光模塊EMC測試項目

隨著物聯網技術的普及5G建設的啟動，網路帶寬與通信速率需求越來越高，光纖通信正在逐漸融入到消費者的生活，隨之而來的是光纖通信系統中的核心部件——光電模塊的電磁兼容問題也越來越被重視起來，因此作為光電模塊的生產廠商，應對產品電磁兼容進行例行測試，評價其對外電磁輻射影響及外部電磁環境對產品本身的影響程度，及時進行相關採用相應措施來改善電磁兼容特性，最終使產品的電磁兼容性能符合國家及行業標準規定，滿足光纖通信的需求。

光電模塊在工作過程中與周圍的人和設備形成了一個電磁環境，既是一個干擾源，也是被干擾者。因而，電磁兼容測試包含電磁干擾測試Electromagnetic Interference(EMI)及電磁抗擾測試Electromagnetic Susceptibility(EMS)。目前關於電子產品主流的電磁兼容的測試標準有歐盟標準European（EN）和美國法規Federal Communications Commission（FCC）兩種[1]，兩種標準各有測試點，但是光電模塊不同於常規電子產品，且工作主頻比較高，現在主流速率達到了10G及以上，因此一般同時參考兩種標準進。

1、光電模塊EMI測試項目

電磁干擾（EMI）的三要素為：干擾源、傳輸途徑和敏感設備。干擾源發出的電磁能量有二種傳輸途徑：可以通過空間輻射，以電磁波的形式向外傳輸，也可以通過電源線或信號線的傳導，以電壓和電流的形式向外傳輸，即輻射發射Radiated Emission（RE）和傳導發射Conducted Emission（CE）。由於光電模塊在通信系統中是由電壓轉換晶元提供的直流電壓進行供電，因此傳導發射這項測試可以省去。

對於光電模塊的輻射發射測試項目，在測試中一般採用通用標準（FCC Part15）和信息設備的產品標準(EN 55022)，產品的測試按照無意輻射體和信息技術設備中的B級產品的要求進行，但是兩種標準有些要求不一致，這就需要在測試中根據產品要求進行。

1.1在30M至1G的頻率範圍內測試

在30M至1G的頻率範圍內FCC與EN標準中，僅在限值的確定上有一點差別。標準中都可以在半電波暗室測試環境下測試，天線和受試設備之間保持10m的距離，但是國內暗室絕大部分只能在3m距離下進行，根據測試經驗，一般有10dB的差距[3]，具體限值見表1。

Table 1.Limits for radiateddisturbance[6][8]

表1.輻射發射限值[6][8]

兩種測試都可以作為輻射發射的評價結果，如果有明確的測試需求，那麼就應根據具體要求進行測試選擇。

1.2 1G及以上的頻率範圍內測試

在1G以上的頻率範圍內FCC與EN標準在測試環境、測試頻率與限值上都有較大的區別：

(1)測試環境

FCC標準中採用的是半電波暗室，而EN標準中要求的是全電波暗室。全電波暗室與半電波暗室都是內表面鋪裝有吸波材料的屏蔽室，但是半電波暗室地面不鋪裝吸波材料，而全電波暗室是6個面都鋪裝有吸波材料。

(2)測試方法及限值

FCC與EN標準都有對高頻部分進行測試的要求，但是兩者之間還是有一定的區別，EN標準中規定該項目的測試頻率是1G～6G,FCC標準中的測試頻率是960M至40G或待測樣品工作主頻的5倍中的較小值。見表2。

Table 2．Limits for radiated disturbance[6][8]

表2 輻射發射限值[6][8]

EN標準在高頻段採用的是全電波暗室，相對於半電波暗室來說良好的模擬自由空間，沒有反射的發生，不存在干涉模型，對水平極化、垂直極化的一致性較好。但是，只能測試到6GHz；FCC標準在高頻段仍然採用的是半電波暗室測試環境，但是測試上限可以達到40GHz。

目前光電模塊的工作頻率可達到10G(甚至高達25G以上),根據EN標準要求，在測試頻率上限無法對產品主頻點進行掃描，因此在產品工作主頻高於6G時採用FCC標準進行測量。

2光電模塊的EMS規範

現實環境中存在著各種各樣的電磁輻射源，光電模塊作為光纖通信設備的核心部件，在不可能完全避免電磁干擾的條件下也必須能夠正常工作。根據工程安裝和使用環境的要求，一般需要進行電磁抗擾和靜電抗擾測試。在測試過程中，光電模塊需要處於通信系統中，而且整個系統處在一個正常工作的狀態下。

在測試中，參照抗擾測試的基本標準(IEC61000-4-2、IEC61000-4-3)和信息設備的產品標準(EN55024)。測試結果一般標明試驗等級和性能判據。根據產品特點對光電模塊的性能可以進行4種類別的劃分：

a類：在對光電模塊進行干擾時，系統正常工作，無誤碼；

b類：在對光電模塊進行干擾時，系統有誤碼產生，干擾結束後能自行恢復正常工作；

c類：在對光電模塊進行干擾時，系統鏈路中斷，干擾結束後無法自動恢復，需要人為重啟光電模塊或其他干預能夠是系統恢復正常工作；

d類：在對光電模塊進行干擾時系統鏈路中斷，干擾結束後無法自動恢復，原因在於光電模塊發生了不可恢復的功能降低或喪失。

2.1輻射抗擾測試

該測試主要是評估光電模塊對來自空間的輻射電磁場的抗擾能力，具體測試要求如表3規定。

Table 3．Requirements for Radiated Susceptibilitytest

表3.輻射抗擾度測試要求[6][7]

光電模塊在進行該項測試時，一般要求符合標準中的a類要求。產品在受干擾過程中整個系統中沒有誤碼產生。

2.2靜電放電測試

靜電放電測試就是對產品的靜電抗擾能力進行測試，一般有空氣放電和接觸放電兩種形式，而根據光電模塊在通信系統中的工作特點，兩種測試都需要進行。光電模塊在系統中工作時有兩個特點：一是管體會處於防護籠中，僅光口部分露在外面，二是需要利用光纖進行光傳輸。而光纖連接處有金屬彈簧。

靜電放電的試驗等級依據IEC 61000-4-2進行確認，一般需進行1到4級電壓的靜電放電試驗。具體靜電電壓等級見表4。

Table 4．ESD test levels[5]

表4 靜電放電測試等級[5]

在EN55024標準中僅要求對光電模塊進行1級及2級電壓的接觸放電，空氣放電進行1級，2級及3級電壓放電，要求測試結果滿足標準中的b類要求，達到該要求的產品可以滿足CE認證所需要的要求。但是在實際使用中需要空氣放電和接觸放電都能夠在1級至4級的4個等級中都達到b類甚至a類的要求。

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