聊一聊EMC中的RE测试与整改

前阶段项目上在EMC认证方面出了一些问题，属于EMC中的RE测试。当时认证中心把问题抛出来，在得知这件事情后，这方面还属于懵懂的我积极和领导反馈，希望这次能和组里的其他同事一起前往debug，领导最终也是同意了。

Debug之路可以说还算是比较顺利的。因为毕竟是借用认证中心的场地进行debug，费用开支都是按小时计费。一些整改工作其实早在家就已经OK了，去那的目的一是想确认整改的是否OK,二是确实第一次去，想看看测试环境。

言归正传，回到今天的主题，来聊一聊手机中的RE测试(个别段落描述，仅针对于手机，平板)。

在讲解本文前需要了解以下两个名词：

1. 辐射：辐射是能量以电磁波形式由源发射到空间的现象。虽然我们看不到摸不着，但就像空气一样，我们知道它是切实存在的，比如我们日常生活中经常说的手机辐射、电脑辐射等。

2. 辐射发射：辐射发射指电子、电气产品或系统由其内部电路工作时向其周围空间发射的电磁波。这个发射是通过空气作为传播路径而不是导线（包括信号线和电源线），既然称之为发射，那么肯定相对而言在其周围空间就有接收物体或设备存在。

一 测试目的

辐射干扰（Radiated Emission）测试主要测试电子、电气设备或系统在正常工作时自身对外界的辐射干扰强度，包括来自电路板、机箱、电缆及连接线等所有部件的辐射骚扰。分为：磁场辐射和电场辐射。其中后者较为应用普遍。测试频段根据不同标准要求不一致。手机测试的频段主要为30-1000MHZ。需要注意的是设备在进行RE测试时要求尽可能满配置，满负荷的运行。同时RE也是EMC中的难点。

二 测试场地

1) 开阔试验场

作为半自由空间模型的一致逼近，开阔试验场应用而生。


选择场地的要求不仅需要开阔，环境的噪声也要是绝对的干净。所以这种场地大多修建在偏远的郊区。四周开放，不能存在反射。白色区域铺设金属地面。随着民用无线通信行业的兴起，工业环境噪声越来越大，开阔地址的选择越来越困难。半电波暗室应用而生。

2)半电波暗室

半电波暗室主要模拟开阔场地。主框架是金属屏蔽房。地面依旧是可发生反射的金属面。而为了解决四壁和顶部对电波的反射，五个面都贴装了吸波材料。同时尺寸主要受EUT的外形尺寸和测试要求确定。

常见的有3m法和10m法。
3m法：9m x 6m x 6m
10m法：21m x 12m x 9m

三 测试要素

场地：开阔场地或者半电波暗室
木桌：0.8m高
转台360度旋转
天线：旋转合适类型，且在1-4m移动，并进行垂直极化和水平极化测试
测试接收机：准峰值读值，峰值测量
EUT：处于最敏感状态

四 测试方法

对于常见的台式设备,测量时将其置于80cm高的非金属转台上,测试天线的测试基准点与被测设备的假想辐射中心(一般也是其几何中心)的水平距离即测试距离为3m。在测试过程中,转台在0～360°范围内旋转,而测试天线在1～4m(水平极化)和2～4m(垂直极化)范围内升降,并分别在天线水平极化和垂直极化状态下进行,以获得最大骚扰值。

天线上下移动的原因：
EUT因结构大小等原因，天线并不能在固定的某一高度就能接收到所有的EUT发射最大值，上下扫面，可探测到一个发射功率最大值，同时转动角度可获得试验的最大值。

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五 测试标准：

手机的RE测试标准。主要为以下：

下列随机展示一下RE测试报告

从报告可以看出该model测试分为垂直极化和水平极化。红色为Limit Line，蓝色为测试情况。在拿到报告时，我们需要重点关注的是Over Limit，其为距离门限值的差值，一般情况下，在认证测试中，都要保证留有3dB或者6dB余量。

