Wie funktioniert ein EMI-Empfänger für elektromagnetische Interferenztests?

Elektromagnetische Interferenz (EMI)
Es ist das unerwünschte Rauschen oder die Interferenz in einem elektrischen Weg oder Stromkreis. Es wird von einer externen Quelle namens gebracht elektromagnetische Interferenz (EMI). Hochfrequenzstörung ist ein anderer Name dafür. Aufgrund von EMI kann die Elektronik versagen oder ganz aufhören zu funktionieren. Es kann durch organische oder synthetische Quellen verursacht werden. EMI kann durch den Einsatz hochwertiger Elektronik, elektrischer Abschirmung und zeitgemäßer Fehlerkorrektur reduziert werden. Wenn ein Mobiltelefon in der Nähe von eingeschalteten Audiogeräten oder Lautsprechern platziert wird, erzeugt es ein Geräusch oder eine Reihe von Pieptönen. Dies ist ein Beispiel für EMI.

Ursachen für elektromagnetische Störungen
EMI wird durch die enge Verbindung zwischen elektrischen und magnetischen Feldern verursacht. Jeder elektrische Strom hat ein kleines Magnetfeld. Andererseits erzeugt ein sich bewegendes Magnetfeld einen elektrischen Strom. Diese Ideen machen es möglich, dass Elektromotoren und Generatoren funktionieren. Radioantennen können aus jeder Art von elektrischem Leiter hergestellt werden.

Starke Strom- und Funkquellen können Auswirkungen auf weit entfernte Geräte haben. Elektronik wird immer kleiner, schneller, dichter gepackt und empfindlicher. Daher werden sie zunehmend anfällig für diese Effekte, die EMI verursachen. Die zwei Hauptkategorien von EMI-Quellen sind synthetisch und natürlich vorkommend.

Einige natürliche Quellen können elektrische Felder erzeugen, die elektronische Geräte beeinträchtigen. Ein Beispiel ist Blitz. Es erzeugt starke magnetische Impulse. Hochgeladene Teilchen werden auch während Sonnenstürmen und Sonneneruptionen produziert. Diese Partikel stören Satelliten und die Erde-Weltraum-Kommunikation. Auch elektronische Bit-Flips und kosmische Strahlung hängen damit zusammen.

Mehrere synthetische Geräte können EMI erzeugen. Hochleistungsradios und elektrische Quellen können unerwünschte EMI erzeugen. Schlecht hergestellte Konsumgüter können solche Störungen bei anderen Geräten verursachen. Eine weitere potenziell aggressive Strategie ist die Verwendung eines elektromagnetischen Impulses. Dies kann absichtlich EMI-Probleme im Opfergerät verursachen.

Arten von elektromagnetischen Störungen
Bei EMI gibt es eine Quelle, einen Weg und einen Rezeptor. Es gibt mehrere Arten von EMI-Übertragungswegen von der Quelle zum Empfänger. Ein Hochleistungssender oder ein elektrisches Gerät kann eine Hochfrequenz aussenden. Diese Welle wird von einem anderen Gerät aufgenommen und hat ungünstige Auswirkungen. Dies wird als gestrahlte EMI bezeichnet. Es handelt sich um abgestrahlte EMI, wenn EMI vorhanden ist und Quelle und Empfänger weit voneinander entfernt sind. Eine defekte Küchenmikrowelle kann dazu führen, dass ein Computer neu gestartet wird.

Veraltete drahtlose Telefone können dazu führen, dass Wi-Fi ausfällt. Einige Beispiele für abgestrahlte EMI sind in Form von abgestrahlter elektromagnetischer Interferenz zu sehen. Diese werden entweder als schmalbandige oder als breitbandige Störungen klassifiziert. Schmalband-EMI wird von einem Funksender verursacht und betrifft nur eine bestimmte Funkfrequenz. Breitband-EMI beeinflusst einen erheblichen Teil des Funkspektrums bei einer Vielzahl von Wellen und wird häufig von fehlerhaften Geräten erzeugt.

