电磁兼容测试.doc

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1、电磁兼容测试和控制技术电磁兼容测试和控制技术北京交通大学抗电磁干扰研究中心 沙斐1.电磁兼容测试电磁兼容测试电磁兼容测试贯穿在产品的设计、开发 生产、使用和维护的整个周期，对设备达到电 磁兼容起到至关重要的作用。 电磁兼容(EMC)测试按其目的可分为诊断测试和达标测试。诊断测试的目的是调查产 生电磁兼容问题的原因，确定产生噪声和被干扰的具体部位，从而为采取抑制措施做准备。 达标测试是根据有关电磁兼容标准规定的方法对设备进行测试，评估其是否达到标准提出 的要求。产品在定型和进人市场之前必须进行达标测试。 电磁兼容(EMC)测试按其内容可分为电磁骚扰（EMI）发射测试和设备的抗扰度 （EMS）测试

2、。EMI 测试是测量设备向外界发射的骚扰，EMS 测试时给设备外加各种骚扰， 测试设备的敏感度，即抗干扰能力。 应该指出的是电磁兼容测试并不仅仅是根据标准的规定进行的简单操作。同样的测量 仪器、场地和测试步骤，不同的人操作得出的结果可能大相径庭，这主要取决于操作人员 的素质。电磁兼容测试人员应具备广泛的知识，因为电磁兼容问题涉及到电磁场、微波、 传输线、天线、电波传播、电路、计算机等基础理论；同时还应对各种被检测的设备的工 作原理要有大概的了解，对标准规定的方法要进行仔细的研究，知其然，还要知其所以然。 在实际测试中，要善于发现问题，并且能用所学原理解决问题，从而不断地积累经验。1.11.1

3、电磁骚扰发射测试电磁骚扰发射测试电磁骚扰发射（EMI）包括辐射发射（RE）和传导发射（CE） 。辐射发射测试是测量 受试设备（EUT）通过空间传播的骚扰辐射场强。传导发射测试是测量受试设备（EUT） 通过电源线或信号线向外发射的骚扰电压和电流。1.1.11.1.1 骚扰的辐射发射测试（骚扰的辐射发射测试（9KHz9KHz18GHz18GHz） 在 30MHz18GHz 频率段，测量骚扰的电场强度。1GHz 以下使用开阔场地或半电波 暗室，模拟半自由空间；1GHz 以上使用全电波暗室，模拟自由空间。如采用替代法测量， 则测试场地可用开阔场地、半电波暗室或全电波暗室，测量结果用发射功率表示。 在

4、9KHz30MHz 频率段，测量骚扰的磁场强度。如果 EUT 较小，则将其放在大磁环 天线（LLA）中，测量骚扰磁场的感应电流。如果 EUT 较大，则采用远天线法，用单小环 在规定距离测量骚扰的磁场强度。 1.1.1.11.1.1.1 30MHz30MHz1000MHz1000MHz 频率段的辐射发射测试频率段的辐射发射测试 为了对辐射骚扰有一个统一的度量，标准不但对测量布置、测量方法作了规定，而且 对骚扰测量仪、天线和测量场地都作了严格的规定，现分别加以讨论。 (1)(1) 测量布置和测量方法测量布置和测量方法 标准要求测试在开阔场地或半电波暗室内进行，场地必须符合 NSA（归一化场地衰减）

5、 的要求。测试布置如图 1 所示。测试天线和受试设备（EUT）之间的距离应符合远场条件，标准规定为 3、10m 或 30m。远场的场结构比较简单，电场方向、磁场方向和电波传播方向三者互相垂直，波阻 抗即电场强度与磁场强度之比为 377，场强随距离一次方衰减。近场的场结构比较复杂， 在电波传播方向存在电场或磁场的分量，三者不一定互相垂直，波阻抗不为常数而是随距 离变化，场强随距离平方或三次方衰减。图 1 30MHz1000MHz 辐射发射测试的布置比较近场和远场的特性可知，在远场条件下测量场强一致性和重复性较好，测量误差较小。 在远场条件下测试距离 d 应满足下列情况： a) d /2, 如 E

6、UT 被看作是偶极子天线，则误差为 3dB。 b) d ， 可看作是平面波，如 EUT 被看作是偶极子天线，则误差为 0.5dB。 c) d 2D2/， D 为 EUT 的最大尺寸，该条件仅适用于 D 的情况。 在 30MHz1000MHz 频率段， 为 10m0.3m, d=3m、10m、30m 时都符合上述远场条件。 国内暗室绝大部分只能进行 3m 法测试,而标准上给出的限值很多都是针对 10m 法测试 的,所以应该将它们转换为 3m 法的限值,转换公式为： L2 L1 (d1/d2)或 L2 (dB) L1 (dB)+ 20lg(d1/d2) 式中 L1和 L2分别为测试距离为 d1 和

