电磁兼容测量技术

1、电磁场与电磁兼容 按照标准，进行电磁兼容测试的必要性 保证电磁环境满足社会发展的需要保证电磁环境满足社会发展的需要 人们比以往重视电磁辐射对人体的影响人们比以往重视电磁辐射对人体的影响 电磁频谱有限，需求日益增加电磁频谱有限，需求日益增加 为电子产品可靠的工作提供保证为电子产品可靠的工作提供保证 保证产品在规定的条件下，可以正常工作保证产品在规定的条件下，可以正常工作 电子产品成问题电子产品成问题 铁路安全问题铁路安全问题 第1页/共64页 电磁场与电磁兼容 基础标准基础标准 电磁兼容标准电磁兼容标准 通用标准通用标准 产品标准产品标准 被引用到被引用到 被引用到被引用到 第1节 电磁兼容标准

2、体系 第2页/共64页 电磁场与电磁兼容 标准编号的识别 国家或组织国家或组织 制订单位制订单位 标标 准准 编编 号号 IEC CISPR CISPR Pub. IEC TC77 IEC 欧共体欧共体 CENELEC EN 美国美国 FCC FCC Part , MIL-STD. 日本日本 VCCI VCCI 中国中国 质量技术监督质量技术监督 局局, 国防部门国防部门 GB - GJB - 第3页/共64页 电磁场与电磁兼容 典型电磁兼容试验项目 辐射发射辐射发射（电场、磁场）（电场、磁场） 传导发射传导发射（骚扰电压、骚扰功率、电源谐波）（骚扰电压、骚扰功率、电源谐波） 辐射抗扰度辐射抗

3、扰度（电场、磁场）（电场、磁场） 静电放电静电放电（接触放电、空气放电、间接放电）（接触放电、空气放电、间接放电） 传导抗扰度传导抗扰度（射频场感应、电快速脉冲、浪涌，脉冲（射频场感应、电快速脉冲、浪涌，脉冲 磁场、工频磁场、电压暂降和短时中断）磁场、工频磁场、电压暂降和短时中断） 第4页/共64页 电磁场与电磁兼容 第2节 电磁骚扰发射测试 测试仪器和设备测试仪器和设备 测试场地测试场地 测量用天线、测量接收机测量用天线、测量接收机 人工电源网络人工电源网络 功率吸收钳功率吸收钳 电流环电流环 测试方法测试方法 如何测得最大辐射如何测得最大辐射 如何保证测量结果的一致性如何保证测量结果的一致

4、性 第5页/共64页 电磁场与电磁兼容 电磁兼容试验场地 电磁发射试验电磁发射试验 敏感度或抗扰度试验：敏感度或抗扰度试验： 开阔场（民用标准开阔场（民用标准） 屏蔽暗室屏蔽暗室(半无反射室半无反射室) 可在普通环境中，但可在普通环境中，但 是注意对周围设备的是注意对周围设备的 影响影响 第6页/共64页 电磁场与电磁兼容 开阔场地要求 长长 轴轴 20 米米 椭圆区内无金属物体椭圆区内无金属物体 金金 属属 地地 平平 面面 短短 轴轴 17.32 米米 天线与受试件距离天线与受试件距离 10 米米 不同的天线在不同的天线在14米高度内变化，找出各种极化方向下的最强辐射值米高度内变化，找出各

5、种极化方向下的最强辐射值 受试件放在受试件放在0.8米高的木桌上米高的木桌上 第7页/共64页 电磁场与电磁兼容 开阔场实景 马达驱动高度马达驱动高度 扫描天线杆扫描天线杆 天天 线线 EUT防雨棚防雨棚 转转 台台 和和 桌桌 子子 金属网地面金属网地面 椭椭 圆圆 区区 内内 没没 有有 其其 它它 物物 体体 第8页/共64页 电磁场与电磁兼容 EMC电波暗室 高度扫描天线杆 天线 金属地板 转台上的受试件 第9页/共64页 电磁场与电磁兼容 电磁兼容试验室的结构 带风扇的通风板带风扇的通风板 主室主室 辅助室辅助室2 辅助室辅助室1 可拆卸的滤波板或观察窗可拆卸的滤波板或观察窗 射频测

6、试仪器柜射频测试仪器柜 电源滤波器电源滤波器 屏蔽门刀口结构屏蔽门刀口结构 第10页/共64页 电磁场与电磁兼容 归一化场地衰减（NSANSA） NDirectSiteTRTOT AVVAFAFAF AFAFT T 发射天线的天线系数发射天线的天线系数 AFAFB B 接收天线的天线系数接收天线的天线系数 AFAFTOT TOT 互阻抗修正因子（互阻抗修正因子（dB)dB) V Vdirect direct 收发天线直接连接所测电压收发天线直接连接所测电压 V Vsite site 使用收发天线所测电压使用收发天线所测电压 第11页/共64页 电磁场与电磁兼容 NSA的测试过程 第12页/共6

