万长勇
深圳东昇射频技术有限公司
摘要：随着科学技术的发展，我国打印行业获得了巨大的进步，打印水平和打印质量都在大幅提升。但电磁兼容方面还存在诸多问题，需要逐步改善和提高，促进打印行业的健康发展。
关键词：电磁兼容；打印机产品；测试
引言
电子产品的电磁兼容问题越来越受到人们的重视。目前，实现产品的电磁兼容是进入国际市场的通行证。谈论电磁兼容（electromagneticcompatibility，EMC）设计技术与方法，需要建立在EMC测试的基础上，不仅是因为EMC设计的第一道门槛是EMC测试，更重要的是那些只有在EMC测试中才会存在的EMC关键因素，如干扰源等都是EMC问题分析中不可或缺的一部分，必须通过大量的测试试验进行验证和解决。
1电磁兼容的计算与仿真
电磁兼容的计算与仿真主要是定量计算工作平台上的不同位置天线间的电磁场耦合情况，分析方法有高频近似法和数值精确法。高频近似法是基于场局限性原理处理目标结构的有限性，包括几何光学法（GO）、物理光学法（PO）、几何绕射理论（GTD）、一致性绕射理论（UTD）、弹跳射线法（SBR）等，其主要特点是对计算机资源要求不高，计算速度快，但计算精度有一定的局限性，适合工程估算。数值精确法是指对麦克斯韦方程采用数值方法求解，考虑目标各个部分的相互作用，计算精度高，但是对计算机资源要求高；该方法包括矩量法（MoM）、有限元法（FEM）和时域有限差分法（FDTD）等。目前使用比较广泛的三维电磁仿真软件也可以用来计算天线间EMC，具有代表性的有FEKO、HFSS、CST、Empire等。
2电磁兼容测试主要内容
不同类型打印机终端电磁兼容测试变化不多，除了杂散限值变化外，其他要素如测试场地、测试方法、仪表设备等基本没有变化。变化最大的就是电磁兼容测试时5G终端的工作状态，这个工作状态必定是满足TS38.101标准中的参数，同时还要考虑电磁兼容测试的要求，综合两种因素来确定。电磁兼容分为骚扰测试和抗扰测试两大类，这两大类测试考量的指标是不同的，所以两大类测试时的工作状态也是不同的。
2.1骚扰测试
电磁兼容骚扰测试时终端的工作状态：
（1）确定测试频率。打印终端的频段在TS38.101中分了许多，还需要考虑我国国内频率的分配情况，结合两部分内容确定工作频段。确定工作频段后，电磁兼容测试的频率默认选取是工作频段的中心频率，这样也就确定了终端时的工作频率。
（2）被测设备工作在典型工作状态。典型工作状态需尽可能地接近实际使用状态，正常的使用状态包括业务模式（定义参见YD/T2583.18）和空闲模式（定义参见YD/T2583.18），两种模式均应被测试。。
（3）被测设备产生骚扰最大。最大骚扰根据以往的测试经验及测试数据来看，在其他条件相同的情况下，当被测设备的RB设置为1、调制方式为QPSK时，被测设备产生的骚扰最大；而带宽可选择最大带宽、最小带宽和中间的带宽分别进行测试。
2.2抗扰测试
在电磁兼容抗扰测试时，终端的工作状态与骚扰测试时的工作状态基本相同，笔者认为区别在最后一点，被测设备不用产生最大骚扰。要检验终端抗扰性，需要让设备处于较为敏感的工作状态。这样才能检验终端在高速率工作时的抗干扰性能。在不同的应用场景时，其工作状态也应不同。
在终端电磁兼容抗扰测试中，非射频感应场的传导类测试的变化不大。工频磁场抗扰度通过空间耦合接收干扰信号，但通信频率的变化对这项测试的影响不大，所以测试不会有大的变化。射频场感应的传导骚扰抗扰度是通过线缆耦合接收干扰信号，通信频率对此项有影响，但是目前射频场感应的传导骚扰抗扰度的基础标准还未更新，所以产品标准并未改变，导致测试暂时不会发生变化。辐射骚扰抗扰度通过空间耦合接收干扰信号，通信频率的变化对该测试项有影响，辐射骚扰抗扰度的基础标准还未改变，所以测试也不会发生变化。制定辐射骚扰抗扰度基础标准的标准化组织在积极更新这项基础标准，因此后续终端的辐射骚扰抗扰度测试是否会发生变化，还有待讨论。
3卡片打印机测试产品描述
某一卡片打印机，塑料外壳。采用3.5A、24V外接式电源适配器，USB连接测试系统主机，整机配备送卡电机、抬头电机、DC风扇、热敏头、凸轮传感器、卡进传感器、进卡开盖传感器、凸轮计时传感器等零部件。EMC的辐射骚扰（RE）测试参考国家标准GB9254-2008《信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法》，IDT（等同于）IEC/CISPR22:2006。
（1）测试样机使用3.5A电源适配器，按待机工作测
试，垂直及耦合方向均符合标准。测试结果见图2所示。
结果分析与整改方案
结合半波暗室的室测试数据，严重超标的频率密集在70~340MHz频带。本次整改将结合惯用的整改方案，包括屏蔽设计、信号过滤、消除干扰源能量来解决问题，这些方案可以单独或配合其他方案使用。对于这存在大量超标的案例，屏蔽是常用方案。尽管这并不是一种电气解决方案，只能称得上是一种机械执行方案，但却是解决EMC问题的重要途径。通过采用金属包装的方式将元器件、电路、组合件、电缆或者这个系统的干扰源包围起来，防止干扰电磁场向外扩散。结合样本打印机的机构设计与干扰源的位置，如果设计整机金属外壳封装，除了安装难、成本高，还会影响散热，没有良好的散热会损伤器件或系统，对产品来说是致命的。目前，结合状态4的测试结果与状态1、2、3的测试数据比对，可以初步确定，打印头传感线屏蔽能有效防止干扰源扩散。同时鉴于整机打印状态测试结果存在大量高次谐波，结合现场测试仔细观察，频点的尖峰出现在打印工作时，初步怀疑主控板的时钟电路存在需要改善的问题。
整改后的产品目前已经取得CCC认证、CE认证，用户使用反馈状况良好。结合笔者的研发经验，EMC设计规范犹如交通法规，不遵守不一定会出交通事故，但风险必然加大，所以产品的设计有必要引入风险意识，最大限度地降低EMC的测试风险；同时研发的配备条件，如研发人员的经验、研发检测配套设备、资金投入等都直接影响到产品的研发周期、性能。
参考文献
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论文作者:万长勇
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第21期
论文发表时间:2019/11/26
标签：测试论文; 电磁兼容论文; 工作论文; 终端论文; 状态论文; 频率论文; 干扰论文; 《中国西部科技》2019年第21期论文;