7、 d2时的辐射限值,例如 GB9245 中仅规定了信息技术 设备在 10m 测量距离处的辐射骚扰限值，由此可转换为 3m 处限值，如表 1 所示。表 1 B 级 ITE 在 10m 和 3m 处的辐射限值准峰值限值 dB(V/m)频率范围（MHz） 10m3m 302303040 23010003747一般不同频率段的限值是不一样的，过渡频率点应该采取较低的限值，表 1 中 230MHz 的限值应取较低值：30dB(V/m)（10m 法） ，40dB(V/m)(3m 法)。 在确定测试距离时常遇到起始点和终止点的问题，起始点是被测设备（EUT）的边框， 这在标准上有明确的规定。终止点应该在天线

8、的什么部位？当天线是对称振子天线或双锥天线时，终止点在天线的中间部位。当天线是喇叭天线时,终止点应为喇叭口。但当天线是 对数周期天线和混合宽带天线时，终止点就不好确定，标准中也没有明确规定。对数周期 天线，根据其工作原理，在频率较高时是短振子起作用， ；频率较低时是长振子起作用。如 果把终止点定在对数天线的顶端，则高频测量时距离约为 3m，而低频测量时距离偏移较大。 由于天线接收的场强 Ef/d，而由距离引起的测量误差为Efd/d2，显然对于同样的 距离偏移，频率越高，产生的场的测量误差就越高，所以笔者认为终止点放在对数周期天 线的顶端比较合适。如果天线上已有天线中心的标记，则终止点放在天线中

9、心的标记处。 由于达标测试是测量 EUT 可能辐射的最大值，所以 EUT 应放在转台上（可 360旋 转）以便寻找 EUT 的最大骚扰辐射方向。台式 EUT 离地面高度通常为 0.8m，立式 EUT 则直接放置地面，接触点与地面应绝缘。接收天线的高度应该在 14m（如测试距离为 3m 或 10m）或 26m（如测试距离为 30m）内扫描，记录最大辐射场强。EUT 的辐射电磁波到达天线有两条途径，如图 2 所示。一条是直达波，一条是通过地面的反射波，天AEBE线接收到的总场强为直达波和反射波的矢量和，即BAEEE由于二条路径长度不同，电磁波到达天线所需时间不同，因此和有一定相位差 ，AEBE总场

10、强与 有关。如果和同相，则AEBE两者相加，总场强最大；如果和反相，AEBE则两图 2 辐射电磁波的直达波和反射波 者相减，总场强最小。与天线高度有 关，当接收天线在 14m 之间移动时，接收到的场强也以驻波方式变化，波峰和波谷间的高度 差约为 /2，因此可以保证在 30MHz 仍能找到最大场强。 由于骚扰场强的水平极化分量和垂直极化分量是不同的，所以测量时应把天线水平放 置测水平极化分量，垂直放置测垂直极化分量。垂直放置时天线的最低端离地应大于 25cm,以 免影响天线的性能。整个测试系统是同轴传输系统，应该保持阻抗匹配，即天线的阻扰、 同轴电缆的特性阻抗和干扰测量仪的输入阻抗都应相等，一般

11、为 50。阻抗不匹配将引起 反射，从而影响读数的准确性。目前自动化的 EMI 测试系统己普遍使用，测量仪、天线塔、 转台都用 GPIB（IEEE-488）接口连接，由计算机控制，进行自动测试、数据处理和报告生 成。(2) 骚扰测量仪骚扰测量仪 骚扰测量仪实际上是一台超外差式选频电压表。骚扰波形通常是由很多频率组成的， 骚扰测量仪可用来测量这些频率的电压幅值。图 3 是其电路方框图。 其电路结构类似于半导体收音机。测量时先将测量仪调谐，对准某个频率 fi。该频率 经高频衰减器和高频放大器后进人混频器，与本地振荡器的频率 fl混频，产生很多混频信 号。经过中频滤波器以后仅得到中频 f0flfi。中

12、频信号经中频衰减器、中频放大器后，由包络检波器进行包络检波，滤去中频得到其低频包络信号 A（t）。A（t）再进一步进行加 权检波，加权可根据需要获得 A（t）的峰值（Peak） 、有效值（rms） 、平均值（Ave）或准 峰值（QP） ，这些值经低频放大后可推动电表指示。测量前如果用校准信号发生器的信号 进行预先校准， 则可以直接读数。骚扰信号的读数等效于正弦信号的有效植。图 3 骚扰测量仪的电路框图由于很多骚扰都是脉冲性的，所以骚扰测量仪应能测量脉冲信号，这是它与一般电压 表的不同之处。设输人信号是幅度为 A、宽度为、周期为 T 的脉冲信号。由图 3 可见其 中频信号波形（b）点为载波频率为