7、4页 电磁场与电磁兼容 NSA的测试过程 第13页/共64页 电磁场与电磁兼容 测量接收机 第14页/共64页 电磁场与电磁兼容 测量接收机方框图及时域特性 第15页/共64页 电磁场与电磁兼容 测量接收机的三大组成部分 线 性 放 大 电 路指 示 电 表检 波 器 第16页/共64页 电磁场与电磁兼容 线性放大电路 放大 选频-通频带 线性 放大电路指示电表检波器 第17页/共64页 电磁场与电磁兼容 包络检波电路：将中频噪声电压检波 成直流或缓慢变化的电流。 线 性 放 大 电 路指 示 电 表 检 波 器 第18页/共64页 电磁场与电磁兼容 指示电表：显示检波器解调的结果 线 性 放

8、 大 电 路 指 示 电 表检 波 器 第19页/共64页 电磁场与电磁兼容 测量接收机的四大指标测量接收机的四大指标 中频带宽（包络幅度：中频带宽（包络幅度：2A2AGBGB；宽度：；宽度：2/B2/B） 检波器充放电时间常数检波器充放电时间常数 电表机械时间常数电表机械时间常数 过载系数过载系数 测量接收机的绝对脉冲特性和相对脉冲特性测量接收机的绝对脉冲特性和相对脉冲特性 第20页/共64页 电磁场与电磁兼容 (1) (1) 脉冲强度：为某一脉冲电压对时间积分的面积脉冲强度：为某一脉冲电压对时间积分的面积 (2) (2) 带宽带宽 （B Bn n）：低于响应曲线中点某一规定电平处，测）：低

9、于响应曲线中点某一规定电平处，测 量接收机总选择性曲线的宽度。用符号量接收机总选择性曲线的宽度。用符号B Bn n 表示。表示。n n 表示规表示规 定电平的分贝数。例如定电平的分贝数。例如B B6 6 表示表示6dB 6dB 处带宽处带宽 (3) (3) 脉冲带宽（脉冲带宽（B Bimp imp）：测量接收机对规定脉冲产生响应的 ）：测量接收机对规定脉冲产生响应的 等值带宽。当耦合变压器处于临界状态时，等值带宽。当耦合变压器处于临界状态时，B Bimp imp=1.05B =1.05B6 6。 (4) (4) 充电时间常数（充电时间常数（TcTc）：从恒定正弦波电压加到检波级）：从恒定正弦波

10、电压加到检波级 的输入端瞬间起，到检波器输出电压达到其终值的的输入端瞬间起，到检波器输出电压达到其终值的6363为为 止，所用的时间止，所用的时间 (5) (5) 放电时间常数（放电时间常数（TdTd）：从移去加在检波级输入端的恒）：从移去加在检波级输入端的恒 定正弦波电压的瞬间起，到检波器的输出电压降至其初始定正弦波电压的瞬间起，到检波器的输出电压降至其初始 值的值的3737为止，所用的时间为止，所用的时间 (6) (6) 过载系数：电路对稳态响应偏离理想线性不超过过载系数：电路对稳态响应偏离理想线性不超过 1dB 1dB 时的最高电平与指示器满刻度偏转指示所对应的电平之比时的最高电平与指示

11、器满刻度偏转指示所对应的电平之比 第21页/共64页 电磁场与电磁兼容 第22页/共64页 电磁场与电磁兼容 绝对脉冲特性 输入规定的周期脉冲信号时，测量接收机的读数所应达到的规定的值输入规定的周期脉冲信号时，测量接收机的读数所应达到的规定的值 第23页/共64页 电磁场与电磁兼容 相对脉冲特性 输入周期脉冲信号时，脉冲的重复频率越高，读数越高，反之亦然。当读数不变时，输入周期脉冲信号时，脉冲的重复频率越高，读数越高，反之亦然。当读数不变时， 输入脉冲信号的重复频率和幅度之间所满足的关系输入脉冲信号的重复频率和幅度之间所满足的关系 第24页/共64页 电磁场与电磁兼容 第25页/共64页 电磁

