Pesquisa de aplicação do analisador de espectro EMI na medição quantitativa da interferência conduzida e irradiada de produtos eletroeletrônicos.

Abstrato:
A interferência eletromagnética (EMI) é um fator crucial que limita a confiabilidade e a conformidade de produtos eletrotécnicos e eletrônicos. A interferência conduzida se propaga por meio de linhas de energia e de sinal, enquanto a interferência irradiada se propaga pelo espaço, ambas afetando o funcionamento normal dos equipamentos e a certificação de compatibilidade eletromagnética (EMC). Como instrumento principal para a medição quantitativa de EMI, analisador de espectro EMI É possível realizar análises no domínio da frequência de sinais de interferência, calibração precisa de amplitude e avaliação de conformidade com padrões. LISUN EMI-9KB Este artigo, que tem como objeto de pesquisa um sistema de teste de interferência eletromagnética (EMI) conduzida e irradiada, expõe o princípio de medição, a composição do sistema, as especificações técnicas e os procedimentos de teste de um analisador de espectro EMI para testes de interferência conduzida e irradiada. Verificado por meio da comparação de dados medidos, o trabalho fornece uma referência técnica para o projeto, retificação e testes de certificação de compatibilidade eletromagnética (EMC) de produtos eletroeletrônicos.

1 Introdução
Com o desenvolvimento de alta frequência e miniaturização de produtos eletrotécnicos, como fontes de alimentação chaveadas, inversores de frequência, iluminação LED e dispositivos para casas inteligentes, o ruído eletromagnético de alta frequência gerado pela comutação interna de alta velocidade e cargas não lineares se propaga por meio de condução e radiação, resultando em erros de bits na comunicação, ruído de áudio, anomalias na tela e até mesmo potenciais riscos à segurança. Normas rigorosas de EMC (Compatibilidade Eletromagnética) foram estabelecidas mundialmente e em âmbito nacional, incluindo CISPR 15, GB 17743, FCC Parte 15, EN 55015 e EN 55022, que exigem que os produtos sejam submetidos a testes de EMI (Interferência Eletromagnética).

O analisador de espectro EMI converte sinais eletromagnéticos do domínio do tempo em distribuição no domínio da frequência, obtendo com precisão a frequência, amplitude, largura de banda e características de distribuição dos sinais de interferência, e realiza a medição quantitativa da interferência conduzida e irradiada. Os equipamentos de teste tradicionais apresentam desvantagens como alta autointerferência, faixa dinâmica insuficiente e baixa automação. Tendo como núcleo um analisador de espectro EMI de alto desempenho, LISUN EMI-9KB Desenvolve um sistema de teste EMI totalmente automático, que suprime eficazmente a autointerferência, abrange faixas de frequência padrão e gera relatórios reconhecidos internacionalmente, atendendo aos requisitos de teste de conformidade para iluminação, eletrodomésticos, fontes de alimentação e outros produtos.

2. Mecanismo de Interferência Eletromagnética e Base de Medição

2.1 Interferência conduzida e interferência irradiada
Interferência conduzida: A energia de interferência se propaga através de condutores como linhas de energia, linhas de sinal e fios de aterramento, aparecendo como tensão e corrente de modo diferencial/modo comum, principalmente na faixa de frequência de 9 kHz a 30 MHz.
Interferência irradiada: A energia de interferência se propaga na forma de ondas eletromagnéticas pelo espaço, emitidas por cabos, trilhas de placas de circuito impresso e espaços na carcaça, equivalentes a antenas, principalmente na faixa de frequência de 30 MHz a 300 MHz e acima.

2.2 Padrões de Medição
O sistema está em conformidade com as normas CISPR 16-1, CISPR 15, GB 17743, FCC, EN 55015, EN 55022 e outras, que especificam uniformemente os equipamentos de teste, a largura de banda, os modos de detecção e as curvas limite para garantir o reconhecimento mútuo dos resultados dos testes.

3 Sistema de teste de analisador de espectro EMI baseado em EMI-9KB

3.1 Composição do Sistema
Tendo como núcleo um analisador de espectro EMI dedicado, LISUN EMI-9KB Forma um esquema completo de teste de interferência conduzida e irradiada com equipamentos auxiliares:
. EMI-9KB Receptor de Interferência Eletromagnética: 9 kHz–300 MHz, com módulo integrado de análise e detecção de espectro de alto desempenho, que realiza aquisição de sinal, análise de espectro e medição de amplitude.
• Rede de estabilização de impedância de linha LISN: Isola o ruído da rede elétrica, fornece impedância padrão e extrai a tensão de perturbação conduzida do EUT.
CDNE-M316 Rede de acoplamento/desacoplamento: Em conformidade com a norma CISPR 15:2018, realiza testes equivalentes de interferência irradiada para equipamentos de iluminação na faixa de 30 a 300 MHz.
• Transformador de isolamento, atenuador e cabo coaxial: Melhoram o isolamento, protegem o receptor e garantem a transmissão estável do sinal.
• Software de teste automático em chinês e inglês: Compatível com Win7/Win8/Win10/Win11, com suporte para digitalização com um clique, processamento de dados e geração de relatórios.