13、中频 f0的调幅信号，其包络幅度为 2AGB，G 为中 频放大器和以前各级电路的增益，B 为中频带宽；包络主瓣宽度为 2/B，两个主瓣之间间隔 为 T包络检波器后的波形（c）点只不过是滤去中频载波后的中频包络。由于包络的宽 度和幅度都与中频带宽 B 有关，因此测量仪的中频带宽一定要有统一的规定 否则对于同 一脉冲信号，由于中频带宽不同，测量结果可能不同，这是与仅能测量正弦波的电压表的 一个不同之处。 对同一个脉冲输人信号的中频输出波形进行不同形式的加权检波，可能得到不同的值， 一般包络的峰值准峰值有效值平均值。骚扰测量中的发射限值（即标准允许的最大 骚扰发射量）绝大多数都是以准峰值形式规定的，

14、因为准峰值可以反映人耳或人眼对脉冲 骚扰的响应，当脉冲很快上升时，人耳不能立即反应，当脉冲跌落后，人耳的感觉仍有滞 留效应。加权检波的形式是由检波电路的充放电时间常数决定的，充电慢、放电快得到的 加权值就越低，所以对准峰值的充放电时间也要有统一规定。这是与仅能测量正弦波的电 压表的又一个不同之处，因为对于正弦波输人信号，其中频输出波形的包络的峰值、准峰 值、有效值、平均值都是相等的。 图中（d）点的波形是准峰值加权波形， （e）点是电表读数。由于电表具有一定的惯性 （即电表机械时间常数）所以电表读数将受一定影响，因此标准规定电表应处于临界阻尼状态，并具有确定的机械时间常数。虽然现在大多使用数字

15、化电表，该指标仍然保留，只 要在 A/D 变换器后加一个二阶低通滤波器即可。 由于骚扰测量仪以测量脉冲信号为主，脉冲幅度往往很大，所以测量仪还应该具有较 大的过载能力，以免把脉冲顶部削掉。 综上所述，骚扰测量仪必须具有统一的中频带宽、检波器充放电时间常数、电表机械 时间常数和过载系数，这样才能保证在测量同一脉冲信号时得到一致的结果。表 2 为 GB/T6113.1 规定的骚扰测量仪指标。其中各频率段的范围为：A 频段9150kHz； B 频段0.1530MHz； C 频段30300MHz； D 频段3001000MHz；表 2 骚扰测量仪的四大类指标频段指标名称ABC 和 D6 分贝处的带宽2

16、00Hz9kHz120kHz准峰值电压表的充电时间常数45ms1ms1ms准峰值电压表的放电时间常数500ms160ms550ms临界阻尼指示仪器的机械时间常数160ms160ms100ms检波器前电路的过载系数（高于使指示器产生最大偏转 的正弦波信号的电平）24dB30dB43.5dB接入检波器与指示仪器之间直流放大器的过载系数（高 于相应于指示仪器满刻度偏转的直流电压电平）6dB12dB6dB为了鉴别骚扰测量仪是否达到了表 2 规定的四大类指标，标准又进一步规定了骚扰测 量仪的绝对脉冲特性和相对脉冲特性。所谓绝对脉冲特性指输人规定的周期脉冲信号时骚 扰测量仪的读数应达到规定的值。绝对脉冲特

17、性见表 3。表 3 骚扰测量仪的绝对脉冲特性频段a（Vs ）b（MHz ）c（Hz）频段a（Vs ）b（MHz ）c（Hz）A13.50.1525C0.044300100B0.31630100D0.0441000100表 3 的含义是：在 A、B、C、D 各频段内，分别输入各自的标准周期脉冲，要求脉冲 的幅度宽度等于 a（Vs），重复频率为 c（Hz），该周期脉冲的频谱至少应该在 b（MHz）以下是均匀的，脉冲信号发生器的源阻抗应和骚扰测量仪输入阻抗相等。对于该 输人信号，骚扰测量仪在该频段的任何频率上的读数都应该等于 60dB（V） 。 所谓相对脉冲特性指输人周期性脉冲信号时，脉冲的重复频率

18、越高，其读数越高，重 复频率低，读数低。当读数不变时输人脉冲的幅度和重复频率的关系应符合表 4 的规定。表 4 中各频段的输入脉冲的相对等效电平，以绝对脉冲特性中的该频段的标准周期脉 冲的幅值为基准（定义为 0dB） 。如果骚扰测量仪的绝对脉冲特性和相对脉冲特性都符合表 3 和表 4 的要求，则说明该骚扰测量仪的四大类指标基本符合表 2 的要求。表 4 骚扰测量仪的相对脉冲特性脉冲的相对等效电平（dB）脉冲的相对等效电平（dB）重复频率 （Hz）A 频段B 频段C 和 D频段重复频率 （Hz）A 频段B 频段C 和 D频段1000-4.510-8.001.0104.01. 010.0 1.51

