射频辐射电磁场抗扰度试验

化特别（CISPR），不过当时主要研究骚扰对通信和真正把射频辐射电磁场作为对电子设备能力的考核而写进电磁兼容抗扰度标准，要首推IEC的TC65 （研究工业过程测量与控制装置的专业），它在1984年出扰度试验还是有了很大的演变：首先，测试的频率范围从增加了调幅的要求（用1kHz调幅，调制深度80%）； 由GB/T17626.6标准（对应的国际标准为IEC61000-4-6）事实上GB/T17626.3标准把个人使用的移动作为辐射源的考虑重点，这一方面是由于当前移动使用的普遍性，另一方面移动的使用人员与设备之间的距离又特别近，因此移动在局部范围内对设备产生的辐射干扰就特别强。 作为佐证，标准在附录部分专门有一节提到英国和法国电VHF）和频（UHF）移动工作时所产生的场强进E＝3P1/2/式中，3 的额定功率d是移 天线 上式表明，当移动离开设备很近时，由移动所产动对电子设备的干扰作用了。 ～500MHz的上限扩展了1倍，这与现时无线电应用频段的，则与试验的代价及试验的方便性有关。不管怎样，对于 制（调制深度与80%），以模拟语音对载波频率的幅度调制。调幅波的采用使得辐射波的瞬时功率较只用载波信号 受试设备的试验等级是根据其最终安装环境的电磁情况来选择的，但对大多数产品来说，在它们的产品族和产品标准里已经充分考虑了使用的环境，所以它们的试验等级已试验等级分为1、2、3级，对应的试验场强分别为1V/m视台1km以外地方的辐射情 等级3为严酷的电磁辐射环境，移动在靠近设备的 1.试验仪器 要覆盖相关的试验频段，能以1kHz的正弦波调幅至80%，并具有以1.5×10﹣3十倍频程/秒或更低的速率自动扫频的能使之达到所需要的等级。通常在80MHz～1000MHz范围内要用2～3个不同的放大器才能全部覆盖。但国外己有覆盖80MHz～1000MHz全频段的单个功率放大器。 用以产生所需的电磁场。在标准所规定的频段内一般要用两种形式的天线（分别是双锥天线和对数周期天线）。在国外已有能覆盖80MHz～1000MHz全频段的复合天线可供使用（见下图），这简化了试验的配置，有助于降低系统硬件的价 4.2试验在电波暗空中进行。电波暗室相对试品来说，应具有足够的空间，而且在试品周围空间还要有均匀场的特性。电波暗室的均匀性每年校准一次。另外，每当暗室内布置发生变化时（如更换吸波材料、试验位置的移动或试验设天线与试品间的距离取决于试品的大小。对小试品，即使最佳距离是3m。当对试验的距离有争议时，应优先便用3m法。但对大型设备，即使采用3m法试验，也难以保证。 测量距离是这样规定的：双锥天线是天线到试品正面的距离；对数周期天线是天线的顶端到试品正面的距离， 按标准要求，场地校验要用到“均匀场”的概念。这是在电磁场中虚拟一个垂直平面，平面与试品的正面相重合。均匀场的面积为1.5m×1.5m。对于半电波暗室，由于无法在接近参考接地板处建立均匀场，因此虚拟均匀场的离地高场地校准以今后试验时采用的天线和试品的距离为依据，场地校准是在试品没有放入的情况下进行的，否则场的均 校准中，信号发生器不加调幅，直接用载波信号送到功率校验中要用各向同性场强监视天线（探头）。在1.5m见方的虚拟平面上每隔0.5m作为一个检验点，总共有16个点，要求其中12个点的场强变化（注意，要在整个频率范围内校验时，每次频率的递增幅度为前一校验频率的10%。例如，在80MHz～1000MHz范围内校验场的均匀性，首次校验频率为80MHz，以后各次的校验频率为88MHz、96.8MHz、105.48MHz、116.028MHz……，直至到达 ②把馈送到天线去的功率加大到可以获取1V/m、3V/m15个点上测16个点上的场强值进行研究，剔除场强变化最大的4个12个点上场强最低的这个点为基准，要保证全部126中所选点上的场强，及射频功率放大器的输出10%为新的测试频率点，再 为了解决半电波暗室中地面对虚拟平面的场的均匀性的影响，校验中可有选择地在地面上布置一些吸波材料，并把这些材料调整到一个合适的位置上，以保证在整个频率范上述校验过程是非常耗费时间的。