EMI-9KB Receptor de Teste EMI

3.2 Especificações Técnicas Principais
Tabela 1 Principais especificações técnicas de LISUN EMI-9KB

3.3 Funções principais do analisador de espectro EMI
• Conversão de espectro: Converte interferência contínua/pulsada em um diagrama de espectro no domínio da frequência, exibindo visualmente a frequência e a amplitude da interferência.
• Medição quantitativa: Calibra com precisão o nível de perturbação em dBμV e avalia a conformidade comparando-a com os limites padrão.
• Compatibilidade com múltiplas detecções: Suporta PK/QP/AV para avaliação de diferentes padrões e tipos de produtos.
• Teste automático: Conecta equipamentos periféricos para realizar a varredura completa da banda, reduzindo erros manuais e aumentando a eficiência.

4 Métodos de teste quantitativos para interferência conduzida e irradiada

4.1 Teste de Interferência Conduzida (9 kHz–30 MHz)
• Conexão: O EUT é conectado à fonte de alimentação através do LISN, e a porta de sinal do LISN é conectada à entrada do analisador de espectro EMI.
• Configuração: Faixa de frequência de 9 kHz a 30 MHz, largura de banda padrão, detecção de QP e carregamento da curva limite.
• Varredura: Varredura automática de frequência pelo sistema, registrando o nível de perturbação em cada ponto de frequência e salvando os dados de pico/quase-pico.
• Critério de aprovação: O teste realizado é aprovado se a curva estiver abaixo do limite padrão.

4.2 Teste de Interferência Radiada (30 MHz–300 MHz)
• Configuração: CDNE-M316 A rede de acoplamento/desacoplamento é adotada para substituir as antenas de radiação tradicionais, em conformidade com a norma CISPR 15:2018.
• Conexão: O EUT está conectado com CDNE-M316 e saída para analisador de espectro EMI.
• Varredura: Varredura automática de 30 a 300 MHz para obter o espectro de perturbação irradiada.
• Avaliação: A conformidade do teste de radiação é determinada por comparação com os limites.

5. Resultados e Análises Mensurados
Utilizando a fonte de alimentação para acionamento de LEDs como dispositivo sob teste (EUT), testada por LISUN EMI-9KBOs dados gerados pelo analisador de espectro EMI são os seguintes:
Tabela 2. Dados de interferência conduzida medidos em frequências típicas (valor QP)

Tabela 3 Dados de interferência irradiada medidos em frequências típicas (valor QP)

Análise de resultados:
• O analisador de espectro EMI consegue captar de forma estável interferências fracas, com alcance dinâmico e resolução que atendem aos requisitos.
. EMI-9KB Possui excelente supressão de autointerferência, com nível de ruído inferior a 20 dBμV e sem impacto nos resultados das medições.
• Todas as curvas de emissão conduzida e irradiada estão abaixo dos limites, e o sistema pode fornecer conclusões de conformidade com precisão.
• Todo o teste automatizado leva cerca de 5 a 8 minutos, uma eficiência significativamente maior do que o teste manual tradicional.

6. Vantagens do Sistema e Valor da Engenharia
• Alta precisão: A unidade principal do analisador de espectro EMI possui erro de ±2 dB e alta resolução de frequência, sendo adequada para retificação em P&D e testes de certificação.
• Alta resistência à autointerferência: A estrutura de blindagem totalmente fechada reduz o ruído do sistema proveniente da fonte e melhora a capacidade de medição de sinais fracos.
• Conformidade com as normas: Suporta as normas CISPR, GB, FCC e da série EN com relatórios universais, reduzindo os custos de certificação.
• Alto nível de automação: digitalização, avaliação e exportação com um único clique por software, ideal para inspeção de qualidade em lote.
• Configuração flexível: Expansível com câmara anecoica, antena bicônica, grampo de absorção e sonda de corrente, abrangendo diversos cenários de teste de produtos.

7 Conclusão e Perspectiva
analisador de espectro EMI É o equipamento principal para a medição quantitativa da interferência conduzida e irradiada de produtos eletroeletrônicos, o que determina diretamente a precisão e a confiabilidade dos testes de EMC. Tendo como componente principal um analisador de espectro EMI dedicado, LISUN EMI-9KB Construímos um sistema de teste EMI de alto desempenho, totalmente automático e em conformidade com as normas internacionais, capaz de realizar medições quantitativas de interferência conduzida e irradiada de 9 kHz a 300 MHz. É amplamente utilizado em P&D, produção e certificação de iluminação, eletrodomésticos, fontes de alimentação, ferramentas elétricas e outros produtos. Os resultados das medições demonstram que o sistema apresenta medições estáveis, baixa margem de erro, forte desempenho anti-interferência e operação intuitiva, podendo auxiliar efetivamente na otimização de EMC e no lançamento em conformidade com as normas.

Com a popularização do 5G, das novas energias e dos equipamentos da Internet das Coisas (IoT), as faixas de frequência de interferência serão mais amplas e os sinais mais complexos, impondo maiores exigências aos analisadores de espectro EMI. A expansão para altas frequências, a análise de espectro em tempo real, a localização de interferências por IA e o diagnóstico automático se tornarão direções de desenvolvimento, aprimorando continuamente a eficiência e o nível de inteligência dos testes de compatibilidade eletromagnética.