EMC测量技术优化

EMC测量技术优化

I目录

■CONTENTS

第一部分测试环境优化.......................................................2

第二部分设备选型与校准.....................................................5

第三部分天线和场探头布局..................................................7

第四部分测试信号参数设置..................................................9

第五部分测量不确定度评估..................................................II

第六部分探测器动态范围优化...............................................14

第七部分后处理和数据分析..................................................16

第八部分EMC标准解读和适用................................................18

第一部分测试环境优化

关键词关键要点

测试场地优化

1.场地选择和布局：场地应远离电磁干扰源，如高压线、

变电站等；空间足够大，确保被测设备与其他物体保持足够

距离，避免反射和多径现象。

2.场地衰减特性：场地应具有稳定的衰减特性.确保被测

信号不受外部环境因素影响；可通过使用吸波材料、接地屏

蔽等措施提高衰减能力。

3.电磁屏蔽：场地应具有良好的电磁屏蔽能力，以防止外

部电磁辐射干扰被测信号；可采用屏蔽室、屏蔽罩等措施进

行电磁隔离。

设备校准和验证

1.设备校准：定期校准测量设备，确保其精度和可靠性；

校准应在受控的环境中进行，符合相关标准要求。

2.设备验证：验证测量设备的性能符合预期，包括灵敏度、

线性度、稳定性等指标；可通过使用已知参考信号或参与比

对测试进行验证。

3.测量不确定度：评估测量不确定度，以量化测量结果的

可靠性；不确定度应包括校准不确定度、设备稳定性、环境

因素等。

测量程序优化

1.测量方法选择：根据被测设备的特性和测量目标选择合

适的测量方法；优化测量设置和参数，如带宽、扫描时间

等。

2.数据采集和处理：优叱数据采集和处理流程，减少噪声

和干扰的影响；采用合适的滤波和信号处理技术，增强信噪

比。

3.测量自动化：尽可能实现测量自动化，提高测量效率和

可重复性；利用自动化软件和远程监控系统，简化测量操作

并减少人为误差。

环境监测与控制

1.环境监测：监测测试环境中的温度、湿度、气压等参数，

确保环境变化对测量结果影响最小；采用环境监测设备，实

时监控环境变化。

2.环境控制：采取措施咨制测试环境，保持相对稳定的温

湿度；可使用空调系统、除湿器等设备调节环境参数。

3.干扰源监测：监测测试环境中存在的干扰源，如电联辐

射、振动等；采取适当的屏蔽或消除措施，减少干扰的影

响。

数据分析与报告

1.数据分析：对测量数据进行分析和处理，提取相关特征

和趋势；采用统计学方法、曲线拟合等技术，深入分析测量

结果。

2.结论撰写：根据分析结果撰写清晰简洁的结论，包括被

测设备的EMC性能评估、合格或不合格判断等；结论应准

确、仝面、具有可追溯性。

