Investigación sobre la aplicación del analizador de espectro EMI en la medición cuantitativa de la interferencia conducida y radiada de productos electrotécnicos y electrónicos.

Abstracto:
La interferencia electromagnética (EMI) es un factor clave que restringe la confiabilidad y el cumplimiento de los productos electrotécnicos electrónicos. La interferencia conducida se propaga a través de las líneas de alimentación y de señal, mientras que la interferencia radiada se propaga a través del espacio, y ambas afectarán el funcionamiento normal del equipo y la certificación de compatibilidad electromagnética (CEM). Como instrumento principal para la medición cuantitativa de EMI, Analizador de espectro EMI puede realizar análisis en el dominio de la frecuencia de señales de interferencia, calibración precisa de amplitud y juicio de cumplimiento estándar. Tomando LISUN EMI-9KB Este artículo, que toma como objeto de estudio un sistema de prueba de interferencias conducidas y radiadas electromagnéticas (EMI), expone el principio de medición, la composición del sistema, las especificaciones técnicas y los procedimientos de prueba del analizador de espectro EMI para la detección de interferencias conducidas y radiadas. Mediante la comparación de datos medidos, proporciona una referencia técnica para el diseño, la rectificación y las pruebas de certificación de compatibilidad electromagnética (CEM) de productos electrotécnicos y electrónicos.

1 Introducción
Con el desarrollo de productos electrotécnicos de alta frecuencia y miniaturización, como fuentes de alimentación conmutadas, variadores de frecuencia, iluminación LED y dispositivos domésticos inteligentes, el ruido electromagnético de alta frecuencia generado por la conmutación interna de alta velocidad y las cargas no lineales se emite hacia el exterior a través de trayectorias conducidas y radiadas, lo que provoca errores de bits en la comunicación, ruido de audio, anomalías en la visualización e incluso posibles riesgos para la seguridad. Se han emitido normas EMC estrictas a nivel mundial y nacional, incluidas CISPR 15, GB 17743, FCC Parte 15, EN 55015 y EN 55022, que exigen que los productos superen las pruebas EMI.

El analizador de espectro EMI convierte las señales electromagnéticas del dominio del tiempo en una distribución del dominio de la frecuencia, obtiene con precisión la frecuencia, la amplitud, el ancho de banda y las características de distribución de las señales de interferencia, y realiza una medición cuantitativa de la interferencia conducida y radiada. Los equipos de prueba tradicionales tienen desventajas como alta autointerferencia, rango dinámico insuficiente y baja automatización. Tomando como núcleo el analizador de espectro EMI de alto rendimiento, LISUN EMI-9KB Construye un sistema de prueba EMI totalmente automático que suprime eficazmente la autointerferencia, cubre las bandas de frecuencia estándar y genera informes reconocidos internacionalmente, cumpliendo con los requisitos de prueba de conformidad para iluminación, electrodomésticos, fuentes de alimentación y otros productos.

2. Mecanismo de interferencia electromagnética y base de medición

2.1 Interferencia conducida e interferencia radiada
Interferencia conducida: La energía de interferencia se propaga a través de conductores como líneas eléctricas, líneas de señal y cables de tierra, apareciendo como voltaje y corriente en modo diferencial/modo común, principalmente en la banda de frecuencia de 9 kHz a 30 MHz.
Interferencia radiada: La energía de interferencia se propaga en forma de ondas electromagnéticas a través del espacio, emitidas por cables, pistas de PCB y huecos de carcasas que actúan como antenas equivalentes, principalmente en la banda de frecuencia de 30 MHz a 300 MHz y superior.

2.2 Normas de medición
El sistema cumple con las normas CISPR 16-1, CISPR 15, GB 17743, FCC, EN 55015, EN 55022 y otras normas que especifican de forma uniforme los equipos de prueba, el ancho de banda, los modos de detección y las curvas límite para garantizar el reconocimiento mutuo de los resultados de las pruebas.

3 Sistema de prueba de analizador de espectro EMI basado en EMI-9KB

3.1 Composición del sistema
Tomando como núcleo un analizador de espectro EMI dedicado, LISUN EMI-9KB Conforma un esquema completo de prueba de interferencias conducidas y radiadas con equipo auxiliar:
• EMI-9KB Receptor de interferencias electromagnéticas: 9 kHz–300 MHz, con módulo de análisis y detección de espectro de alto rendimiento integrado, que permite la adquisición de señales, el análisis de espectro y la medición de amplitud.
• Red de estabilización de impedancia de línea (LISN): Aísla el ruido de la red eléctrica, proporciona una impedancia estándar y extrae la tensión de perturbación conducida del equipo bajo prueba (EUT).
CDNE-M316 Red de acoplamiento/desacoplamiento: Cumple con la norma CISPR 15:2018 y realiza de forma equivalente pruebas de interferencia radiada para equipos de iluminación de 30 a 300 MHz.
• Transformador de aislamiento, atenuador y cable coaxial: Mejoran el aislamiento, protegen el receptor y garantizan una transmisión de señal estable.
• Software de prueba automático en chino e inglés: Compatible con Win7/Win8/Win10/Win11, admite escaneo con un solo clic, procesamiento de datos y generación de informes.

