深度解析EMI辐射信号

【导读】需要距离辐射源多远才能使辐射信号不干扰系统呢？需要思考辐射源的辐射能量大小和系统的EMI保护电路性能两个问题。

需要距离辐射源多远才能使辐射信号不干扰系统呢？要想知道这个问题的答案，需要思考下面两个问题：1.辐射源的辐射能量大小；2.系统的EMI保护电路性能如何。本文中，我们将首先讨论第一个问题。

呈辐射状的电磁干扰(EMI)信号会从辐射源传播至某个接收单元。根本而言，这些信号的功率或者电压强度在“触及”敏感的电路时，取决于发送器的功率/天线增益以及辐射源和接收器之间的距离。

图1:辐射源和接收器之间的EMI电场和功率密度关系

在进行EMI 评估时，可能会利用电场强度或者辐射功率密度参数。电场强度量化了辐射源干扰电压的大小。这种窄带或者宽带 EMI 信号测量单位为伏每米(V/m)。您可以根据喜好，对这种电场强度单位进行修改，将它们转换成dBμV/m，其中dBμV=20log(V)+120μV。

窄带EMI信号一般为重复信号或者脉冲序列。利用图1所示简单公式，可以在距离EMI辐射源的某个地方，迅速计算出辐射电压的极端估计情Er。宽带EMI信号一般为单个脉冲，例如：闪电、一次ESD事件或者火花隙。这些脉冲类型事件都包含多个频率。宽带信号难以测量，因为它们不重复且速度快。

辐射功率密度单位也可用于描述窄带事件。EMI 窄带的测量单位（辐射功率密度）可以为瓦特每平方米，即W/m2。通信工程师使用功率密度表示EMI信号，用于解决其窄带EMI问题。可以将辐射功率密度单位转换成dBm/m2，其中dBm(dB milliwatts)=10log(W)。

在实验室中，可以在时域和频域中EMI信号进行预分析。使用一台示波器对信号进行时域观察，然后再使用一台频谱分析仪对信号进行频域评估。但是，通过联邦通信委员会(FCC)和欧洲国际特别委员会(CISPR)无线电干扰认证的一些公司，必须在产品上市以前就进行所有辐射 EMI 测量。这种要求可以确保测试结果完全符合FCC和/或CISPR规定。测试方法包括使用环境测试，并使用经过校准EMI测试设备和天线。FCC和CISPR要求设备发射的辐射信号必须在规定值以下。FCC和CISPR相关文件包括EN 55011、EN 55013、EN 55014、EN 55015、EN 55022 和EN 50081-1.2（通用辐射标准）。

图2:FCC和CISPR辐射限制—30MHz到1GHz

图2中，A类限制针对商业、工业或者企业环境下使用的电子设备。B类限制针对家用电子设备。A类限制也可能适用于家用电子设备。B类限制更加严格，因为这类设备可能会靠近TV和无线电接收设备放置。