12、场与电磁兼容 测量电磁干扰的天线 第26页/共64页 电磁场与电磁兼容 双锥天线 第27页/共64页 电磁场与电磁兼容 对数周期天线 第28页/共64页 电磁场与电磁兼容 辐射发射测试方法 距离距离 EUTEUT高度高度 找最大值找最大值 天线水平垂直两种极化天线水平垂直两种极化 天线天线1-41-4米扫描米扫描 转台转台360360旋转旋转 覆盖全频段（覆盖全频段（30MHz-1000MHz30MHz-1000MHz） 第29页/共64页 电磁场与电磁兼容 辐射发射测试测试方法 EUT 旋转找最大面旋转找最大面 0.8m 1 4m 1、3、10、30 米米 屏蔽墙屏蔽墙 测试仪测试仪 第30

13、页/共64页 电磁场与电磁兼容 传导发射测试 传导发射测试所用设备传导发射测试所用设备 人工电源网络（人工电源网络（AMNAMN）或线性阻抗稳定网络）或线性阻抗稳定网络 （LISNLISN） 测量接收机测量接收机 测试场地测试场地- -屏蔽室屏蔽室 传导发射测试方法传导发射测试方法 人工电源网络的作用和工作原理人工电源网络的作用和工作原理 在屏蔽室内测试的原因在屏蔽室内测试的原因 测量的是共摸干扰还是差摸干扰测量的是共摸干扰还是差摸干扰 频率范围的上限是频率范围的上限是30MHz30MHz 第31页/共64页 电磁场与电磁兼容 电磁屏蔽室 电源滤波器 通风板 电缆接线板 通风板 第32页/共6

14、4页 电磁场与电磁兼容 LISN的电路 射频输出射频输出 射频输出射频输出 注意瞬态高压损坏仪器注意瞬态高压损坏仪器 第33页/共64页 电磁场与电磁兼容 传导发射测试 第34页/共64页 电磁场与电磁兼容 传导发射测试方法 频率范围频率范围 150KHz-30MHz 150KHz-30MHz 或或 10KHz-30MHz10KHz-30MHz L L 和和 N N线分别测线分别测 扫描步长和时间扫描步长和时间 检波方式和最大保持检波方式和最大保持 注意瞬态高压损坏设备注意瞬态高压损坏设备 人工电源网络（人工电源网络（LISN)LISN)的作用的作用 第35页/共64页 电磁场与电磁兼容 骚扰

15、功率测试 骚扰功率测试的必要性骚扰功率测试的必要性 频率测试范围（频率测试范围（30-300MHz30-300MHz） 功率吸收钳结构和原理功率吸收钳结构和原理 测试方法测试方法 测试布置测试布置 测试场地测试场地 测试步骤测试步骤 第36页/共64页 电磁场与电磁兼容 功率吸收钳（Absorbing Clamp） n结构：结构： n1 1）宽带射频电流变换器；）宽带射频电流变换器； n2 2）宽带射频功率吸收体和受试设备引线的阻）宽带射频功率吸收体和受试设备引线的阻 抗稳定器；抗稳定器； n3 3） 吸收套筒，即铁氧体环附件；吸收套筒，即铁氧体环附件； 第37页/共64页 电磁场与电磁兼容

16、吸收钳结构示意图 第38页/共64页 电磁场与电磁兼容 吸收钳实物图 第39页/共64页 电磁场与电磁兼容 电流环-电流探头 电流环结构电流环结构 电流环原理电流环原理 电流环应用电流环应用 第40页/共64页 电磁场与电磁兼容 电流环结构 第41页/共64页 电磁场与电磁兼容 测试结果 第42页/共64页 电磁场与电磁兼容 第43页/共64页 电磁场与电磁兼容 第3节 抗扰度测试 浪涌抗扰度浪涌抗扰度 快速脉冲群抗扰度快速脉冲群抗扰度 静电放电抗扰度静电放电抗扰度 辐射抗扰度辐射抗扰度 传导抗扰度传导抗扰度 抗扰度测试的目的是测试设备承受各种电磁骚抗扰度测试的目的是测试设备承受各种电磁骚 扰

17、的能力，也称为敏感度。扰的能力，也称为敏感度。 第44页/共64页 电磁场与电磁兼容 抗扰度检测的基本原理 第45页/共64页 电磁场与电磁兼容 抗扰度测试中的性能判据 A A：EUTEUT工作完全正常；工作完全正常； B B：EUTEUT工作性能出现非期望的偏离，但骚扰去除后可自动工作性能出现非期望的偏离，但骚扰去除后可自动 恢复；恢复； C C：EUTEUT工作性能出现非期望的偏离，但骚扰去除后不能自工作性能出现非期望的偏离，但骚扰去除后不能自 动恢复，需人工干涉才能恢复；动恢复，需人工干涉才能恢复； D D：EUTEUT彻底损坏。彻底损坏。 第46页/共64页 电磁场与电磁兼容 一、辐射