3.报告生成：生成规范、全面的测量报告，包含测量详细

信息、测量结果、结论和建议；报告应符合相关标准和要

求，具有法律效力。

测试环境优化

一、导言

EMC测量技术优化至关重要，因为测试环境对测量准确性和可重复性

有显著影响。测试环境优化包括各种措施，例如消除外部干扰、控制

温度和湿度水平，以及优化测量区域的反射和衰减特性。

二、消除外部干扰

*选择合适的测试场所：测试场所应远离外部电磁干扰源，如高压输

电线、变电站和无线电发射塔。

*隔离测试区域：使用屏蔽室或法拉第笼将测试区域与外部环境隔离,

以阻挡来自外部的电磁干扰。

*控制内部干扰：消除或最小化来自测试设备、照明设备和电源线等

内部干扰源。

三、温度和湿度控制

*设定适当的温度范围：大多数EMC测试应在23±5（的温度范围内

进行。温度波动会影响设备性能和测量结果。

*控制湿度水平：湿度应保持在40-70%的范围内。高湿度会导致电

*温度和湿度控制：使用空调或除湿器来调节测试区域的温度和湿度。

*定期验证：每年至少进行一次测试环境验证，以确保其满足EMC测

试要求。

七、结论

测试环境的优化对于确保EMC测量准确性和诃重复性至关重要。通过

遵循本文概述的最佳实践，可以有效消除外部干扰、控制环境条件并

优化测试区域的反射和衰减特性，从而获得可靠和可信的测量结果。

第二部分设备选型与校准

设备选型

EMC测量设备选型时，应综合考虑以下因素：

*测量频率范围：要覆盖待测设备的工作频率范围，以及可能的谐波

和杂散。

*灵敏度：要能够检测到符合相关标准的辐射或传导发射。

*动态范围：要足够宽，以测量从低电平信号到高电平信号。

*分辨率带宽：要满足相关标准规定的要求，通常为120kHz、200

kHz或1MHzo

*扫描速度：要足够快，以在合理的时间为完成扫描。

*软件功能：要易于使用和提供所需的分析工具。

校准

EMC测量设备的校准至关重要，以确保测量结果的准确性和可靠性。

校准应由合格的实验室按照相关标准和程序进行，通常包括：

天线校准

*增益和极化校准：使用标准辐射源，校唯天线的增益和极化。

*归一化位移因子（NDF）校准：使用参考天线，测量天线的NDF,

用于补偿天线在不同距离和方向上的灵敏度变化。

*现场均匀性校准：测量测量区域内的场均匀性，并进行修正。

接收机校准

*灵敏度校准：使用标准信号源，校准接收机的灵敏度。

*线性度校准：测量接收机的线性度，并进行修正。

*动态范围校准：测量接收机的动态范围，并进行修正。

综合校准

*系统校准：将测量天线、接收机和电缆连接起来，作为完整的测量

系统进行校准。

*现场校准因子（SCF）测量：使用参考天线，在测量区域内测量实

际的场值，并计算SCF以补偿测量环境中的不确定性。

校准间隔

校准间隔应定期进行，具体频率取决于设备的使用情况和环境。通常

建议至少每年进行一次校准，对于关键测量或在恶劣环境中使用的设

备，应更频繁地进行校准。

校准记录

应保留所有校准记录，包括校准日期、使用的标准、校准结果和任何

必要的修正。这些记录将作为测量结果的证据，并有助于确保测量设

备处于良好的工作状态。

其他考虑因素

*设备认证：考虑使用经过EMC合规性机构认证的设备。

*电磁干扰(EMI)意识：选择符合EMC要求的设备，以避免对其他

设备造成干扰。

*维护和维修：制定定期维护和维修计划，以保持测量设备的最佳性

能。

第三部分天线和场探头布局