19、4.0 1.51004.01.00（基准） 0（基准）57.51. 0-603.01.0-213.0 2.020.5 2.026.0 2.0250（基准）-117.0 2.022.5 2.028.5 2.020-+6.51. 0+9.01.0孤立脉冲19.0 2.023.5 2.031.5 2.0骚扰测量仪除了具有准峰值测试功能外，一般还具有峰值和平均值测试功能，峰值检 波器的放电时间常数(TD)和充电时间常数（TC）的比值要远远大于准峰值检波器，各项段 的 TD/TC 值如表 5 所示。表 5. 骚扰测量仪峰值测量时的指标频段ABC 和 DTD/TC1.891041.251061.67107

20、 B6带宽100300Hz810kHz100500kHz优选带宽200Hz9kHz120kHz峰值测量时中频带是可以选择的，其选择范围和优选值如表 5 所示，在给出骚扰电平 时应标明所选带宽。对于非重叠骚扰，指中频段输出波形中的各个主瓣不重叠，见图 3 中 （b）点波形，由于峰值测量结果和带宽成正比，所以测量结果也可用对于 1MHz 带宽的归 一化值 V1MHz (dB/MHz)来表示。V1MHz (dB/MHz)(dB)+20lg 1MHz/Bimp 式中 Bimp为脉冲带宽,与 6dB 带宽 B6 的关系为 Bimp =1.05 B6。(dB)为使用 Bimp 带宽时的峰值测量读数, 20

21、lg 1MHz/Bimp为 1MHz 和 Bimp的比值的对数。峰值测量所需的过 载系数比峰值测量小的多，检波器前电路的过载系数只需比 1 稍大些即可。 峰值测量时的绝对脉冲特性的含义和准峰值测量是相同的，只不过输入的标准脉冲强 度不同，标准规定为脉冲幅度宽度=1.4/Bimp(ms), Bimp单位为 Hz ,具体数值见表 6。 对于标准脉冲输入,测量仪在该频段上的任何频率上的测量结果均应该等于 60dB( )。骚扰测量仪用于平均值测量时，带宽的选择同峰值测量方法。检波器前电路对于脉冲重复频率为fPR 的脉冲过载系数应该为 Bimp/fPR，但是实际上当fPR很低时，接收机不可能 提供足够的

22、过载系数。平均值测量时要求的绝对脉冲特性和峰值基本一样,但各频段的重复 频率不同，即输入标准强度为 1.4/Bimp(ms),重复频率为频段：25Hz;B 频段： 500Hz;C 和 D 频段:5KHz。对于标准脉冲输入,测量仪在该频段上的任何频率上的测量结果 均应该等于 60dB( )。表 6 峰值测量时的绝对脉冲特性频段脉冲重复频率(Hz)脉冲强度 （m s）脉冲带宽 Bimp （z）峰值与准峰值 表头指示比A256.67x10-30.21x1036.1B1000.148x10-39.45x1036.6 C 和 D1000.011x10-3126.0x10312骚扰测量仪可以进行准峰值测量

23、、峰值测量和平均值测量。当输入信号是正弦波时， 无论用何种方式测量，得到的读数都是相同的，等于该正弦波的有效值，精度应优于 2dB。但是如果输入的是周期脉冲信号，则三种测量方法得到的读数是不一样的，其结果 如表 7 所示。表 7 峰值、准峰值和平均值测量的结果比较信号类型峰值测量准峰值测量平均值测量正弦波EEE周期脉冲Bimp2BimpP()2fPR2表中 E正弦波的有效值； 脉冲强度，等于脉冲幅度脉冲宽度，单位：mS Bimp脉冲宽度；Bimp=1.05B6 fPR脉冲重复频率； P()准峰值检波效率，与检波器的充、放电时间常数、脉冲重复频率和带宽有 关，P()1。由表 7 可知，峰值测量结

24、果准峰值测量结果。表 6 中列出了输入标准脉冲，在标准 宽带情况下峰值与准峰值表头指示之比值。表 8 列出了具有相同带宽的准峰值和平均值表 头指示之比值，由表可知，准峰值平均值。对于规则的周期性脉冲可以根据表 7 来进行 峰值、准峰值、平均值之间的转换。但是一般骚扰都是随机的，很难进行彼此间的换算， 因此有些标准同时规定了发射测量的准峰值限值和平均值限值。表 8 在相同带宽条件下准峰值和平均值表头读数之比值脉冲重复频率（Hz）频段 25100100010000A12.44.5-B-32.917.4- C 和 D-50.138.120.8在准峰值测量时，如想要在某个频率点得到较稳定的测量值，则测

25、量时间应大于检波 器充放电时间和电表机械时间常数之和，并且测量不止一个周期，所以一般准峰值测量时 间要求比较长。如果测量仪具有扫频测量功能，则设置的扫描时间应符合表 9 的规定。在 实际测量中，往往先用峰值进行全频段测量，然后再对超过限值的频率点进行峰值测量， 这样可以大大节省测量时间。表 9 最小扫频时间频段峰值检波准峰值检波A（9150kHz）100ms/kHz20s/kHz B（0.1530MHz）100ms/MHz200s/MHz C 和 （301000MHz）1ms/MHz20s/MHz综上所述骚扰测量仪由于规定了四大类指标和二个脉冲特性，所以可以测量脉冲信号 和正弦信号，在测量正弦

