EMC测试设备选型

1、 主管:信息产业部主办:中国电子技术标准化研究所国际代号:ISSN 1005-9776 国内刊号:CN11-3452/TM 国内邮发代号:82-295国外总发行:中国图书进出口部国外发行代号:9568Q广告经营许可证:京东工商广字第0050号编辑:安全与电磁兼容编辑部主编:谢虹地址:北京市东城区安定门东大街1号邮政编码:100007定价:16.00元/期版 权 所 有不 得 转 载 EMC测试设备选型作者:杨晓红陈峰出处:安全与电磁兼容2004年第3期未经允许不得擅自转载1 干扰(EMI测试仪器设备1.1 测试接收机测试接收机是EMI测试的核心设备。在购买和选择接收机时,要根据具体使用情况进行

2、选型。首先,依据测试标准和被测设备的类型,对接收机进行选型。进行EMI测试的接收机除了注意测试频率范围以外,还要满足CISPR16-1(GB/T6113.1的规定。分别对中频带宽、检波器、预选器以及频率和电平精度进行考核。1.1.1 中频带宽接收机中频带宽指中频滤波器带宽,通常用IFBW或RBW表示。标准规定接收机的中频带宽是幅频特性的6dB带宽,军用标准和大多数的民用标准带宽均应为6dB。只有通信产品杂散测试需要使用3dB带宽。根据测试频段,通常带宽要求见表1。当测试中用频谱仪替代接收机进行测试时,测试结果不应作为最终评判标准,仅可作为参考结果。这是因为频谱仪分辨率带宽是幅频特性的3dB带宽

3、,当频谱仪3dB带宽B3与接收机6dB带宽B6值设为一样时,实际通过两种滤波器的信号幅频特性是不一样的,对信号的实际测试值也是不同的。1.1.2 检波器基于测试接收机之频率响应特性要求,依据EMC标准,要求测试接收机至少带有峰值、准峰值和平均值检波器。检波器的充放电时间常数和脉冲响应要符合CISPR16-1(GB/T6113中的规定(见表2。 在选择接收机时,对于脉冲响应指标,要注意脉冲重复频率与测试频段之间的差别。一些预测试接收机的脉冲响应无法完全满足要求,例如10Hz以下不合格。这意味着它的检波器常数不能完全符合标准要求,并非实际进行EMC测试时的频段低于10Hz才不满足要求。1.1.3

4、预选器预选器可以改善混频器之工作状况,防止混频器饱和并改善信噪比,提高灵敏度。预选器和中频滤波器的总选择性应符合CISPR16-1(GB/T6113中的规定:(见图1图3: 1.1.4 电平精度根据标准要求,正弦波的电平测量精度应优于2dB。1.1.5 其它要求对于输入阻抗、中频抑制比、镜频抑制比、乱真响应互调和屏蔽效能等指标也应符合CISPR16-1(GB/T 6113中的规定。1.2 电源网络1.2.1 阻抗特性当前标准所采用的多为V型网络,阻抗特性如下图所示,容差20%。 1.2.2 脉冲限幅器在应用人工电源网络进行传导测试时,被测设备可能产生较大的脉冲冲击。因此在网络输出端(接收机输入

5、端插入脉冲限幅器,避免接收机的损伤。1.3 接收天线对于EMI民用标准测试,磁场场强测试范围通常在9kHz30MHz,通常选择环天线。电场场强测试范围通常在30MHz1000MHz,通常可选择复杂宽带天线。对于1GHz18GHz频率范围,通常采用喇叭天线。对于军标测试,要求以下天线:25Hz100kHz,环天线(环形传感器,直径133mm,匝数36,采用7×0.07mm多股绝缘线。10kHz30MHz,1040mm具有阻抗匹配网络的拉杆天线(棒天线。30MHz200MHz,双锥天线。200MHz18GHz,双脊喇叭天线。在标准规定的频率范围内,所选择天线的天线系数与电缆损耗相加要低于

6、限值至少6dB。如果不能达到要求则须添加预放。2 抗扰度(EMS测试仪器设备2.1 信号发生器信号发生器在EMC测试中,通常用于抗扰度测试和测试系统校准。在购买和选择信号发生器时,要根据具体使用情况进行选型。首先,依据测试标准和被测设备的类型,对信号发生器进行选型。除了注意测试频率范围以外,还要满足谐波分量、调制方式以及频率和电平精度的要求。2.1.1 频率和电平精度根据标准要求,电平精度至少为2dB,频率精度至少2%。2.1.2 调制根据测试标准的不同,信号发生器至少需要如下调制方式:在民用标准测试中,通常需要AM调制方式(1kHz 80%AM。在军用标准测试中,需要脉冲调制(1kHz 50

7、%。2.1.3 噪声和失真信号发生器的噪声和谐波在相关频段至少低于-30dBc。2.2 发射天线根据标准要求的场强,选择合适的发射天线。根据公式: 注意输入功率不可超过天线的承受能力。【例】假设要求10V/m的场强,测试距离3m。在100MHz天线增益为3(即4.77dB。计算天线输入功率。【解】所需输入功率为: 2.3 功率放大器2.3.1 输出功率考虑到成本因素和满足测试指标的需要,对于所需功率的计算是必须的。根据所采用标准规定的场强和发射设备的参数(天线、GTEM小室或网络,选择合适的输出功率。在选型时要考虑功放的线性工作区和误差、测试距离、调制方式、驻波比以及测试电缆和接头的损耗。考虑

8、到功放应当工作在线性区,输出功率至少要比功放的1dB压缩点低1dB。工作在最大功率输出的情况对于功放的寿命和稳定性是有害的,通常应工作在90%最大功率以下。这也要求1dB余量。在天线校准时,测试距离通常选择天线中心,而辐射抗扰度测试要求在天线最前端测量距离,这样就带来距离误差。假设天线校准点距离天线尖端0.5m,测试距离要求3m,误差补偿应为20log(3+0.5/3= 1.4dB。民标测试信号通常要求80% 1kHz AM调制,输出电压应为线性连续波的1.8倍,输出功率应为1.82倍。这要求功放的输出功率余量应为:10log1.82=5.1dB。天线输入端的驻波要求额外的余量,增加余量20l

9、og1/(1-(VSWR-1/(VSWR+1 2。例如当VSW R为2时,余量增加约1.1dB。另外还需考虑传输电缆和连接器的损耗以及驻波,应额外增加1.5至4dB的余量(与频率范围有关。下表为辐射抗扰度测试时计算功放输出功率的余量计算举例: 在选择放大器功率时依据以下公式:要求80%AM调制P (dBm=Pin (dBm+Elin +E90 + Ed + EVSWR + Eloss + Emod不要求80%AM调制P (dBm=Pin (dBm+Elin +E90 + Ed + EVSWR + Eloss【例】采用暗室内天线发射时,假设要求10V/m的场强,根据天线指标,输入端达到10W时达到10V/m。计算放大器所需功率。【解】10W=40dBm要求无调制时,放大器输出功率至少为:P=40+1+1+1.4+1.1+2=46.5(dBm即45W。要求80%AM调制时,放大器输出功率至少为:P=40+1+1+1.4+1.1+2+5.1=51.6(dBm即145W。2.3.2 谐波和失真根据标准要求,放大器的谐波和失真至少优于-15dBc。【参考文献】陈淑凤等编著,电磁兼容试验技术,20