电磁骚扰通常用分贝来表示,分贝的原始定义为两个功率的比,如图1所示,dB是两个功率值的比较值去对数后再乘以10。通常用dBm表示功率的单位,dBm即是功率相对于1 mW的值,如图2所示。由功率的分贝值可以推出电压的分贝值(前提条件是:R1=R2;通常为50 Ω),如图3所示。在EMC领域中,通常用dBμV直接表示电压的大小,dBμV即是电压相对与1 μV,如图4所示。对于辐射骚扰通常用电磁场的大小来衡量,其单位是V/m。在EMC领域通常以分别的单位表示即dBμV/m。用天线和干扰测试仪器组合在一起测量骚扰场强的大小,干扰测量仪器测到的是天线端口的电压,此电压加上所用天线的天线系数就为被测骚扰的场强。E [dBμV/m] =U [dBμV] +天线系数 [dB]当设备的电磁骚扰不能满足有关EMC标准规定的限值时,就要对设备产生超标发射的原因进行分析,然后进行排除。在这个过程中,经常发现许多人经过长时间的努力,仍然没有排除故障。造成这种情况的一种原因是诊断工作陷入了“死循环”。这种情况可以用下面的例子说明。假设一个系统在测试时出现了传导骚扰超标,使系统不能满足EMC标准CISPR22中对传导骚扰的CLASS B限值,如图5所示。在诊断时,首先将与“变压器”有关的因素去除,以减小传导骚扰,结果发现测试的结果并没有明显减小,去掉“变压器”有关因素后的电源端口传导骚扰的组成和水平如图6所示。图6 去掉“变压器”有关因素后的电源端口传导骚扰的组成和水平于是认为“变压器”不是一个导致传导骚扰超标的主要原因,将“变压器”的改动撤销。再对电源中的“开关管”进行处理,去除其对电源端口传导骚扰不利的因素,结果发现频谱仪屏幕上显示的信号(测量结果)还没有明显减小,去掉“开关管”有关因素后的电源端口传导骚扰的组成和水平如图7所示。结果得出结论,“开关管”也不是主要导致电源端口传导骚扰超标的主要原因。
图7 去掉“开关管”有关因素后的电源端口传导骚扰的组成和水平于是再对“PCB”进行检查。改进“PCB”中原来存在的缺陷,发现测试频谱仪屏幕上显示的信号几乎没有减小,只去掉“PCB”有关因素后的电源端口传导骚扰的组成和水平如图8所示。这样也认为“PCB”不是导致电源端口传导骚扰超标的主要原因,从变化的相对幅度看,似乎可以忽略“PCB”的因素。图8 只去掉“PCB”有关因素后的电源端口传导骚扰的组成和水平到此为止还未能解决这个产品的传导骚扰问题,之所以会有这个结果,是因为测试人员忽视了频谱分析仪上显示的信号幅度(测试结果)是以dB为单位显示的。下面看一下为什么会有这种现象。假如,因“变压器”问题产生的传导骚扰电平为Vn;因电源中“开关管”产生的传导骚扰电平为0.7 Vn;因“PCB”设计缺陷产生的传导骚扰电平为0.1 Vn;因“辅助设备”产生的传导骚扰电平为0.01 Vn。在这种情况下,同时去掉“变压器”有关因素和去掉“开关管”有关因素后,测试结果就会有明显的改善,如图9所示。在此基础上再去掉原来认为毫无关系“PCB”因素,结果又会有很大的改变,同时去掉“变压器”、“开关管”、“PCB”有关因素后的电源端口传导骚扰的组成和水平如图10所示。图9 同时去掉“变压器”有关因素和去掉“开关管”有关因素后的电源端口传导骚扰的组成和水平图10 同时去掉“变压器”、“开关管”、“PCB”有关因素后的电源端口传导骚扰的组成和水平实际上,虽然“PCB”贡献值的绝对值只有0.1 Vn,并且相对于“变压器”、“开关管”产生的传导骚扰电压Vn、0.7 Vn来说,是一个很小的值,但是它相对于“辅助设备”产生的传导骚扰电平0.01 Vn来说,却是一个很高的值,因此,在“变压器”、“开关管”因素没有去除的情况下,“PCB”因素的去除变得微不足道,而在“变压器”、“开关管”因素去除的情况下,“PCB”因素的去除则变得举足轻重了。因此,正确的EMI诊断方法是,当对一个可能的骚扰源采取了抑制措施后,即使没有明显的改善,也不要将这个措施去掉,继续对可能的其他骚扰源采取措施。当采取到某个措施时,如果骚扰幅度降低很多,并能通过测试,并不一定说明这个骚扰源是主要的,而仅说明这个骚扰扰源相对于后几个骚扰源来说是量级较大的一个,并且可以是最后一个。