26、信号时无论采用哪一种检波方式，结果都是一样的。一般的电压 表（包括场强仪）仅能测量正弦波，不能测量脉冲信号。骚扰测量仪目前市场上有二种基 本类型，一种是测量接收机类型，它是单频点测量，灵敏度较高，自动化程度高的可以自 动扫描各频点。另一种是频谱分析仪类型，可以显示整个频段，但灵敏度稍低些。但是无 论什么类型的测量仪，只有符合 GB/T6113.1 规定的四大类指标和二个脉冲特性后才能进行 EMI 测量。（3 3）测量用天线）测量用天线图 4 EMI 测量用的天线 (a) 双锥天线 (b)对数周期天线 (c)混合宽带天线 (d)喇叭天线 (e)对称振子天线天线用来接收骚扰电磁场，把场强转变成电压

27、，骚扰测量仪测量的是转变后的电压值， 所以测量仪的读数只有加上天线系数后才能得到骚扰场强，如果连接天线和测量仪的同轴 电缆有损耗，则还应加上损耗值，即骚扰场强dB（Vm）测量仪读数dB（V）十天线系数（dB）电缆损耗 （dB）每部天线都有天线系数，该系数与频率有关，曲线一般由天线制造商给出。电磁骚扰测量 中 常用的天线为宽带天线，便于自动化扫频测量。一般用双锥天线（30300MHz）和对数周 期天线（2001000MHz） ，最近又推出把二种天线合二为一的宽带天线（301000MHz） 。 在测量 1GHz 以上的频率时常用喇叭天线，喇叭天线具有很强的方向性。有时 EMI 测量也 用对称振子天

28、线，其长度应该等于被测频率的半波长，由于改变测量频率时需同时改变振 子长度，所以这种天线不适合进行自动化扫频测量。以上这些天线的形状见图 4。（4 4）测试场地）测试场地 标准规定的室外测试场地（开阔场）如图 5 所示，开阔场地至少应该在椭圆范围内没 有任何可能反射电磁波的物体。EUT 和天线放置于椭圆的两个焦点上，骚扰测量仪则放在 椭圆外。地面应铺设金属板或金属栅网，板或网的连接处不应有电不连续点，孔、缝直径 应小于 0.1，为拟测试的最高频率的波长，对于频率为 1GHz，孔、缝直径应小于 30mm。开阔场的环境噪声越小越好，至少应比标准规定的 EUT 骚扰限值低 6dB。但是由于工业无线电

29、噪声的日益严重和无线电业务的广泛使用，实际上已很难找到一块无电磁噪声 的净土，所以提出了在屏蔽室内进行测试的方案。图 5 开阔场地的要求 图 6 组合吸波材料屏蔽室的四周由全属体包围，可良好隔离室内外的电磁场，一般拼装式的钢板屏蔽室 屏蔽效能可达到一 70dB 以上（10kHz 磁场）以及一 100dB 以上（200kHz18GHz） 。但是 EUT 发出的电磁波将在各个金属面上发生反射和多次反射，到达接收天线的场强是直达波 和所有这些反射波的矢量和，因此情况十分复杂，天线或 EUT 的位置稍有变化，测量结果 就会有很大的不同。此外屏蔽室相当于一个矩形波导谐振腔，存在很多谐振频率，其表达 式为

30、（MHz）222)()()(150hn lmkfi式中、l、h 分别为屏蔽室的宽、长、高，单位为 m。k、m、n 取 0、1、2，分别为 横电波 Tekmn沿着宽、长、高的场的半个正弦波的数目，取不同 k、m、n 就可以求得屏蔽 室内存在的不同的固有谐振频率。如果被测辐射源的频率恰好等于屏蔽室的固有谐振频率， 则引起谐振，幅值加大，从而带来很大的测量误差。在屏蔽室内测量 EMI 常可能获得高达 2030dB 的误差。减少反射的方法是在屏蔽室的四壁和天花板上挂吸波材料，使到达这些 面的电磁波被吸收，从而使屏蔽室变成半电波吸波暗室，所谓“半”指地而不铺吸波材料， 仍是反射面，因此半吸波暗室可以模拟

