无线电力传输设备辐射骚扰（30MHz~1GHz）检测

无线电力传输设备辐射骚扰检测（30MHz~1GHz）核心检测项目详解

一、检测背景与标准依据

1. 标准

   • CISPR 11：工业、科学和医疗设备射频骚扰特性限值
   • FCC Part 15/18（美国）：针对无线充电设备的辐射发射限制
   • EN 55011（欧盟）：工业设备电磁兼容性要求
   • GB 4343.1（中国）：家用及类似用途设备的EMC标准

2. 核心检测目标 验证设备在大发射功率下的辐射骚扰是否超出标准限值，确保不对其他设备造成电磁干扰。

二、核心检测项目及技术要求

1.辐射骚扰场强测试（Radiated Emission Field Strength）

• 目的：测量设备在30MHz~1GHz频段内的空间辐射能量。

• 测试方法：

  • 测试距离：通常采用3m、5m或10m法（依据标准要求）。
  • 场地要求：电波暗室（如全电波暗室或半电波暗室）或开阔场（OATS）。
  • 天线配置：使用双锥天线（30MHz300MHz）和对数周期天线（300MHz1GHz），在水平和垂直极化方向分别扫描。
  • 测量设备：频谱分析仪或EMI接收机，需满足CISPR 16-1-1标准。

• 关键参数：

  • 准峰值（QP）限值：适用于脉冲型骚扰信号（如开关电源噪声）。
  • 平均值（AV）限值：针对连续波骚扰信号。

2.工作状态模拟测试

• 典型工况覆盖：

  • 满载模式：设备以大功率传输电能。
  • 空载模式：接收端未连接时的辐射特性。
  • 异常状态：如异物检测（FOD）触发时的瞬态发射。

• 测试场景：

  • 静态测试：设备固定位置下的稳态辐射。
  • 动态测试：模拟设备在移动中的辐射变化（如电动汽车无线充电场景）。

3.环境噪声评估与背景扣除

• 步骤：

  1. 关闭被测设备（EUT），测量环境噪声水平。
  2. 开启EUT后，测量总辐射值。
  3. 通过差值法分离EUT的实际骚扰值。

• 容差要求：背景噪声需低于限值至少6dB，否则需升级场地或调整测试方案。

4.天线极化方向与高度扫描

• 扫描维度：

  • 高度扫描：1m~4m范围内移动天线，捕捉大辐射点。
  • 极化方向：水平与垂直极化交替测试，记录劣结果。

• 自动化测试：采用程控天线塔与转台实现全向扫描。

5.频率范围精细化扫描

• 重点频段：

  • 基波频率：如无线充电常用的6.78MHz（Qi标准）的谐波频点（如3次谐波20.34MHz）。
  • 开关频率谐波：逆变器、DC-DC变换器开关噪声（如100kHz开关频率的300次谐波可达30MHz）。

• 分辨率带宽（RBW）：依据标准要求设置（如CISPR标准中30MHz~1GHz频段RBW=120kHz）。

6.限值符合性判定

• 判定规则：

  • 所有频点骚扰值需低于标准规定的QP和AV限值。
  • 若存在超标频点，需分析来源（如PCB布局、滤波器失效、接地不良）。

• 容限处理：考虑测量不确定度（通常±3dB），实际设计需预留至少3dB裕量。

三、测试设备与场地要求

1. 核心设备清单

   • EMI接收机（如Rohde & Schwarz ESR系列）
   • 校准天线（双锥天线、对数周期天线）
   • 电波暗室或OATS（符合NSA≤±4dB）
   • 程控转台及天线塔
   • 阻抗稳定网络（ISN，用于辅助供电端骚扰测试）

2. 场地验证

   • 依据ANSI C63.4或CISPR 16-1-4进行场地衰减测试（SVSWR法）。

四、典型不合格案例及整改措施

1. 案例1：谐波超标

   • 现象：在100MHz附近出现峰值超标。
   • 原因：DC-DC变换器开关频率（33MHz）的3次谐波。
   • 整改：增加输出端π型滤波器，优化MOSFET驱动电阻。

2. 案例2：宽带噪声超标

   • 现象：200MHz~500MHz频段整体抬升。
   • 原因：屏蔽壳体缝隙泄漏。
   • 整改：采用导电衬垫密封接缝，PCB增加接地过孔。

五、结论

无线电力传输设备的辐射骚扰检测需覆盖全工况、全频段及多维度空间扫描，并结合的环境噪声扣除技术。工程师需深入理解骚扰源机理（如共模电流、天线效应），从电路设计、滤波、屏蔽等多层面优化产品EMC性能，确保通过检测并满足市场准入要求。

注：实际测试需根据产品类型（如消费电子、汽车无线充电、工业级设备）选择适用标准条款，并动态调整测试方案。