关键词关键要点

【天线和场探头布局】：

1.天线和场探头的位置和方向对测量结果有很大影响。

2.测量天线的增益、极化和指向性。

3.将场探头放置在电场或磁场的最大值处。

【天线阵列】：

天线和场探头布局

天线的布置与选择对EMC测量结果的准确性和可靠性至关重要。在

EMC测量中，通常使用不同类型的宽带天线和场探头来评估电磁发射

和抗扰度。

宽带天线

宽带天线用于测量宽频段范围内的电磁辐射，例如双锥天线、对数周

期天线和喇叭天线,这些天线通常具有恒定的增益和方向性，覆盖从

极低频(VLF)到微波频段的频率范围。

天线位置和极化

天线的位置和极化应根据测量标准和被测设备(DUT)的特性进行优

化。一般来说，天线应置于DUT周围的自由空间场中，距离DUT的远

场距离为所测频率的波长。

对于磁场测量，场探头应尽可能接近DUT表面放置，同时避免接触

DUT或DUT的导电部件。

场探头

场探头用于测量电磁场的强度和极化。常用的场探头类型包括：

*电场探头：测量电场强度，可用于测量屏蔽效能和电场辐射。

*磁场探头：测量磁场强度，可用于测量磁场辐射和接地电流。

*11场探头：一种电场探头，其灵敏度对磁场方向敏感，可用于测量

磁场辐射。

*£场探头：一种磁场探头，其灵敏度对电场方向敏感，可用于测量

电场辐射。

场探头选择和放置

场探头的选择应根据被测设备和测量目标进行。场探头应放置在远场

区域，以避免近场效应的影响。对于磁场测量，场探头应与DUT的表

面平行放置。

多天线和场探头配置

在某些情况下，可能需要使用多个天线或场探头来获得全面的测量结

果。例如，使用多个天线可以测量不同方向的发射，而使用多个场探

头可以测量不同极化的磁场或电场。

测量环境和加权因子

EMC测量通常在消声室或电磁屏蔽室中进行，以最小化外部干扰。此

外，为了补偿天线和场探头的频率响应差异，需要应用适当的加权因

子。

结论

天线和场探头的布局对于EMC测量至关重要，它直接影响测量的准确

性和可靠性。通过优化天线和场探头的选择、位置和配置，可以确保

测量结果符合标准并准确反映DUT的电磁特性。

第四部分测试信号参数设置

关键词关键要点

主题名称：信号频率选挎

1.根据设备使用频段、干扰信号特性等因素，选择合适的

信号频率。

2.考虑测量带宽和频谱分析仪的分辨率，确保信号频率与

测量范围匹配。

3.对于宽带设备，采用习频方式，覆盖尽可能多的频率范

围进行测量。

主题名称：信号幅度设置

测试信号参数设置

1.调制类型

调制类型决定了测谎信号的频谱特性。常用的调制类型包括:

*幅度调制(AM)

*频率调制(FM)

*相位调制(PM)

*正交振幅调制(QAM)

*正交频率调制(OFDM)

选择合适的调制类型取决于被测设备(DUT)的特性和应用。

2.频率范围和步长

测试频率范围应涵盖DUT的预期工作频段。步长应足够小，以捕获

感兴趣频段内的所有发射。对于宽带发射，可能需要对不同频率范围

进行分步测量。

3.输出功率

测试信号的输出功率应与DUT预期的实际使用条件一致。对于高功

率发射器，可能需要使用功率放大器来提高信号强度。

4.波形形状

波形形状会影响测试信号的频谱特性。最常用的波形形状是正弦波，

但其他波形，如方波或脉冲，也可能用于特定应用。

5.占空比

占空比(脉冲宽度除以脉冲周期)对于调制信号非常重要。占空比决

定了频谱中的谐波分量。

6.脉冲重复频率(PRF)