Gekoppelte EMI tritt auf, wenn Quelle und Empfänger physikalisch nahe beieinander liegen, aber nicht elektrisch gekoppelt sind. Gekoppelte EMI werden durch Induktion oder Kapazität übertragen. Kapazitiv gekoppelte EMI tritt auf, wenn zwei parallele Drähte eine kapazitive Ladung zwischen sich speichern. Ein häufiger Ort, an dem kapazitiv gekoppelte EMI auftreten, sind elektronische Leiterplatten. Ein anderer Ort ist in dicht gepackten Drähten, die beträchtliche Entfernungen zurücklegen.

So verhindern Sie EMI
Der einfachste Weg, EMI zu vermeiden, ist die Verwendung hochwertiger Elektronik von namhaften Lieferanten. Übermäßige EMI in anderen Geräten muss vermieden werden. Dazu schreibt die FCC vor, dass alle in den Vereinigten Staaten verkauften Geräte Emissionstests unterzogen werden. Vergleichbare Gesetze gibt es in anderen Nationen. Viele elektronische Geräte sind schlecht verarbeitet, billig oder gefälscht. Sie wurden möglicherweise nicht ordnungsgemäß getestet oder EM-isoliert. Dadurch verursachen sie eher EMI in anderen Geräten und sind selbst anfälliger für EMI. Die Auswirkungen nahe gelegener EMI-Emitter können mit Hilfe moderner Fehlerkorrektur- und Filtertechniken verringert werden.

Gesetzliche Vorschriften zur EMI-Abschirmung und -Prüfung sind für medizinische Geräte von entscheidender Bedeutung. Mobiltelefone müssen auch in Krankenhäusern ausgeschaltet werden, um EMI in empfindlichen Geräten zu vermeiden. EMI muss beim Design von Elektronik und Leiterplatten berücksichtigt werden. Dies gilt insbesondere für moderne Hochgeschwindigkeitsgeräte. Routing und Komponentenplatzierung sind Hauptfaktoren für Platinendesigner. Um zu verhindern, dass EMI empfindliche Komponenten beschädigt, sollten Sie leitfähiges Klebeband oder Metallabschirmdosen verwenden. Ein Faraday-Käfig kann verwendet werden, um ein Gerät oder einen Raum in sensiblen Umgebungen vor elektromagnetischen Störungen von außen abzuschirmen. Um EMI zu vermeiden, werden Radioteleskope häufig an entfernten Orten weit von Bevölkerungszentren eingebaut.

Elektromagnetische Verträglichkeit wird auch als EMV bezeichnet. Es ist eine Zertifizierung. Dies gilt für elektronische Produkte, um ihre elektromagnetischen Wellengrenzen beizubehalten. Nun gibt es zwei Arten von EMV-Tests. Dies sind die Emission (EMI) für magnetische Wellen und die Immunität (EMS) für die Immunität der Handhabung von Emissionen. Um ein neues Produkt auf den Markt zu bringen, ist ein EMI-Test erforderlich. Dieser Test bestätigt, dass das Gerät keine gefährlichen elektromagnetischen Felder aussendet oder andere Geräte stört.

Im Folgenden sind einige allgemeine Gerätetests aufgeführt, die vom EMV-Labor durchgeführt wurden.
• Strahlungsleck
• Flackern
• Leitungsgebundene Emission
• Harmonische Analyse
• Abgestrahlte Emission

Bei diesem Test wird die EMI in der Luft gemessen, die durch das unbeabsichtigte Leck des getesteten Geräts verursacht wird. Dies wird als Strahlungsemission bezeichnet, da sie sich in die Luft ausbreitet. Dies ist der häufigste EMV-Test, der von EMV-Laboren auf der ganzen Welt durchgeführt wird. Abhängig von der Art der Branche gibt es Marktbeschränkungen für Strahlungsemissionen. Einige der verschiedenen Testeinrichtungen für gestrahlte Emissionen, die von Testlabors verwendet werden, sind unten aufgeführt.

