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大多数IoT设备最初的EMI测试都失败了

时间:2017-08-04 作者:Dorine Gurney 阅读:
使用了预先认证过的射频模块,自己的物联网设备就一定能通过EMI和RF一致性测试?最近据一家中国测试公司透露,他们测试过的产品中90%都没有通过第一次测试。

不要因为你在设计无线连接时使用了预先认证过的射频模块,就想当然的觉得自己的物联网设备就一定能通过EMI和RF一致性测试。

根据IEEE规定,一个物联网设备的基本定义可归纳为任何被分配了IP地址、并且能够通过网络传送数据的物体。因此物联网设备可以是任何东西。事实上,物联网设备范围非常广泛,从低成本的消费类小物件(比如具有蓝牙功能的5美元钥匙寻找器),到用于医疗、制造、交通运输和公用事业的非常先进的复杂传感器网络。大多数(并不是所有的)物联网产品都有某种无线功能,对许多设计师来说,RF元件可能是个绊脚石,一些工程师也不把无线和EMI测试当回事。

因此对物联网以及对物联网设计师来说意味着什么尚没有确切的定义。即使IEEE在上面提到的白皮书中也表示定义“很模糊”。开发蓝牙遥控钥匙的工程师与设计工业级传感器或救生医疗设备的工程师面临的挑战是完全不同的。同样,他们还面临着完全不同的测试与测量挑战。

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在物联网领域中我们经常听到的一个问题是射频测试是否有必要做。对于许多低端项目而言,测试经常被认为是低优先级的,因为设计师采用了预先经过认证的无线模块,并且交货期紧,需要满足很短的上市时间要求。能够完成测试任务的测试设备成本也是一个重要因素。新创企业或小微企业一般也没有财力去购买矢量信号分析仪或频谱分析仪。

另外一个障碍是缺少专业知识去做射频测试,从而催生出一些有趣的变通方法。

我最近碰到一个开发团队,他们要在航空粉尘计数器中集成WLAN功能。他们选用了一种经过预先认证的WLAN模块,整个项目看起来几乎就是一个软件项目。当软件快要完成时,他们所做的测试就是看看计数器与从店里买来的Wi-Fi路由器在不同距离时的Wi-Fi速度。也许用这种方式能够了解到某些性能,但与真正的表征和优化有着很大的差距。

如上例所述的那样,你可以将无线模块集成进新的或现有的设计中来实现还过得去的功能。对于廉价的消费级产品来说,这种方法是行得通的——如果你缺乏射频专业知识和测试设备的话这种方法更是合适了。这种方法假设所有事情都按预设的进行,与供应商的声明并无二致。

在实际的电子工程领域中事情都是这样演进的吗?

这种随意性的测试方法并不适合工业级或医疗设备,特别是涉及关键任务/生命或者需要安装在远程或难以接触的地方的设备。在这种情况下必须做彻底全面的测试。

在测试和提高可靠性与性能之间有很强的关系,即使是使用预先认证过的元件也是这样,因为在这些元件集成进最终产品之后其射频环境会有很大的变化。使用预先认证的模块加上定制天线可能无法提供最佳的功率传送,不过使用矢量网络分析仪优化后会有明显改进。测量和优化直流电源效率对可穿戴设备和其它电池供电设备来说是关键。

测试还有助于你深入发现问题,并让基本功能正常工作。最近我遇到的一家公司遇到了蓝牙配对问题,尝试了好几种价值不菲的测试设备去测试收发器。最后在一位朋友的提醒下使用一款USB频谱分析仪捕捉到了空中数据。借助分析软件解调空中传送的这些数据包,他们很快找到了问题的根源。

使用预先认证的射频模块,并不会免除对电磁干扰/电磁兼容标准的一致性测试要求。许多物联网设计团队认为EMI测试只是一种形式。遗憾的是,这种假设基本不成立:EMI测试费用和重复的电路板返工会使成本快速上升。

最近据一家中国测试公司透露,他们测试过的产品中90%都没有通过第一次测试。鉴于EMI的一致性测试费用从5000到50000美元不等,因此建议预先做一致性测试是绝对合理的。

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图:在将产品带到测试实验室之前,预先做一致性电磁干扰测试可以节省时间和金钱,还能解决棘手的问题。

物联网设备的兴起正在改变射频测试格局。测试通常要么执行的很快,要么就通不过。遗憾的是,那些没通过的产品可能很难最终满足标准要求。对于测试与测量行业的人来说,他们认为需要集中于提供功能更强、成本更低的仪器,并且能够处理诸如评估无线模块、基本调试、性能优化和电磁干扰预先一致性测试等项目。他们还需要继续提高可用性,使得即便是射频新手也能获得有价值的信息。EMI预先一致性测试和RF标准一致性测试需要实现自动化,并做到有矩可循。

《电子技术设计》2017年8月刊版权所有,转载请注明来源及链接。

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