电磁兼容 - 预测试解决方案
EMC量测项目
---电磁波信号来源：
就电磁波的传波途径而言，可将电磁波信号分类为传导性与辐射性的来源。传导性辐射的形成系来自于紧贴着电力现或缆在线的辐射讯号传输到电子组件上或系统上所致，通常为30MHz以下。辐射性的电磁干扰则是由电子系统的外箱、天线或其他零组件上产生之杂散谐波讯号所发出之电磁波，常见的范围通常在30MHz ~ 1GHz。
---EMC测试种类：
就测试方式而言，不论在EMI或EMS的测试中，都是包含传导与辐射两种测试途径，如下图所示。
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传导EMI测试(Conducted Emission)
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试方式为藉由待测产品的电源线连接至仿真电源阻抗网络(LISN)，将待测产品的电波噪声位准传至量测接收机，取得噪声位准。
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辐射EMI测试(Radiated Emission)
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测试方式为待测产品于正常使用状态下，藉由空中传送待测产品所产生的电波至3M或10M远的天线接收，在传送至量测接收机，取得噪声位准。
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传导EMS测试(Conducted
Susceptibility)
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测试方式是对经由电源线与控制线混入的噪声试验，耦合噪声与电源后测试待测物受干扰的情况，常见的使用脉冲(impulse)测试。
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辐射EMS测试(Radiated
Susceptibility)
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测试方式模拟待测物暴露在电磁波下的受干扰情况，透过天线发射发规所需的RF功率，常见的测试范围在80MHz～1GHz，且带有AM 80%调变信号的1V/m ~ 10V/m能量。
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EMC常见标准介绍 ：
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标准
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说明
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主要区域
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IEC
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IEC (International Electro-technical
Commission)是为了促进电气设备相关国际标准规范之统一与整合，于1906年创立之标准化机构。IEC整合在电子、电机相关领域之国际标准发展，是位居领导地位的国际性标准发展组织，其领域范围包含整个电子领域的规范制定。
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全球标准
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CE
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CE为欧盟所制定的认证标志。CE主要采用的标准为EC/ISO的标准。产品打上了CE标志就表示该产品符合欧盟规范的指定，才能够在欧盟地区贩卖。
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欧洲
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FCC
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FCC（Federal Communications
Commission，美国联邦通信委员会）主要是管理进口和使用调频装置。产品如果想出口到美国，必须通过由政府授权的实验室根据FCC技术标准来进行的检测和批准。
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美国
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UL
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是一家独立的产品安 全认证机构，总公司在美国。UL主要的业务是产品安 全，也建立许多产品、原料、零件、工具及设备等的标准及测试程序。
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美国
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CCC
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CCC是中华人民共和国强制规定各类产品进出口、出厂、销售和使用必须取得的认证，只有通过认证的产品才能被认为在安 全、电磁兼容性(EMC)、环保等方面符合强制要求。
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中国
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VCCI
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VCCI 是日本的电磁兼容认证标志，由日本电磁干扰控制委员会 (Voluntary
Control Council for Interference by Information Technology Equipment) 管理， VCCI 认证是非强制性的。
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日本
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TELEC
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TELEC（Telecom Engineering Center）是日本无线电设备符合性认证的主要的注册认证机构，TELEC为强制性认证。
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日本
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PSE
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PSE（Product Safety of
Electrical Appliance & Materials）认证为日本的电器用品强制性认证。其中特定电器用品为强制认证，也就是一定要有认证才能贩卖。而非特定电器用品为非强制，厂商可以不需要取得认证也能贩卖。A类特定产品为菱形标志，B类非特定产品为圆形标志来区分。
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日本
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GS
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GS为德国依照德国工业标准制定的产品安 全法，为一种自愿性认证，是一种可以用于信息、电器、工业机械甚至像是自行车、家具等产品上的安 全认证。
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德国
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TÜV
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TüV标志是德国TüV专为元器件产品定制的一个安 全认证标志，在德国和欧洲得到广泛的接受。
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德国
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RCM
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RCM (Regulatory Compliance Mark) 标志为澳洲 Safety + EMC = 自我宣告，该标志是澳大利亚与纽西兰监管机构拥有的商标，表示产品同时符合安规和EMC要求，是非强制性的。
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澳洲
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BSMI
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经济部标准检验局（简称标准局、标检局），是为中华民国之国家*高检验机关，负责中华民国国家标准、度量衡和商品检验等工作。
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台湾
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各国法规对照：