接下来的工作便是将收集来的16个校正点在每一频率点上的场强，以及输至天线去的射频功率的数据都输送到计算机里，以便通过控制软 4.3试验在电波暗室中进行，试验人员不得进入暗室。用工业电视监视试品的工作情况（或从试品引出可说明试品工作暗室内有天线（包括天线升降塔）、转台、试品及工业电视机。工作人员和测定试品性能的仪器、信号发生器、场强测定在试验中，试验的布局（包括布线）非常讲究，应尽量详细地记录在案（）， 对台式试品，应放在0.8m高的非金属工作台上，它可以防止试品的偶尔接地及产生场的失真。台式试品的试验布置见下对地面试品，要放在0.1m大，份量不重的地面试品，在经过产品专 的同意下，也可以放在工作台上做试验，但要在试 予以说明。地面试品的试验布置见下右图所示。如果上使用了滤波器来滤除电磁干扰，那么所用的滤波器应不影响试品的工 试验的扫频范围为80MHz～1000MHz，使用校淮过程中所且在每一频率下的停顿时间应不少于试品对干扰的响应时时的试验场强要比前一方案提高一倍。但试验存在争议的试品最好能放在转台上，以便让试品的四个面都有机会朝对天线来接受试验（试品不同面上的能力是不同的）试品在一个朝对面上要做两次试验，一次是天线处在垂直若试品在不同位置上都能使用，则这个试品的六个面都要 为了保证试验结果的重复性和可比性，试验记录务必详细试验的，如果是地面方式，试品是放在离地面高度0.1m，还是0.8m处做试验的。如果用前者，在场地校验中还要加验中的布线情况（必要时应附用数码相机拍摄的布线情况此外，试验报告中还应包括试验条件、校准情况和试验结关于试验结论，应参照相应的产品族标准或产品标准的规 用1m法可产生3V/m的场强；当频率高于200MHz时，可用3m法可产生80%调制深度的3V/m场强；用1m法可产生用3m法可在1.5m×1.5m虚拟平面产生10V/m场强；当距离缩 ①标准的每一次发展都与技术的发展密切有关，由于现时移动的广泛使用，以及移动技术的发展，在一些产品标准草案中有将测试的上限频率提高（提高到②由于电波暗室的造价昂贵，配合电波暗室试验所用的仪器价格不菲，使得射频辐射电磁场抗扰度试验在企业中的普及受到限制，目前主要是一些大型、认证检测机构方能拥有。对于中小企业中，那些有志于提高产品抗辐射能力的企业，选用GTEM小室测试会是一个不错的方案 GETM小室又称（GHz）横电磁波室，是近十几年才发展起来的新型电磁兼容测试设备，它的工作频率范围可以从直流至数GHz以上，内部可用场区较大，尤其可贵的是小室本身与其配套设备的总价不算过于昂贵，能为大多数企业所接受。因此GTEM小室在国内取得了长足发展，成为企业对于外型尺寸不算太大的设备（如像开关电源和电度表等一类设备）开展射频辐射电磁场抗扰度试验的 GTEM小室是根据同轴及非对称矩形传输线原理设计而成的设备。为避免内部电磁波的反射和谐振，GTEM小室在中心导体成为一块扇形板，称为芯板。在小室的芯板和底板之间形成矩形均匀场区。为了使球面波（严格地说，由N型接头向GTEM小室的是球面波，但由于所设计的很小，因而该球面波近似于平面波）从输入端到负载端有良好的传输特性，芯板的终端因采用了分布式电阻匹配网络，从而成为无反射终端。GTEM小室的端面还贴有吸波材料，用它对高端频率的电磁波作进一步吸收。因此在小室的芯板和底板之间产生了一个均匀场强的测试区域。试验时，试品被置于测试区中，为了做到不因被试设备置入而过于影响场的均匀性，被试设备以不超过芯板和底板之间距离的1/3高度为宜。下图是GTEM小室的外形及 频率

