如何改善EMI测试吞吐率

         根据标准测试方法的要求以及多数主流EMC测试实验室的测试流程，总结得到辐射发射测试典型的流程如下图所示。

图2  典型辐射发射测试流程

     在辐射发射测试开始前，首先需要明确DUT属于哪种类型，需要遵从哪个EMC标准进行测试，按照测试方法要求摆放好DUT，并准备测试记录文档。对于大部分民标来说，1 GHz以下的极限线大多是准峰值极限线，而准峰值检波器是速度很慢的一种检波器，如果使用准峰值检波器从30 MHz扫描到1 GHz，很可能要花上一两天时间，那么既符合测试标准的要求又能加快测试吞吐率呢？根据检波器工作原理，峰值检波得到的干扰信号幅值一定大于等于准峰值检波器，即EMI Peak ≥ EMI Quasi-peak（当干扰信号是窄带时，两个检波器得到的幅值相等），而峰值检波器的工作速度比准峰值检波器快的多，因此为了提高测试吞吐率，通常先用峰值检波器进行预扫描，然后将得到的干扰信号的幅值与准峰值极限线进行比对。如果某个频点上干扰信号的峰值检波值低于准峰值极限值，那么该频点上的干扰信号的准峰值检波值一定也低于准峰值极限值，因此就不必在该频点上再进行准峰值检波了。然而，如果某些频点上干扰信号的峰值检波值超过了准峰值极限值，那么这些频点上的干扰信号就成为可疑干扰信号，需要筛选这些频率点，进一步使用准峰值检波器进行测量，就进入了下一个步骤，即空间最大化。在空间最大化步骤中，需要转动转台，调节天线架，使用准峰值检波器监视可疑频点上干扰信号幅值的变化，直到找到最大值。如果所有可疑信号的准峰值检波的最大值都低于准峰值极限线，那么该DUT达标测试通过，否则还需要进行诊断整改 。实际上，70%的电子产品在第一次进行辐射发射测试时是无法通过标准要求的，因此诊断整改对于EMC测试实验室来说也是非常重要的一个环节。诊断整改大多使用频谱仪峰值检波快速扫描进行，这样可以迅速发现整改措施对超标频率点以及其他频段干扰信号发射强度的影响。诊断整改的时间比较长，在不顺利的情况下，很可能需要花几天才能解决发射超标的问题。辐射发射测试流程最后两个环节是审查和出报告。

频谱仪对测试速度的影响

从整个测试流程来看，预扫描和诊断整改都大量使用频谱仪峰值检波进行快速扫描，这两个步骤占据了整个辐射发射测试总时间的60%强，因此选用一台峰值检波扫描快速准确的频谱仪对于改善EMI测试吞吐率很有帮助。下面就对带有峰值检波器的频谱仪的测量速度进一步进行分析。

频谱仪测量信号的一个周期可以大致分成三个阶段，如图所示。首先是扫描/测试阶段，在这个阶段，信号进入频谱仪，频谱仪从起始频率扫描到终止频率对信号进行测量；然后是数据处理阶段，扫描/测试阶段得到的数据在这个阶段被表示成需要的数据格式，这个阶段也包括频谱仪内部器件调谐，为下一次扫描/测试做好准备，以及一些数据运算的开销；最后就是数据传输阶段，即测量得到的数据通过数据接口（LAN、GPIB、USB等）传输到计算机。对于本地测量，一个测量周期只有扫描/测试和数据处理阶段，而对于远程测量，还要包括数据传输阶段。其中，在每一个测量阶段，频谱仪都有很多设置帮助我们优化测量速度，进而改善EMI测试吞吐率。

图3  频谱仪测量信号的过程

频谱仪的扫描/测试

在扫描/测试阶段，频谱仪的很多性能都会直接影响测试速度。以干扰信号的频率读出精度为例，当使用安捷伦PSA高性能频谱仪的Marker功能读取干扰信号的频率时，其读出精度为±(marker frequency×frequency reference accuracy + 0.25%×span + 5%×RBW + 2 Hz + 0.5×horizontal resolution)，其中0.25%×span代表与扫宽设置有关的频率精度。早期的频谱仪性能有限，扫宽精度为2%左右，为了提高干扰信号的频率读出精度，需要将测试频段划分为很多个更窄的扫宽，例如10 MHz，然后按照设置在每个窄扫宽内进行扫描，然后将扫描结果拼接起来构成最终的测试结果。这种划分窄扫宽的测试方法虽然提高了频率精度，但是降低了测试速度，例如30 MHz ~ 1 GHz内的辐射发射测试，如果以10 MHz为单位划分就有97个子扫宽，也就意味着频谱仪需要做97次扫描才能得到测试结果。但是如果扫宽精度提高，那么就可以减小分段的个数，从而提高测试速度。例如使用扫宽精度为0.25%的安捷伦PSA频谱仪，为了在相同的测试频段得到相同的频率精度，只需要做13次扫描就可以了，大大提高了测试速度。

   除了频率读出精度，频谱仪的很多性能指标都能影响EMI测试吞吐率，例如幅度精度、测量重复性与可靠性等等，如果这些性能指标不好，用户就需要反复测试以确保测试结果可信，降低了测试效率。