 全接地，當(dāng)使用者不知測(cè)試環(huán)境的接地或隔離是否穩(wěn)定，連接LISN之前先經(jīng)過一個(gè)隔離變壓器GIT-5060，以保持系統(tǒng)穩(wěn)定。
-
|
GIT-5060規(guī)格
|
|
Capacity
|
900VA
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Maximum Voltage
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250V
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Maximum Current
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4A
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Input Voltage
Frequency
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50~60Hz
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Air Switch
Current Limiting Threshold Value
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5A
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EUT Power Supply
Connector
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Universal
Standard Power Socket
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Operating
Temperature
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-15 °C ~ 45° C
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Storage
Temperature
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-40 °C ~ 70° C
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Dimensions / Weight
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338mm(L) x 237mm(W) x 133mm(H) / 11.5 Kg
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Certification
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EN61010-1:2010
EN61326-1:2013
EN61000-3-2:2014
EN61000-3-3:2013
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GPL-5010脈沖限幅器：
-
由于有可能因?yàn)橄到y(tǒng)忽然斷開或者電源端突然的誤動(dòng)作，造成有瞬間的大信號(hào)灌入頻譜分析儀當(dāng)中，所以如果測(cè)試在比較不穩(wěn)定的系統(tǒng)中，可以加上脈沖限幅器，阻斷大信號(hào)，讓信號(hào)不至于直接灌入設(shè)備使之損壞。
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GPL-5010規(guī)格
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Frequency
Range
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9kHz to
200MHz
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Threshold
Value Limit
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50mW (17
dBm)
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Input /
Output Impedance
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50Ω
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Input
Connector
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BNC (F)
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Output
Connector
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N-type
(M)
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Maximum
Input Range
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Continuous
Power : 2.5W (34dBm)
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Pulse
Power : 10 kW (10us)
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DC
Voltage : ±12V
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Insertion
Loss
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< 2
kHz
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> 30
dB
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9kHz to
50MHz
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10dB±0.5dB
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50MHz to
200MHz
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9.5dB ~
12.2dB
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<6
kHz , >400MHz
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>
13dB
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Operating
Temperature
|
0 °C
to 55° C
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Storage
Temperature
|
-40 °C
to 80°C
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Dimensions
/ Weight
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18mm(L) x 44mm(W) x 23mm(H) / 92 g
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Certification
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EN61010-1:2010
EN61326-1:2013
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EN61000-3-2:2014
EN61000-3-3:2013
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ADP-008直流阻斷器：
主要用于使用PR-02接觸電路板時(shí)，如果電路板上信號(hào)太大或不穩(wěn)定，可以降低或阻斷來自電路板上的直流信號(hào)。
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ADP-008規(guī)格
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Connector
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SMA (F) to SMA（M）
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Frequency Range (MHz)
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Insertion Loss dB
|
Insertion Loss dB
|
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Typ.
|
Max.
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Typ.
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Min.
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|
0.1 至 100
|
0.01
|
0.09
|
40
|
20
|
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100 至 1000
|
0.1
|
0.3
|
36
|
25
|
|
1000 至 4000
|
0.15
|
0.8
|
24
|
18
|
|
4000 至 8000
|
0.5
|
0.9
|
20
|
13
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固緯EMI測(cè)試軟件：
EMI測(cè)試報(bào)告：
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