31、室外的开阔场地。 金属板产生反射的原因是金属板的波阻抗比空气的波阻抗小得多，电磁波由空气入射 到金属板时由于阻抗不匹配而产生反射。吸波材料夹在空气和金属板之间，使波阻抗逐渐 过渡从而减小反射。吸波材料通常用泡沫尖劈型介质材料，在碳胶液中渗透碳，使其尖端 的波阻抗等于空气波阻抗，然后逐渐减小。由于渗了碳，吸波材料可以把进人内部的电磁 波以热量形式耗散。尖壁长度越长，频率越高，吸波性能就越好。一般长度为l的尖劈材 料，其能够吸收的最低频率的波长为l4。为了缩短尖劈长度。节省所占空间，同时又能 保持其低频吸收性能，常在尖劈后面放铁氧体瓦，做成组合式吸波材料，如图 6 所示。由 于技术的发展目前 30

32、MHz1000MHz 的电波暗室可以完全用铁氧体瓦作吸波材料，不需任何 泡沫尖劈材料。在 1000MHz 以上，仍需应用组合式吸波材料。半电波吸波暗室作为开阔场 地的取代场地已被标准采纳，目前广泛使用的有 3m 法和 10m 法暗室。应该指出的是当对电 波暗室中测量的数据有争议时，仍应以开阔场地的测量为依据。1.1.1.21.1.1.2 1GHz1GHz18GHz18GHz 频率段的辐射发射测试频率段的辐射发射测试 1GHz18GHz 频率段的辐射发射测试一般使用全电波暗室，现以工科医（ISM）设备为 例说明。由于试验场地是自由空间，只有直达波，没有反射波，所以接收天线可以设置在 与 EUT

33、同一高度上，不必上下移动。但是转台仍需 360 度转动，以获得最大值。测试距离 为 3 米。天线应采用小口径定向天线，水平和垂直二种状态都要测试。测量采用频谱分析 仪，因为工科医（ISM）设备在运行期间工作频率可能会有明显变化，所以采用全景分析 比较适宜。频谱分析仪应设在最大保持方式和对数 dB 显示方式。测量结果用电场强度的峰 值或平均值表示（不用准峰值） 。峰值测量时采用 1MHz 的分辨率带宽和视频带宽，平均值 测量时仍采用 1MHz 的分辨率带宽，但是视频带宽应大大缩小至 10Hz，相当于加入一个低 通滤波器。1.1.1.31.1.1.3 30MHz30MHz18GHz18GHz 频率

34、段的辐射发射替代法测试频率段的辐射发射替代法测试 辐射发射测试时,测量天线接收到的骚扰强场包括两个部分,一部分是 EUT 内部的导线 和电路直接通过机箱壳体的缝隙向外的辐射,称壳体辐射，另一部分是由外接电缆引出的共 模电流辐射。替代法测试的目的是仅仅测试 EUT 的壳体辐射,所以要求拆除所有可以拆卸的 电缆,不能拆卸的电缆上要加铁氧体磁环,并放在不会影响测量结果的位置上。 图 7 所示为替代法测试的方法和布置。首先用半波振子天线 A 和测量接收机测量出 EUT 的最大骚扰值，然后用半波振子天线 B 替代 EUT。调节信号发生器输出功率，直至测量接 收机达到同样的值。记录替代天线 B 的输入端功

35、率，即为 EUT 的壳体辐射功率。 由于采用替代法，所以对试验场地的要求比较宽松,只要求替代天线 B 在各方向上移动 10cm，测量值变化不超过1.5dB 既可。合格的开阔场地、半波暗室和全电波暗室都符 合上述要求，都可以进行替代法测试。 测试天线 A 的高度 h 应和 EUT 中心的高度相同，只要求 h1m，测试天线 A 也不需上下 移动。但要求 EUT 在常规放置位置和 90o翻转位置上分别旋转翻 360o，以便寻找 EUT 的最 大骚扰值。 测试距离 d 虽然没有明确要求，但最好还应符合远场条件。d 的起始点为 EUT 的几何中 心，终止点为测量天线 A 的天线中心。替代试验和校准试验时

36、，替代天线 B 应置于 EUT 的 几何中心。 对天线的要求：在 30MHz1GHz 频段，测量天线 A 可采用半波振子天线，也可采用宽 带天线，但替代天线 B 则必须用半波振子天线。1GHz8GHz 都用线性极化的喇叭天线。 替代法的校准很重要。一般水平极化和垂直极化状态都要进行校准。校准时发射天线 B 与测量天线 A 平行放置，对于每个频率点，都要记录发射天线的输入功率和测量接收机 的接收电压的关系曲线，找出校准系数 K（f） 。以后测试时就可以直接将测到的最大骚扰 电压加入校准系数 K（f）后得到壳体辐射功率，不必再做替代试验。图 7 辐射发射的替代法测试1.1.1.41.1.1.4 9