EMI-9KB Receptor de prueba EMI

3.2 Especificaciones técnicas básicas
Tabla 1 Especificaciones técnicas clave de LISUN EMI-9KB

3.3 Funciones principales del analizador de espectro EMI
• Conversión de espectro: Convierte la interferencia continua/pulsada en un diagrama de espectro en el dominio de la frecuencia, mostrando visualmente la frecuencia y la amplitud de la interferencia.
• Medición cuantitativa: Calibra con precisión el nivel de perturbación en dBμV y evalúa el cumplimiento comparándolo con los límites estándar.
• Compatibilidad con detección múltiple: Admite PK/QP/AV para la evaluación de diferentes estándares y tipos de productos.
• Prueba automática: Conecta los equipos periféricos para realizar un escaneo de banda completa, reduciendo los errores manuales y mejorando la eficiencia.

4 métodos de prueba cuantitativos para interferencias conducidas y radiadas

4.1 Prueba de interferencia conducida (9 kHz–30 MHz)
• Cableado: El EUT se conecta a la fuente de alimentación a través de LISN, y el puerto de señal de LISN se conecta a la entrada del analizador de espectro EMI.
• Configuración: Banda de frecuencia de 9 kHz a 30 MHz, ancho de banda estándar, detección QP y carga de curva límite.
• Escaneo: El sistema realiza un barrido automático de frecuencia, registrando el nivel de perturbación en cada punto de frecuencia y guardando los datos de pico/cuasi-pico.
• Juicio: La prueba realizada se considera superada si la curva es inferior al límite estándar.

4.2 Prueba de interferencia radiada (30 MHz–300 MHz)
• Configuración: CDNE-M316 Se adopta una red de acoplamiento/desacoplamiento para reemplazar las antenas de radiación tradicionales, en cumplimiento con la norma CISPR 15:2018.
• Conexión: El EUT está conectado con CDNE-M316 y salida al analizador de espectro EMI.
• Escaneo: Escaneo automático de 30 a 300 MHz para obtener el espectro de perturbaciones radiadas.
• Juicio: El cumplimiento de la prueba de radiación se determina mediante comparación con los límites.

5. Resultados medidos y análisis
Tomando como EUT la fuente de alimentación del controlador LED, probada por LISUN EMI-9KBLos datos obtenidos por el analizador de espectro EMI son los siguientes:
Tabla 2. Datos de interferencia conducida medidos en frecuencias típicas (valor QP).

Tabla 3. Datos de interferencia radiada medidos en frecuencias típicas (valor QP).

Análisis de resultados:
• El analizador de espectro EMI puede capturar de forma estable interferencias débiles, con un rango dinámico y una resolución que cumplen los requisitos.
• EMI-9KB Presenta una excelente supresión de autointerferencias, con un nivel de ruido inferior a 20 dBμV y sin impacto en los resultados de las mediciones.
• Todas las curvas de radiación y conducción se encuentran por debajo de los límites, y el sistema puede proporcionar conclusiones precisas sobre el cumplimiento de las normas.
• La prueba automatizada completa dura entre 5 y 8 minutos, lo que supone una eficiencia significativamente mayor que la de la prueba manual tradicional.

6 Ventajas del sistema y valor de ingeniería
• Alta precisión: La unidad central del analizador de espectro EMI tiene un margen de error de ±2 dB y una alta resolución de frecuencia, lo que la hace adecuada para la rectificación en I+D y las pruebas de certificación.
• Fuerte resistencia a la autointerferencia: La estructura de blindaje totalmente cerrada reduce el ruido del sistema procedente de la fuente y mejora la capacidad de medición de señales débiles.
• Cumplimiento de estándares: Admite los estándares de las series CISPR, GB, FCC y EN con informes universales, lo que reduce los costos de certificación.
• Alta automatización: Escaneo, análisis y exportación con un solo clic mediante software, ideal para la inspección de calidad por lotes.
• Configuración flexible: Ampliable con cámara anecoica, antena bicónica, pinza de absorción y sonda de corriente, lo que permite cubrir escenarios de prueba de múltiples productos.

7 Conclusión y perspectiva
Analizador de espectro EMI es el equipo central para la medición cuantitativa de interferencias conducidas y radiadas de productos electrotécnicos electrónicos, que determina directamente la precisión y confiabilidad de las pruebas EMC. Tomando como cuerpo principal un analizador de espectro EMI dedicado, LISUN EMI-9KB Este sistema de prueba EMI, de alto rendimiento, totalmente automático y conforme a las normas internacionales, permite la medición cuantitativa de interferencias conducidas y radiadas en el rango de 9 kHz a 300 MHz. Se utiliza ampliamente en I+D, producción y certificación de iluminación, electrodomésticos, fuentes de alimentación, herramientas eléctricas y otros productos. Los resultados de las mediciones demuestran que el sistema ofrece una medición estable, un margen de error reducido, una gran resistencia a las interferencias y un funcionamiento sencillo, lo que facilita la optimización de la compatibilidad electromagnética (EMC) y el cumplimiento normativo de los productos.

Con la popularización de la tecnología 5G, las nuevas energías y los dispositivos del Internet de las Cosas, las bandas de frecuencia de interferencia serán más amplias y las señales más complejas, lo que planteará mayores exigencias para los analizadores de espectro EMI. La expansión de alta frecuencia, el análisis de espectro en tiempo real, la localización de interferencias mediante IA y el diagnóstico automático se convertirán en las principales líneas de desarrollo, mejorando continuamente la eficiencia y el nivel de inteligencia de las pruebas de compatibilidad electromagnética.