Standorte für Strahlungsemissionsprüfungen
Das Hauptziel des Strahlungsemissions-Teststandorts besteht darin, die vom Produkt emittierte Strahlung zu messen und zu bestätigen, dass sie unter dem Grenzwert liegt. Um die abgestrahlte Emission zu bewerten, werden zwei Arten von Teststellen verwendet. Jene sind:
• Open Area Test Site (OATS)
• Halbschalltoter Raum (SAC)

Abgestrahlte Emissionsgrenzen
Zwei Faktoren bestimmen die Grenzwerte für die abgestrahlte Emission. Dies sind Länderanforderungen und die einzigartige Anwendung des Geräts. Für jede andere Branche sind unterschiedliche Geräte konzipiert. Dazu gehören Militär, Automobil oder Medizin. Mit jedem Typ sind die Emissionsbeschränkungen strenger. Der Test wird auch viel schwieriger zu bestehen.

Messantennen für abgestrahlte Emission
Im Labor werden verschiedene Antennen verwendet, um EMI zu messen. Über verschiedene Wellenbänder hat jede Antenne ein variiertes Verstärkungsprofil. Die Wellen der Antennen sind unten angegeben.

1. Schleifenantennenfrequenz: 10 kHz bis 30 MHz
2. Bikonische Antennenfrequenz: 30 MHz bis 300 MHz
3. Log Periodische Antennenfrequenz: 300 MHz bis 1 GHz
4. Hornantennenfrequenz: 1 GHz bis 25 GHz

Leitungsgebundene Emission
Störungen der Stromversorgung wirken sich auf mehrere Geräte aus, die an dieselbe Quelle angeschlossen sind. Dann sendet das Gerät elektromagnetische Energie oder Rauschen aus. Diese wird über das Netzkabel übertragen. Es stört auch die Stromversorgung. Dies wird als leitungsgebundene Emission bezeichnet. Um sicherzustellen, dass die leitungsgebundenen Emissionen innerhalb der Grenzwerte liegen, messen Testlabors diese Emissionen von 150 Hz bis 30 MHz. Die leitungsgebundene Emissionsprüfung beginnt mit dem Anschluss des Geräts an das Wechselstromnetz. Einige Normen legen Beschränkungen für mit Gleichstrom betriebene Geräte fest. Der Empfänger ist ein Spektrumanalysator. Es misst das HF-Signal, das vom LISN-Gerät gesendet wird. Die LISN- und EUT-Ausrüstung wird auf einem geerdeten Verkehrsflugzeug installiert.

Elektromagnetische Interferenzprüfung
Die Wellenlängen des elektromagnetischen Spektrums werden von allen in Betrieb befindlichen elektrischen Produkten verwendet. Ein Designer muss Geräteoperationen in öffentlichen Spektren berücksichtigen, wenn er neue Geräte entwirft. Elektromagnetische Störungen sind ein natürliches Phänomen. Es tritt auf, wenn ein Gerät, das im Spektrum arbeitet, falsche Signale sendet. Diese falschen Signale werden EMI genannt. Sie können emittiert oder übertragen werden. Beide Arten von Störungen, die von einem Produkt ausgehen, sind elektromagnetische Schadstoffe. Sie stören den Betrieb von in der Nähe befindlichen Geräten und Anlagen. EMI sollte geringer sein als der von den Regulierungsbehörden festgelegte Standard für ein Gerät. Die Grenze variiert je nach Gerätetyp. Ein EMI-Zertifikat validiert das Produkt. Es prüft die Betriebsbereitschaft mit anderen elektronischen Geräten.

Der Prozess
EMI-Tests, oft auch als EMV-Tests bezeichnet, sind ein wesentlicher Aspekt der Produktentwicklung. Dies ist der effektivste Weg, um EMI-Probleme in einem Gerät während der Entwicklungsphase zu identifizieren.

Es gibt zwei Arten von EMI- oder EMV-Tests
Emissionsprüfung
Die Emissionsprüfung misst die elektromagnetischen Emissionen des getesteten Produkts während des normalen Betriebs. Das Produkt besteht den Test, wenn das Ergebnis unter den von den Aufsichtsbehörden für diese Produktklasse festgelegten Werten liegt. Emissionstests stellen sicher, dass das zu testende Gerät andere Geräte, die in derselben Umgebung arbeiten, nicht stört.