脉冲重复频率(PRF)决定了调制信号中脉冲之间的间隔。对于脉冲

调制信号，PRF会影响频谱中的谱线间距。

7.带宽

带宽是指测试信号的频率范围。带宽决定了可以检测到的发射的类型。

对于宽带发射，需要使用宽带宽测试信号。

8.其他参数

其他测试信号参数包括：

*调制深度

*调制指数

*偏差

*偏移

这些参数需要根据特定应用和标准进行优化。

优化准则

优化测试信号参数时，应考虑以下准则：

*确保信号满足DUT预期的实际使用条件。

*最大化信号与背景噪声的信噪比（SNR）o

*最小化测试时间C

*确保测试结果符合相关标准。

第五部分测量不确定度评估

关键词关键要点

【测量不确定度评估】：

1.定义和概念：

-测量不确定度是对测量结果中与测量结果相关但不

精确定义的所有来源的离散度的一个参数评估。

-它是对未知真值的近似值，并提供对测量结果可靠性

的置信度量。

2.不确定度分量：

-包括A型不确定度（基于统计方法）和B型不确定度

（基于非统计方法）。

・A型不确定度通过重复测量和统计分析获得，而B型

不确定度来自经验、知识和假设。

3.合并不确定度：

-根据测量模型和不确定度分量的相关性，使用不同的

公式组合不确定度分量。

-最常见的公式是根平方和法，它假设不确定度分量是

不相关的。

1.蒙特卡罗采样：

-一种利用统计模拟来评估测量不确定度的方法。

-通过多次采样输入随机变量来生成输出随机变量的

分布。

可以用于复杂的测量模型或具有高度相关的输入不

确定度分量的情况。

2.灵敏度分析：

-研究测量不确定度分量变化对测量结果不确定度影

响的方法。

-有助于识别对总不确定度贡献最大的不确定度分量。

-可以使用偏导数或有限差分等技术执行。

3.不确定度传播：

-分析测量不确定度如何在测量链或系统中传播的方

法。

-涉及使用微分或蒙特卡罗方法来确定输出不确定度。

-对于理解系统测量性能至关重要，特别是对于复杂系

统或层叠测量的情况。

测量不确定度评估

测量不确定度是测量结果的一个固有特征，反映了测量值与真实值的

偏差程度。它对评估测量结果的可靠性至关重要，也是EMC测量不可

或缺的组成部分。

不确定度的来源

测量不确定度可能源自多个因素，包括：

*仪器不确定度：测量仪器的固有精度和准确性。

*环境因素：温度、湿度和电磁干扰等因素对测量结果的影响。

*人为误差：操作人员失误、仪器设置不当或数据记录错误。

*样本不确定度：设备不同部分或批次之间的可变性。

*方法不确定度：测量方法本身的不确定性，例如校准程序或数据处

理算法。

不确定度评估方法

有两种常见的不确定度评估方法：

*TypeA评估：基于重复测量或已知概率分布的统计分析。

*TypeB评估：基于先前知识或经验的估计，例如制造商规格或文

献数据。

标准不确定度

标准不确定度（u）是扩展不确定度（U）的一个分量，表示以一个标

准偏差的置信度为基础的不确定度。通常使用覆盖因子k=2,以

95%的置信度估计扩展不确定度。

评估步骤

测量不确定度的评估步骤通常包括：

1.确定不确定度来源：识别所有潜在的不确定度源。

2.量化不确定度：使用TypeA或TypeB方法量化每个来源的不

确定度。

3.合并不确定度：按照特定的规则将每个来源的不确定度合并，得

到综合不确定度。

4.报告不确定度：以标准不确定度或扩展不确定度的形式报告测量

不确定度。

不确定度的影响

测量不确定度对EMC测量的影响很大，包括：

*合格/不合格判定：不确定度可能导致设备是否符合合规标准的错

误判定。

*测量可比性：不确定度使不同测量结果之间的比较变得困难，特别

是在涉及多个实验室的测试时。

*测量改进：了解不确定度的来源有助于识别和改进测量过程，从而

降低不确定度。

最佳实践

为了优化EMC测量不确定度，可以采用以下最佳实践：

*使用经过校准的仪器。

*控制环境因素（例如温度和湿度）。

*严格遵循测量程序。

*在必要时进行多个测量。

*使用适当的数据分析和处理技术。

*采用不确定度评估的国际标准（例如ISO/IEC17025）o

通过遵循这些最佳实践，可以最大限度地减少测量不确定度并提高

EMC测量的可靠性和可比性。

第六部分探测器动态范围优化

关键词关键要点

【探测器动态范围优化】：

1.提高探测器的线性度：通过补偿非线性失真和优化放大

器设计，可以扩大探测器的线性范围，从而提高测量精度。

2.降低探测器的噪声底：采用低噪声放大器和滤波器，可

以降低探测器的噪声底，从而提高弱信号的检测能力。

3.扩大探测器的带宽：采用宽带放大器和高频元件，可以

扩大探测器的频率范围，从而提高宽带信号的测量能力。

【探测器过载恢复优化】：