世界各国安规不胜枚举，大致可分为欧洲规格(IEC/EN)与美洲规格(UL/CSA)两大系统，其他国家的法规几乎都是从这两大系统发展而来，这边列出一些较常见的法规，举例来说，如果法规是EN55022，那相对应类似的法规可能就是对照FCC 15或者对照CISPR 22所建立出来的。
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FCC
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CISPR
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EN's
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Description
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18
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11
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EN 50011
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Industrial, scientific and medical equipment
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--
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12
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--
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Automotive
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15
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13
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EN 55013
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Broadcast receivers
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14
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EN 55014
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Household appliances/tools
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15
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EN 55015
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Fluorescent lights/luminaries
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15
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22
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EN 55022
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Information technology equipment
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--
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EN61000-6-3, 4
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Generic emissions standards
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16
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--
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Measurement apparatus/methods
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16
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EN 55025
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Automotive component test
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EMI测定规范介绍：
环境测定规范：
---辐射测试
EMI主要有两种测定环境，开放测试场(Open Site Testing) 与电波暗室/隔离室 (Shielding Room)两种形式，开放测试场的首要条件为周围无反射电波的建筑物，或少有广播或汽车等外来的噪声，所以一般会设立在山谷底或者空旷无电波信号处；但由于人口逐渐密集的关系，这样的场地已经不容易设置，所以另一个选择就是使用电波暗室/隔离室这样的作法。
在设备部分，不论采用哪种场地，在辐射测试的设备大致是一样的，都具备有频谱分析仪/EMI接收机、天线与工作桌，且天线与待测物之间的距离会依照法规不同分别3M或10M的距离，差别主要是电波暗室需要在内部装上许多的吸波材料以防止信号反射而导致误差。
---传导测试
在传导测试部分的设置则是会在地板建置大面积金属接地平面，然后配备一木桌与LISN、频谱分析仪/EMI接收机等设备。
相关测试设备
EMI测试设备通常具备有测定仪器、天线、放大器、LISN、电源滤波器或隔离变压器、软件、Pulse Limiter(选择性)、隔离室或小型隔离装置几种，其功能主要为：
-
测定仪器：大部分为频谱分析仪或ESMI接收器(EMI测试接收器)等仪器，需要具备EMI 滤波器与EMI Trace Detect –
QP/AVG功能。
-
天线：在大空间下(Open Site或电波暗室)会使用偶极天线，而在前置测试下一般会使用Near Field Probe。
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放大器：因为有些噪声在直接量测之下会不容易找到，尤其在辐射测试时，需要将信号放大后，找出原本不容易找出的噪声。
-
线性阻抗稳定网络(LISN)：LISN主要功能在于将EUT所产生在电源端的噪声滤出来馈送至频谱仪做量测，以及对由电源端流入之非待测装置所产生的噪声电流阻隔在外，以避免其影响系统量测之准确性，一般电源传导的测试在30MHz以下。
-
电源滤波器或隔离变压器：在EMI开放测试场或电波暗室通常都会采用电源滤波器搭配良好的接地来隔离内部测试电源与外部电源，以防止外部电源的噪声传入或待测物的噪声从电源端输出造成测试误差；而隔离变压器则是在一般较无法建设隔离变压器或者较无法确认接地是否良好时，所采用的一种变通方式，其功能与电源滤波器类似。
-
EMI法规测试软件：一般来说，EMI会有一连串的测试，透过GPIB或USB等接口与专属设计的测试软件来做操控，会很容易在PC中的接收到来自测定仪器的数据，以便做后续分析。
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突波限幅器(Pulse Limiter)：通常使用在电源传导处，如果待测物信号较不稳定或信号较大，可加上此设备于测试设备前端以免过大信号灌入造成信号损坏。
-
Chambers, Shielding Room, Shielding Box with
Filter：通常使用于EMI前置测试阶段，或者容易受干扰的频段测试(如FM频段)，可依待测物大小或内容设定其尺寸、规格大小，而在隔离室、隔离箱等装置中会有电源线、测量线材等容易通过产生干扰的物品，透过适当的滤波器可以让电磁波不容易通过或跑出所量测的范围内。
接收机测定规范
不论在EMI的接收机采用的EMI专用测试机，或者采用搭载EMI滤波器的频谱分析仪，通常会以频段来进行区分，搭配不同的EMI滤波器来进行测定。EMI采用的功率单位通常为dBμV，频率范围多为150kHz ~ 1GHz，部分的法规则需要从9kHz开始(如灯具测试)，下面列举的是在测试中较常见的设定。
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频段
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滤波器 (6dB)
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测定方式
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9k ~ 150kHz
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200Hz
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传导
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150kHz ~ 30MHz
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9kHz
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传导
|