当然，上述展示的仅是一份测试PASS报告中的其中一份model。在正式的测试里，会有很多model，不同model对应不同场景。

六 常见的排查干扰源方法

当遇到RE测试fail，无从下手时不要慌，小白简单的教大家如何对干扰源进行排查

1. 首先排除外界因素，将EUT进行关机，确认背景噪声是否满足标准要求，以确定噪声是否由EUT产生。其往往是debug的第一步。（标准电波暗室的背景噪声在限值以下的6db）

2. 观察法：因为RE测试包含了很多场景，每个model都有多个应用场景夹杂在一起测试。通过观察fail的model是否存在某一场景是共有的，来缩小范围。例如以前debug时，由于充电引起的RE测试失败，其所影响的是所有含有充电场景的model全部失败。后来通过解充电干扰，在OVP 前加磁珠，一次性解决所有model的问题。

3. 摘负载，配件法:其实就是一种排除法，通过拔掉充电器，耳机，TF卡，摄像头等，禁用某些负载模块和输出信号，来一一排查。在以往的项目中，有发现是充电器本身的影响，充电器内部的AC-DC的噪声通过cable线辐射出来，使得最终RE测试不达标。个别例如晶振一类的无法摘除，可以选择用锡箔纸进行单独包裹后再进行复测效果(晶振等高速器件，敏感器件不要放在板边，因电场漏出到PCB板外的地，最终形成EMC问题)。TF卡导致的RE FAIL可在不影响TF卡通信过程的信号质量的前提下，选择在clk信号上串小电阻或者接小电容。

4. 近场探头法：指通过频谱分析仪的近场探头在被测产品上一个一个区域的排查。如果对应的频段近场探头探测到的干扰比较大，辐射发射超标的原因可能与之有关。对于带外壳的产品，可以首先通过对结构缝隙处进行检测，如果在某一缝隙处发现超标，可尝试修改结构缝隙尺寸，使之尽可能的小。 如果结构无法修改，可尝试拆机，对板端进行检测。检测到板端某一模块时，务必保证其处于工作状态。
   

5. 看图法：根据超标频段，查找产品中对应频段对应的信号。其中低频包络通常由电源引起，例如：开关电源，升降压电路，充电电路等。高频窄带尖刺往往是高频信号的倍频，例如晶振等时钟信号。关于开关电源，可通过调整电感或者输出电容。关于时钟信号，如果是全频段均匀出现，计算其间隔频率差，来寻找辐射源。如果是单立的尖峰噪声，可观察尖峰噪声和板端上的时钟频率是否有倍频关系。
   

七 一些简单的Debug思路

1. 因配件的影响：可选择更换配件。如果配件厂商已固定，可咨询配件厂商。之前就有平板项目因充电底座配件引起的RE测试失败。咨询了供应商后，供应商对此有足够的经验，提供了一个方案，让我们迅速完成了debug。

2. 时钟信号影响：建议时钟信号，晶振，这类信号以及器件不要靠近板边走线或者摆件。手机中常见的SD卡或者Camera引起的RE测试失败，可选择在预留的下地电容位置进行增加小电容debug，选择电容，因高速信号，容值不易过大，debug完成后还需验证相关信号各种测试是否满足标准。

3. DCDC电源影响：如果开关频率可修改，可以适当修改频率，如果不可修改，对输出电容进行下手，同时DCDC电源的PCB排查也需同样重点关注下。

其实关于手机的EMC RE相关的测试问题并不是很多，见过手机主板的都知道，相比于其他消费类电子产品，手机主板最大的特点就是屏蔽罩多，其次就是集成度高。很多芯片厂都会在自家的规格书里推荐外围器件的选型以及摆件，按照芯片参考设计推荐，一般都很少会出问题。同时很多公司在EMC RE方面都有很成熟的经验和方案，往往在设计前期就会提前导入进去，这也极大的提高了项目进展的有序性以及减少了项目因debug这类问题对外的开支。

最后的最后，提醒大家一句：出远门debug前，一定要保证机器20%以下的电量！！！