18、电磁场抗扰度试验一、辐射电磁场抗扰度试验 评估评估EUTEUT对来自空间的辐射电磁场的抗扰度对来自空间的辐射电磁场的抗扰度 第47页/共64页 电磁场与电磁兼容 第48页/共64页 电磁场与电磁兼容 第49页/共64页 电磁场与电磁兼容 二、射频场感应的传导抗扰度试验二、射频场感应的传导抗扰度试验 频率范围：频率范围：150kHz80MHz/230MHz 骚扰信号：骚扰信号：80%调幅信号，载波电平：调幅信号，载波电平：1V，3V，10V 耦合方式：耦合方式：CDNCDN直接注入直接注入/ /电磁注入钳电磁注入钳 第50页/共64页 电磁场与电磁兼容 耦合去耦网络耦合去耦网络 没有插入损耗，需

19、要的功率小没有插入损耗，需要的功率小 第51页/共64页 电磁场与电磁兼容 三、静电放电抗扰度试验三、静电放电抗扰度试验 模拟操作人员或物体在接触设备时的放电及模拟操作人员或物体在接触设备时的放电及 物体对邻近物体的放电，以考察被测设备抵物体对邻近物体的放电，以考察被测设备抵 抗静电放电干扰能力。抗静电放电干扰能力。 人体放电是主要的静电放电源人体放电是主要的静电放电源 第52页/共64页 电磁场与电磁兼容 静电放电现象静电放电现象 第53页/共64页 电磁场与电磁兼容 静电放电枪产生的放电电流波形静电放电枪产生的放电电流波形 第54页/共64页 电磁场与电磁兼容 静电放电产生干扰的方式静电放

20、电产生干扰的方式 传导方式：静电放电电流直接进入设备的内部电路造成干扰传导方式：静电放电电流直接进入设备的内部电路造成干扰 辐射方式：静电放电时伴随的急剧变化的电流产生的强场在电路信号环路中感辐射方式：静电放电时伴随的急剧变化的电流产生的强场在电路信号环路中感 应出电压而造成干扰应出电压而造成干扰 第55页/共64页 电磁场与电磁兼容 第56页/共64页 电磁场与电磁兼容 直接放电直接放电 第57页/共64页 电磁场与电磁兼容 间接放电间接放电 第58页/共64页 电磁场与电磁兼容 四、快速脉冲群抗扰度试验四、快速脉冲群抗扰度试验 电快速脉冲群用以模拟感性负载断开时所产生的噪声电快速脉冲群用以

21、模拟感性负载断开时所产生的噪声 用来评估电气和电子设备的供电电源端口、信号和控制端口在受到瞬变脉冲群干扰时的性能。用来评估电气和电子设备的供电电源端口、信号和控制端口在受到瞬变脉冲群干扰时的性能。 第59页/共64页 电磁场与电磁兼容 电瞬变快速脉冲群的试验波形电瞬变快速脉冲群的试验波形 第60页/共64页 电磁场与电磁兼容 电瞬变快速脉冲群抗扰度试验配置电瞬变快速脉冲群抗扰度试验配置 第61页/共64页 电磁场与电磁兼容 五、浪涌抗扰度试验五、浪涌抗扰度试验 模拟雷击带来的干扰影响模拟雷击带来的干扰影响 评价设备遭受电力线路和互连线路上大能量骚扰时的性能。评价设备遭受电力线路和互连线路上大能

22、量骚扰时的性能。 第62页/共64页 电磁场与电磁兼容 浪涌抗扰度试验波形浪涌抗扰度试验波形 第63页/共64页 电磁场与电磁兼容 浪涌抗扰度试验配置浪涌抗扰度试验配置 第64页/共64页 电磁场与电磁兼容 电磁兼容试验场地 电磁发射试验电磁发射试验 敏感度或抗扰度试验：敏感度或抗扰度试验： 开阔场（民用标准开阔场（民用标准） 屏蔽暗室屏蔽暗室(半无反射室半无反射室) 可在普通环境中，但可在普通环境中，但 是注意对周围设备的是注意对周围设备的 影响影响 第6页/共64页 电磁场与电磁兼容 测量接收机的四大指标测量接收机的四大指标 中频带宽（包络幅度：中频带宽（包络幅度：2A2AGBGB；宽度：；宽度：2/B2/B） 检波器充放电时间常数检波器充放电时间常数 电表机械时间常数电表机械时间常数 过载系数过载系数 测量接收机的绝对脉冲特性和相对脉冲特性测量接收机的绝对脉冲特性和相对脉冲特性 第20页/共64页 电磁场与电磁兼容 (1) (1) 脉冲强度：为某一脉冲电压对时间积分的面积脉冲强度：为某一脉冲电压对时间积分的面积 (2) (2) 带宽带宽 （B Bn n）：低于响应曲线中点某一规定电平处，