37、KHz9KHz30MHz30MHz 频率段的磁场辐射发射测试频率段的磁场辐射发射测试 9KHz30KHz 频段用环型天线测量 EUT 辐射的磁场分量。测量方法有两种：一种是大 环天线（LLA）法，见图 8；一种是远天线法。采用何种方法主要是由 EUT 的尺寸决定的， 例如对于工科医（ISM）设备，国标 GB4824 规定，直径为 2m 的 LLA 可测量的最大设备其对 角线尺寸不应超过 1.6m。大环天线法比较好，因为 EUT 的三个正交磁偶极距的磁场分量都 可以测量，三个环上都有电流探头，测量结果用大环上的磁感应电流 dB(A)表示。大环 的标准直径为 2m，也可用 1、1.5、3 和 4m

38、 直径的大环，但结果都应转换到 2m 大环上，以 便和标准规定的限值比较。大环天线（LLA）测量系统应使用规定的标准天线进行校准，所 以大环法也可以视做某种替代法，即 EUT 的磁场辐射强度等效于标准天线的辐射强度。如 果 EUT 太大无法使用 LLA 法，则应采用远天线法。例如国标 GB4824 规定，尺寸超过 1.6m 的家用感应炊具的辐射磁场测量，使用直径 0.6m 的单小环天线，测量距离 3m。单小环天 线垂直地面放置，最低部高于地面 1m（典型值） ，所以测量得到的是环天线处的磁场的水 平分量，但是由于测量处于近场条件，地面又有反射，所以测量所得的值仍然反映了 EUT 的水平和垂直偶

39、极距的情况。图 8 大环天线（LLA）法测量 EUT 辐射的磁场分量1.1.1.51.1.1.5 辐射发射测试方法的一些新发展辐射发射测试方法的一些新发展 （1）EUT 的辐射发射测试可以在上述试验场地进行,目前又开发了一些新的试验场地, 例如 TEMCELL,G-TEMCELL,混响室等等。开发这些新场地的初试目的是为了抗扰度测试,可 以在同样的功率输入条件下产生更大的骚扰场强，但是在配备一定的软件之后也可以进行 辐射发射测试。应注意的是：同一 EUT 在各种不同类型的场地所测得的辐射量之间的转换 是相当困难的，因为各种场地中的电波传播模式不同,开阔场地和半电波暗室是半自由空间,全 电波暗室

40、是自由空间，TEMCELL 和 G-TEMCELL 是导波系统,混响室则是扰模系统，所以国际 上正在讨论的标准中，各种场地的测试结果都采用各自的骚扰限值。 （2）另一个应注意的动向是 APD(幅度概率分布)的使用。上述的测量结果一般用峰值、 准峰值、平均值或有效值来表示，目前提出用 APD 表示。测量骚扰的目的是为了保护广播、 电视、通信系统和其它电子设备的正常运行；准峰值反映了人的耳朵和眼睛对干扰的主观 感觉；通信系统和电子设备根据信噪比来要求电磁环境，这里的噪声常用有效值、平均值、 峰值等表示。这些量对评价模拟系统是有效的，但是很难与误码率建立联系。随着社会的 进步，数字系统已大大发展，而

41、数字系统是用误码率来评价系统性能的，所以提出了 APD。APD 测量也是针对频率点进行的，APD 分析仪连接在骚扰测量仪（测试接收机或频谱仪）的中频包络检波输出端， （见图 3 中 C 点的波形） 。对中频包络分层测量，各层幅度对 应于接收机输入端的电平。APD 分析仪的结构有二种。一是用比较器+计数器，比较器数即 分层数。二是使用 A/D 变换器+计数器+存储器，分层数即 A/D 变换器的分辨率，例如 8 位 A/D 变换器可有 256 层。 APD 的定义为：幅度超过某个电平的时间概率的累积分布。 APD 测量结果如图 9 和图 10 所示，横轴是层电平，纵轴是幅度超过某层电平的概率。 由

42、曲线可知超过低电平层的概率大，超过高电平层的概率小。骚扰越强，曲线向右移动。图 9 用 APD 作符合性测试的方法一图 10 用 APD 作符合性测试的方法二图中 APD 定义的限值点有二个参数：电平限值 Elimit和概率限值 Plimit。用 APD 作符合性 测试时有二种方法。方法一（如图 9 所示）：确定 Plimit,测量 Plimit条件下的电平 E。如果 E Elimit则判定合格，图 9 中曲线 A,B 不合格，曲线 C 合格。方法二（如图 10 所示）： 确定 Elimit，测量超过 Elimit的概率 P。如果 P Plimit，则判定合格，图中曲线 A，B 不合 格，曲线

43、 C 合格。 以下讨论 APD 和通信接收抗误码率 BER 之间的关系，由此可导出 APD 限值的确定方法。 首先测出通信接收机的误码率 BER，测试方法见图 11。测量结果见图 12，横轴为接收到的 有用信号电压 U，纵轴是误码率。图 12 中最右边曲线为没有 EUT 干扰时的误码率。接收到 的有用信号越大，误码率越小。右边 4 条曲线是 EUT 发出不同强度干扰时的误码率。干扰越大，曲线越右移。由图 12 可知，在确定误码率为条件下，有 EUT 干扰时必须增加210有用信号强度 U，在可接受的性能降低的极限情况下需增加U。然后再用频谱仪和 APD 分 析仪测量 EUT 干扰的 APD 值。