Immunitätstest
Die Störfestigkeitsprüfung prüft die Reaktion eines Produkts auf elektromagnetische Störungen. Wenn es unter allen Testbedingungen normal funktioniert, gilt das Gerät als in Ordnung. Dieser Test stellt die elektromagnetische Immunität eines Produkts sicher, wenn es in seinem vorgesehenen Kontext verwendet wird.

Prüfroutinen für elektromagnetische Störungen
Die Klasse des Produkts, die Anwendungsumgebung und die behördlichen Anforderungen beeinflussen alle das EMI-Testverfahren. Regulatorische Beschränkungen unterscheiden sich je nach Produktmarkt. Die FCC legt Regeln für Unterhaltungselektronik in den Vereinigten Staaten fest. Außerhalb der Vereinigten Staaten werden anerkannte EMI-Teststandards von Organisationen wie ISO und IEC festgelegt. Es gibt verschiedene elektromagnetische Phänomene, die Produkte beeinflussen. EMI-Tests können verwendet werden, um fast alle EMI-Probleme zu replizieren.

Typische EMI-Testsituationen
Abgestrahlte Magnetfelder kollidieren mit den beabsichtigten elektromagnetischen Feldern der Technologie und führen zu Fehlfunktionen. EMI-Tests können dabei helfen. Spannungseinbrüche, Stromunterbrechungen, Überspannungen, Überspannungen – Bei spannungsempfindlichen Geräten wird eine EMI-Prüfung empfohlen, um festzustellen, wie Spannungsqualitätsprobleme wie Spannungseinbrüche, Überspannungen und Unterbrechungen die Systemfunktion beeinträchtigen.

Abgestrahlte und geleitete elektromagnetische Geräusche
Abgestrahlte und leitungsgebundene elektromagnetische Störungen gefährden die Gerätefunktion. EMI-Tests helfen dabei.

Elektrostatische Entladungen und schnelle elektrische Transienten
Elektrostatische Entladungen und schnelle elektrische Transienten können Komponenten und Elektronik beschädigen. EMI-Tests helfen bei der Bestimmung der ESD-Grenze und der Länge, die das Gerät tolerieren kann.

Oberschwingungen und Flimmern
Oberschwingungen und Flimmern sind eine häufige Gefahr in der Unterhaltungselektronik. EMI-Tests können Ihnen helfen, Gegenmaßnahmen für diese Probleme zu planen.

FAQs
Wie funktioniert der EMI-Empfänger?
EMI-Empfänger oder Spektrumanalysatoren zusammen mit den entsprechenden Kabeln und Geräten werden verwendet, um Emissionen von elektronischen Geräten zu messen. EMI-Empfänger und Spektrumanalysatoren, wie Oszilloskope, sind grundlegende Werkzeuge zur Überwachung von HF-Signalen.

Was ist leitungsgebundene EMI?
Leitungsgebundene EMI sind Interferenzen, die direkt von einer Quelle zu einem Empfänger übertragen werden. Um elektromagnetische Emissionen an verbundene Geräte zu senden. Dieses Verfahren erfordert die Verwendung eines physikalischen Leitungswegs. Stromkabel und elektrische Verbindungskabel sind gängige Übertragungswege. Es kann auch als Ergebnis einer parasitären Kapazität auftreten.

Was ist abgestrahlte EMI?
Körperlicher Kontakt ist für EMI-Strahlung nicht erforderlich. Es fliegt durch die Luft. Diese Emissionen entstehen, wenn Maschinen gewollt oder ungewollt elektromagnetische Energie in Form eines elektrischen Feldes abgeben. Schäden durch EMI-Strahlung werden durch Induktion verursacht. Abgestrahlte Emissionen breiten sich nach außen aus und können in einigen Fällen große Entfernungen erreichen. Sie können je nach Nähe und Schwere nachteilige Auswirkungen auf umgebende Empfangsgeräte haben. Wenn die elektrischen Emissionen die Schaltung überfordern, können sie den Betrieb des Quellengeräts stören.

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