E=在50Ω匹配的系统里，芯板对底板的电压与N型接头的信号V=（RP）1/2

E=（50P）1/2/如考虑实测值与理论值之间的差异，上式还应乘一个系数E=k（50P）1/2/距底板的距离越近（h值越小），则可获得较大的场强；若产生同相的场强，较大空间处（h值越大）需要的输入功率上述结论表明，对于较小的试品，我们可以把试品放在超过选定位置芯板与底板间距的1/3 ·用GTEM产生的电场强度要远大于天线产生的场强，所·由于用GTEM小室做射频辐射电磁场抗扰度试验不需要 GTEM小室的射频辐射电磁场抗扰度试验的系统图见右图，主要试探头、智能场强计、计算机及在右图中，当信号源经过放大后注入到GTEM小室的一端（通过N型同轴接头），就能在芯板和探头监测此场强，再经由计算机得到输入功率值，直接调节信号源以求达到所需求的场强值。测控软件控制信号源以一定的步长进行辐射场的频率扫描。另有视频监视器（头安装在GTEM小室里面，图中未画出，试验人员在GTEM小室外通过监视器）观测试品在射频电磁场干扰下的 室的N型接头接干扰，通过干扰便能测试被机和处理软件，以定出被试设备辐射发射的。注意，这里存在一个在GTEM小室中的和开阔场或电波暗室的比对问题，从中找出规律（建立数学是导致不同的关键因素，试验人员务必给以充分 在GTEM小室内做试品电磁骚扰辐射发射试验的操作方法外接干 ﹡﹡注意，用GTEM小室无论是做射频辐射电磁场抗扰度试验，还是做被试设备本身工作中所产生的辐射电磁骚扰的发射试验，都有一个极化问题（在开阔场和电波暗室中做测试，是通过改变摆放天线的方向来实现的）。在GTEM小室里的芯板和底板扮演了天线的角色，它们的位置是不能变化的，因此要想改变电场的极化方向，只能通过人为地改变被试设备相对于芯板和底板的摆放方 ，则应当怀疑是设备外壳性能不完善；如果有所改善 ②显示窗口采用带 处理意见：将印刷板及设备内部布线等可能产生辐射骚扰的布局远离缝隙或功能性开孔的部位，或采取增加的 ①对机箱进行导电性喷涂，特别要注意在结合部分的缝隙②对产生辐射骚扰和可能产生辐射骚扰的部分采取局部屏蔽，并将所有进入或离开体的导线要进行滤波或套上 线缆问题（包括怀疑是设备上余下线缆的问题在内①加装电源线滤波器（如果己经有滤波器，则换用高性能 ③换 电缆 电缆 层与机箱尽量采用 与前面的一般电子产品不同，非金属外壳普通电子设备没有金属外壳，也没有专门的导电喷涂，基于这种情况，我在讲述抑制设备对外的电磁辐射时曾经讲到过，产品内部的布线和印刷电路板的布线好坏是关键。产品内部与电路板布线的对外辐射有环天线和单极天线两种形式，参见下图所示。环天线辐射，指信号线及其回线所构成环路（这个环路形成了— 的环形天线）的对外辐射，是一种差模辐射；单极天线辐射，是指信号通过单根导线 环天线辐射（差模辐射） 单极天线辐射（共模辐射）E=12.6×10－7（fIL）（L/由上式可见，减少单极天线辐射的可用办法有：降低电缆上的高频成分；使用尽量短的传输电缆；减小电缆上的电流。总之，使用电缆是个好办法。 从布线的两种辐射情况还可以看到，降低线路中的脉冲频率及不片面追求使用高速电路，对于抑制设备及内部线路上面只强调了布线的向外电磁辐射，事实上，布线的天线作用有它的两面性：一方面，它是辐射天线，对行电磁骚扰的辐射发射；另一方面，布线又是一个接收天线，可以通过布线感受外界的电磁干扰。因此，处理好设备的内部布线和印刷线路板布线，对于提高设备的能力 ⑵做辐射电磁场抗扰度试验除了要关注非金属外壳普通电子设备本身的结构和布线外，事实上进入非金属外壳普通电子设备的电源线和输入/输出线也可以作为天线，引由于非金属外壳普通电子设备结构比较紧凑，本身的代价也不高，因此不太可能装置一个专门的滤波器来滤波电源线上的高频干扰。另外，考虑到辐射电磁场的试验频率较高，一个比较可取、成本不高