44、测量方法见图 13。测量结果见图 14，横轴为干扰电压，纵轴 是概率。最左边曲线是 EUT 不工作情况，右边 4 条曲线是 EUT 发出不同强度干扰时的APD。由图 14 可知当概率确保在条件下，干扰的层电压增加了V。实验和仿真结果210证明：当误码率和干扰概率相等的情况下，测误码率时 U 的增加量U 和测 APD 时干扰 V 的增加量V 有很明显的相关性。因此可以利用这种相关性来确定 APD 的限值点。通常要求通信系统话音传输的 BER 为，数据传输的 BER 为。由此可规定 APD 的概率限210410值 Plimit分别为,。再根据二者的相关性，由图 14 中的V,得出与 Plimit

45、210410和相应的两个电平限值 Vlimit值。210410图 11 通信接收机误码率 BER 的测试方法图 12 通信接收机误码率和接收到的有用信号的测试结果图 13 用频谱仪和 APD 分析仪测量 EUT 干扰的 APD 值图 14 EUT 干扰的 APD 值测量结果1.1.2 骚扰的传导发射测试传导发射测试是测量受试设备（EUT）通过电源线或信号线向外发射的骚扰。根据骚 扰的性质，传导骚扰测试可分为连续骚扰电压测量、骚扰功率测量、断续骚扰喀呖声测量、谐波电流测量、电压波动和闪烁测量。1.1.2.11.1.2.1 连续骚扰电压测试连续骚扰电压测试 连续骚扰电压测量主要测量 EUT 沿着电

46、源线向电网发射的骚扰电压，测量频率为 0.1530MHz。测量一般在屏蔽室内进行。测量时需要在电网和 EUT 之间插入一个人工电源 网络（LISN 或 AMN） ，其原理如图 15 所示。AMN 的作用是隔离电网和 EUT，使测到的骚 扰电压图 15 人工电源网络基本结构 图 16 50/50H 的 V 型 AMN图 17 150 的 型 AMN 图 18 台式设备的传导骚扰测量布置图 仅是 EUT 发射的，不会有电网的骚扰混入。另一作用是为测量提供一个稳定的阻抗，因为 电网的阻抗是不确定的，阻抗不一样 EUT 的骚扰电压值也不相同，所以要规定一个统一的 阻抗，通常为 50。AMN 实际上是个

47、双向低通滤波器，电网中的骚扰由 50H 和 1.0F 的滤波器滤掉，不能进人骚扰测量仪，而 EUT 发射的骚扰由于 50H 滤波器的阻挡不能 进人电网，只能通过 0.1F 电容进入骚扰测量仪。测量仪的输入阻抗是 50，所以 EUT 骚扰的负载阻抗约等于 50。对于 50Hz 的工频电源，仍然可以通过 AMN 向 EUT 供电。 图 15 中的 AMN 仅是一种基本结构，由基本结构可以组成 V 型 AMN，用于测量电源中相 线地线和零线地线的不对称骚扰电压，见图 16。也可组成 型 AMN，除了测量线 地间的不对称骚扰电压外还可以测量相线零线间的对称骚扰电压，见图 17。测量时 EUT 和 AM

48、N 的布置、连接线的长度和走向等都应按标准规定的要求进行。AMN 外壳要良好接 地，否则将影响电网和 EUT 之间的隔离。图 18 为台式设备的传导骚扰测量布置图。1.1.2.21.1.2.2 连续骚扰的功率测试连续骚扰的功率测试当测量频率升高到 30MHz 以上时，人工电源网络 AMN 内的电感、电容器分布参数影 响加大，使其不能起到良好的隔离和滤波作用；所以应采用功率吸收钳进行测量。功率吸 钳的结构如图 19（a）所示。图 19 30300MHz 连续骚扰的功率测试 （a）功率吸收钳的结构 (b) 测量布置其中 C 是电流探头，包括铁氧体环和探测线圈，作用是测量电源线上的骚扰共模电流。D 是铁氧体环组，作为骚扰共模电流的稳定负载，吸收骚扰功率，并用于隔离 EUT 和电网。 如果在 50MHz 以下铁氧体环组 D 不能充分起到射频隔离作用，则应在电网端再加一个辅 助吸收钳 F，它也是由铁氧体环组成。E 也是铁氧体环组，用于吸收外场在电流探头引出 电缆上产生的共模电流，以免影响测量结果。测量布置如图 19（b）所示，测试应在屏蔽 室内进行，电源线长度应大于 6m，即大于 30MHz 的半波长加上吸收钳的长度。对于每一 个测试频率点，吸收钳都应沿着电源线移动，找出最大值，因为共模电流在导线上是以