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30MHz ~ 1GHz
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120kHz
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辐射
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1GHz ~ 3GHz
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1MHz
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辐射
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以CISPR 22 Class B为例，它要求的规范如下：
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频率范围(MHz)
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电源传导限度值(dBμV)
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峰准值
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平均值
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0.15 ～ 0.5
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66 ～ 56
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56 ～ 46
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0.5 ～ 5
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56
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46
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5 ～ 30
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60
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50
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频率范围(MHz)
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辐射传导(10M长度)(dBμV)
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30 ～ 230
|
30
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230 ～ 1000
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37
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EMI认证的步骤
在EMI通过认证的过程中，通常会有几个步骤与程序，列举如下：
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确认采用的EMI规范：如需要测试CISPR 22法规
-
针对测试项目逐项测试：传导测试与辐射测试都需要逐项测试
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将产品交由认证实验室进行测试：已经有一定程度的把握后再送实验室进行标准化测试
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若测试通过，准备测试报告与文件：经过实验室认证后即可开始准备各种测试报告与后续文件。
-
若未通过，进行修正。并重复步骤2~4。
上述步骤是产品通过EMI认证的过程，在产品送认证之前，在设计开发甚至验证阶段都会进行EMI前置测试，前置测试做的越完整，认证的过程就会更加顺利。
固纬电子EMI解决方案
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辐射EMI测试组合
1. 频谱分析仪：GSP-9330
2. EMI探棒组：GKT-008
3. 直流阻断器：ADB-008
4. 脉冲限幅器：GPL-5010 (非必要)
5. SMA转BNC接头：ADB-004 (非必要)
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传导EMI测试组合
1. 频谱分析仪：GSP-9330
2. 线路阻抗稳定网络(LISN)：GLN-5040A
3. 隔离变压器: GIT-5060
4. 脉冲限幅器(Transient Limiter)：GPL-5010
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辐射与传导EMI测试组合
1. 频谱分析仪：GSP-9330
2. EMI探棒组：GKT-008
3. 线路阻抗稳定网络(LISN)：GLN-5040A
4. 脉冲限幅器(Transient Limiter)：GPL-5010
5. 隔离变压器: GIT-5060
6. 直流阻断器：ADB-008
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辐射EMS测试组合
1. 频谱分析仪：GSP-9330 + Tracking Generator
2. EMI探棒组：GKT-008
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其余选择(搭配合作厂商)
1. 10m法标准 EMC Chamber
2. 5m法、3m法标准 EMC Chamber
3. 客户特殊指定尺寸的全电波、半电波暗室
4. 电磁隔离室 Shielding Room
5. 小型的电磁隔离箱 Shielding Box
6. 客户需求改造暗室（如：暗室测试频率范围提高，隔离室改造等）
7. EMC测试的环境架构（如：Surge， ESD，CE 等）
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GSP-9330 频谱分析仪
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GKT-008 EMI探棒系列
-
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GKT-008规格
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PR-01
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PR-02
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Frequency Range
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150 kHz to 30 MHz
|
Frequency Range
|
30MHz to 3GHz
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Insertion Loss S21 / Frequency Response
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5 dB / -3.6 dB (Avg.)
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Insertion Loss S21 / Frequency Response
|
10 dB / -13.5 dB (Avg.)
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Deviation of Insertion Loss
|
±1 dB
|
Deviation of Insertion Loss
|
±3 dB
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Connector
|
50 Ω (SMA)
|
Connector
|
50 Ω (SMA)
|
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Input Resistance
|
10 MΩ
|
Input Resistance
|
1 MΩ
|
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Rated Voltage
|
300 VAC
|
Rated Voltage
|
50 VDC
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ANT-04
|
ANT-05
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Frequency Range
|
30 MHz to 3 GHz
|
Frequency Range
|
30MHz to 3GHz
|
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Correction Factor / Frequency Response
|
10 dB / -26.5 dB (Avg.)
|
Correction Factor / Frequency Response
|
10 dB / -26.5 dB (Avg.)