探测器动态范围优化

在EMC测量中，探测器的动态范围对其性能至关重要。动态范围是指

探测器能够测量信号幅值范围的极限。为了准确可靠地进行EMC测

量，探测器的动态范围必须足够宽，以覆盖被测设备（EUT）所产生

的各种信号水平。

动态范围优化的挑战

探测器的动态范围受到以下因素的限制：

*线性度：探测器必须在整个输入信号范围内保持线性响应，以确保

测量的准确性。

*噪声：探测器的固有噪声会限制其能够检测的最小信号水平。

*互调失真：当同时存在多个频率的信号时，探测器可能会产生互调

产物，从而降低其动态范围。

动态范围优化技术

为了优化探测器的动态范围，可以采用以下技术：

1.衰减器：使用衰减器可以减小输入信号的幅度，从而扩大探测器

的动态范围。然而，衰减器会引入自己的噪声和其他失真，需要仔细

选择和校准。

2.功率探测：功率探测器使用热元件或二极管来测量信号功率，而

不是其幅度。这消除了线性度要求，并提供了更高的动态范围。

3.预选滤波器：预选滤波器可以用于选择感兴趣的信号并抑制不需

要的噪声和干扰。这提高了信噪比，从而提高了探测器的动态范围。

4.过采样：过采样涉及以远高于奈奎斯特速率对信号进行采样。这

增加了数据点数，从而减少了量化噪声并提高了动态范围。

5.数字信号处理(DSP)：DSP技术可以用于处理探测器输出信号，

以消除噪声、进行校正并增强信号。这可以显著提高探测器的动态范

围。

动态范围优化的重要性

优化探测器的动态范围对于EMC测量至关重要，因为它：

*确保准确可靠的测量，无论信号水平如何

*允许测量广泛的EUT发射和抗扰度特性

*最大程度地减少由于噪声、干扰和失真引起的测量误差

*符合监管标准和行业规范

结论

探测器动态范围优化是EMC测量中至关重要的一步。通过采用各种技

术，可以扩大探测器的动态范围，从而提高测量准确性、可靠性和通

用性。

第七部分后处理和数据分析

关键词关键要点

主题名称：数据预处理

1.数据过滤：消除噪声、干扰和异常值，提高数据质量。

2.数据归一化：将不同单位的数据标准化，便于比较和分

析。

3.特征提取：从原始数据中提取有意义的信息，用于后续

分析。

主题名称：统计分析

后处理和数据分析

后处理技术

后处理技术用于处理测量后的原始数据，以提高数据质量和信息含量,

常见技术包括：

*数据平滑：削弱测量中的噪声或毛刺，常用的方法包括滑动平均、

Savitzky-Golay滤波器。

*基线校正：去除测量数据中的直流偏移或低频分量，保证测量结果

的准确性。

*时域到频域转换：利用傅里叶变换或其他时间-频率转换算法，将

时域信号转换为频域信号，便于频谱分析。

数据分析技术

*谱图分析：以频率为横轴、幅度或功率为纵轴，绘制测量结果的频

谱图，分析谐波成分、频谱形状和噪声特性。

*统计分析：通过统计方法（如均值、标准偏差、峰度、峭度）分析

测量数据的分布和波动情况。

*相关分析：研究不同测量信号之间的相关性，识别系统影响因素和

相互作用。

*模式识别：利用机器学习或其他模式识别算法，从测量数据中提取

特征和模式，用于故障诊断、趋势分析和预测。

专业术语

*滑动平均：在给定窗口内计算数据的平均值，逐一移动窗口，得到

平滑后的数据序列C

*Savitzky-Golay滤波器：一种基于最小二乘法的多项式拟合滤波

器，具有良好的去噪性和保真度。

*傅里叶变换：一种将时间域信号转换为频域信号的数学变换，揭示

信号的频率成分和分布。

*功率谱密度(PSD)：单位频率范围内信号功率的分布，描述信号的

频率特性和统计属性。

*分布函数：描述随机变量分布规律的数学函数，如正态分布、t分

布、泊松分布。

*峰度：描述分布的集中程度或尖峰程度的统计量，大于0时分布比

正态分布更集中，小于0时更分散。

*峭度：描述分布的扁平程度或重尾程度的统计量，大于0时分布比

正态分布更扁平，小于0时更重尾。

应用场景

后处理和数据分析技术广泛应用于EMC测量中，包括：

*杂散发射和灵敏度测试中的频谱分析

*传导干扰和抗扰度测试中的数据统计和模式识别

*谐波分析和电磁兼容性影响评估

*系统故障诊断和趋势预测

第八部分EMC标准解读和适用

关键词关键要点

EMC标准解读

1.了解EMC标准的分类、结构和内容，包括国标、行标、

军标和国际标准等。

2.深入解析标准的测试方法、限值要求、报告编写等技术

细节，准确掌握标准的内涵和适用范围。

3.掌握EMC标准的最新动态，包括标准修订、变更、废止

等信息，确保技术与标准保持同步。

EMC标准适用

1.根据产品类别、应用场景、市场准入要求等因素，选择

适用的EMC标准。

2.合理确定测试项目、限值等级和报告要求，并与相关方