|
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Deviation of Correction Factor
|
±4 dB
|
Deviation of Correction Factor
|
±4 dB
|
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Connector
|
50 Ω (SMA )
|
Connector
|
50 Ω (SMA)
|
|
Maximum Input Power
|
0.5 W
|
Maximum Input Power
|
0.5 W
|
-
具备PR-01, PR-02, ANT-04及ANT-05，共4支探棒
-
ANT-04及ANT-05 感应式探棒：为EMI磁场探棒为全新**设计之近场天线，免除过去测试需要分别测试电场与磁场的复杂性。
电压测棒(PR-01)
交流电压探头PR-01能够探测交流电路节点
频率在30MHz以下
电压在300Vac以下
接触式测棒(PR-02)
GND和Vcc噪声
PCB走线噪声
IC Pin脚输出噪声
I/O Pin脚输出噪声
确认滤波器的有效性
-
GLN-5040A 线性阻抗稳定网络：
-
LISN主要用来将来自市用电源的干扰信号与测量电路隔离，以提供纯净的直流电源及交流电源给待测物。
-
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GLN-5040A规格
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Frequency Range
|
9kHz to 30MHz
|
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Circuit Type
|
(50uH + 5Ω) // 50 Ω, V type
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Test Circuit
Phase Number
|
Single phase
|
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AC Voltage Range
|
0 ~ 240V AC + 10%
|
|
AC Frequency
Range
|
50 ~ 60 Hz ±5%
|
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DC Voltage Range
|
0 ~ 50V DC
|
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Maximum
Permitted Current (Continuous) Country-Specific Connector Models Refer to
Figure 1
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Model 1
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Model 2
|
Model 3
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Model 4
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Germany (Schuko connector)
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United Kingdom
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China/Australia
|
USA/Japan
|
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16A
|
13A
|
10A
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15A
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High Pass Filter
(Alternative)
|
150 kHz
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Voltage Division
Factor between EUT and Measuring Receiver Port
|
10 dB
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Response
Threshold of Built-In Pulse Limiter
|
130 dBuV
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RF Output
|
BNC (F) / 50Ω
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Artificial Hand
Function
|
Embodied
|
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EUT power supply
Interface
|
German Standard
Power Supply Socket
|
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Operating Temperature
|
5 ∘C to 45∘ C
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Storage Temperature
|
-40 ∘C to 70∘ C
|
|
Dimensions / Weight
|
338mm (L) x 237mm (W) x 133mm (H) / 4.2 Kg
|
|
Certification
|
EN61010-1:2010; EN61326-1:2013; EN61000-3-2:2014
EN61000-3-3:2013
|
-
GIT-5060隔离变压器：
-
隔离变压器可以让漏电断路器于接地面的L与N相电流平衡，实现良好的安 全接地，当使用者不知测试环境的接地或隔离是否稳定，连接LISN之前先经过一个隔离变压器GIT-5060，以保持系统稳定。
-
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GIT-5060规格
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Capacity
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900VA
|
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Maximum Voltage
|
250V
|
|
Maximum Current
|
4A
|
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Input Voltage
Frequency
|
50~60Hz
|
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Air Switch
Current Limiting Threshold Value
|
5A
|
|
EUT Power Supply
Connector
|
Universal
Standard Power Socket
|
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Operating
Temperature
|
-15 ∘C ~ 45∘ C
|
|
Storage
Temperature
|
-40 ∘C ~ 70∘ C
|
|
Dimensions / Weight
|
338mm(L) x 237mm(W) x 133mm(H) / 11.5 Kg
|
|
Certification
|
EN61010-1:2010
EN61326-1:2013
EN61000-3-2:2014
EN61000-3-3:2013
|
-
GPL-5010脉冲限幅器：
-
由于有可能因为系统忽然断开或者电源端突然的误动作，造成有瞬间的大信号灌入频谱分析仪当中，所以如果测试在比较不稳定的系统中，可以加上脉冲限幅器，阻断大信号，让信号不至于直接灌入设备使之损坏。
-
|
GPL-5010规格
|
|
Frequency
Range
|
9kHz to
200MHz
|
|
Threshold
Value Limit
|
50mW (17
dBm)
|
|
Input /
Output Impedance
|
50Ω
|
|
Input
Connector
|
BNC (F)
|
|
Output
Connector
|
N-type
(M)
|
|
Maximum
Input Range
|
Continuous
Power : 2.5W (34dBm)
|
|
Pulse
Power : 10 kW (10us)
|
|
DC
Voltage : ±12V
|
|
Insertion
Loss
|
< 2
kHz
|
> 30
dB
|
|
9kHz to
50MHz
|
10dB±0.5dB
|
|
50MHz to
200MHz
|
9.5dB ~
12.2dB
|
|
<6
kHz , >400MHz
|
>
13dB
|
|
Operating
Temperature
|
0 ∘C
to 55∘ C
|
|
Storage
Temperature
|
-40 ∘C
to 80∘C
|
|
Dimensions
/ Weight
|
18mm(L) x 44mm(W) x 23mm(H) / 92 g
|
|
Certification
|
EN61010-1:2010
EN61326-1:2013
|
EN61000-3-2:2014
EN61000-3-3:2013
|
ADP-008直流阻断器：
主要用于使用PR-02接触电路板时，如果电路板上信号太大或不稳定，可以降低或阻断来自电路板上的直流信号。
|
ADP-008规格
|
|
Connector
|
SMA (F) to SMA（M）
|
|
Frequency Range (MHz)
|
Insertion Loss dB
|
Insertion Loss dB
|
|
Typ.
|
Max.
|
Typ.
|
Min.
|
|
0.1 至 100
|
0.01
|
0.09
|
40
|
20
|
|
100 至 1000
|
0.1
|
0.3
|
36
|
25
|
|
1000 至 4000
|
0.15
|
0.8
|
24
|
18
|
|
4000 至 8000
|
0.5
|
0.9
|
20
|
13
|
固纬EMI测试软件：
EMI测试报告：
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