电磁兼容标准和测试.ppt

1、电磁兼容标准和测试,沙 斐 北京交通大学抗电磁干扰研究中心,什么是电磁兼容？,电磁兼容（EMC-Electromagnetic Compatibility）是一门新兴的综合性学科，主要研究电磁干扰和抗干扰的问题。即怎样使在同一电磁环境下工作的各种电子电气的器件、电路、设备或系统，都能正常工作，互不干扰，达到兼容状态。,构成干扰三要素,EUT,EUT,骚扰源,传输途径,敏感设备,空间辐射的电磁波 导线传导的电压电流,任何电子电气设备都可能是骚扰源，也可能是敏感设备。 骚扰源也包括雷电、静电等自然干扰源。 设备越敏感，抗扰度越差。,设备的电磁兼容性（EMC）,设备的发射特性（EMI） 设备向外部发

2、射电磁骚扰的特性。 设备的抗扰度（IMUNITY）（敏感度EMS） 设备抵抗外部入侵的电磁骚扰的能力。 只有设备的EMI和EMS都符合要求了，才能说设备的EMC合格了。,设备常见的EMI项（4项）,辐射发射RE-通过空间以电磁波的形式发射电磁骚扰能量。 传导发射CE（其中包括功率，喀呖声）-通过导线以电压电流的形式发射电磁骚扰能量。 谐波 -设备工作时向交流供电电源注入的50Hz高次谐波。 电压波动和闪烁 -设备工作时引起的交流供电电压的起伏波动。 设备类型举例-信息技术、工科医、家用电器、音视频设备、医用设备等。,设备常见的EMS项（7项）,辐射抗扰度 RS-对空间骚扰电磁波的抗扰度。 传导

3、抗扰度CS-对导线传导的骚扰电压和电流的抗扰度。 静电放电ESD-对静电放电产生的脉冲骚扰的抗扰度。 电快速瞬变脉冲群EFT-对某些电路产生的群脉冲骚扰的抗扰度。骚扰从导线加入。 浪涌-对雷电或某些电路产生的脉冲骚扰的抗扰度。骚扰从导线加入。 电压暂降、短时中断和电压变化-对供电电源变化的抗扰度。 工频磁场-对50Hz交流电产生的强磁场的抗扰度。,电磁兼容测试-诊断（预）测试,产品在研发阶段、生产线上的质量控制测试、送权威实验室检测之前进行的预测试、送检产品不合格后的整改测试。 调查是否存在电磁兼容问题和产生的原因，确定产生骚扰和被干扰的具体部位，在采取抑制措施后有否改进。 并不要求完全按标准

4、在正规实验室中进行。,电磁兼容测试-符合性（一致性）测试,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符合性（一致性）测试，国家产品强制认证制度（3C 认证）规定的电磁兼容测试就是属于符合性测试。,国际电磁兼容标准和规范,目前国际上有权威性的电磁兼容标准和从事EMC标准制订工作的专业委员会有： 国际电工委员会：CISPR 标准和IEC标准（TC77） 国际标准化组织：ISO标准 国际电信联盟：ITU标准 欧共体：EN标准(CENELEC)和ETS标准(ETSI) 德国：VDE标准 美国：FCC标准和军用标准MIL-STD 日本：

5、VCCI标准 这些标准正在逐步走向国际统一。,国内电磁兼容标准和规范,我国已经制订了100多个民用电磁兼容标准GB ，军用部门制定了军标GJB。 不少行业还制定了准对本行业产品的电磁兼容标准行标。 通信行业例如YD/T1312（无线通信设备) 医疗行业例如YY0505（医用设备） 铁道行业例如TB/T3073（铁路信号设备）,几种电气电子产品的电磁兼容国家标准,国标GB9254信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法； 国标GB/T17618信息技术设备抗扰度限值和测量方法； 国标GB 4343家用和类似用途电动、电热器具，电动工具以及类似电器无线电干扰特性测量方法和允许值； 国标GB4343.

6、2电磁兼容 家用电器、电动工具和类似器具的要求 第2部分：抗扰度； 国标GB13837声音和电视广播接收机及有关设备无线电干扰特性限值和测量方法； 国标GB/T9383声音和电视广播接收机及有关设备抗扰度限值和测量方法,医用电气设备的电磁兼容标准,YY0505-2012(IEC60601-1-2：2004) 医用电气设备第1-2部分：安全通用要求并列标准：电磁兼容要求和试验 GB9706.1-1995医用电气设备第1部分：安全通用要求(IEC60601-1:1988+A11991),YY0505-2005引用的发射标准,GB9254 信息技术设备无线电骚扰特性限值和测量方法； GB4824 工

7、、科、医（ISM）射频设备电磁骚扰特性限值和测量方法； GB4343.1 电磁兼容家用电器、电动工具和类似器具的要求第一部分：发射； GB17743 电气照明和类似设备的无线电骚扰特性的限值和测量方法； GB17625.1 谐波电流发射限值的测试； GB17625.2 电压波动和闪烁的限值的测试。,YY0505-2005引用的抗扰度标准,GB17626.2 静电放电（ESD）抗扰度试验； GB17626.3 辐射（射频）电磁场抗扰度试验； GB17626.4 电快速瞬变/脉冲群抗扰度试验； GB17626.5 浪涌（冲击）抗扰度试验； GB17626.6 对射频场感应的传导骚扰抗扰度试验； G

8、B17626.8 工频磁场抗扰度试验； GB17626.11 电压暂降、短期中断和电压变化抗扰度试验。,三C认证（China Compulsory Certification）,2001年国家建立了强制性产品认证制度，并公布了首批进行强制性认证的产品目录，涉及9大类别的132种产品。自2003年5月1日起上述产品必须经国家指定的认证机构认证，在安全和电磁兼容性检测合格后取得证书和三C标志（CCC），方可出厂销售、进口和在经营活动中使用。,国家质量监督检验检疫总局(质检总局),1、国家标准化管理委员会（标准委） 全国无线电干扰标准化技术委员会（CISPR） 全国电磁兼容标准化技术委员会 （IEC

9、/TC77） 有关产品的专业标准化技术委员会 2、国家认证认可监督管理委员会（认监委） 中国合格评定国家认可委员会（CNAS） 认证机构技术委员会 中国质量认证中心（CQC） 实验室技术委员会 20个专业委员会,强制性产品的EMC认证 CQC 实验室认可/资质认定CNAS CNAS-CL01检测和校准实验室能力认可准则CNAS-CL16实验室认可准则在电磁兼容检测实验室的应用说明,标准的内容,测量场地 -开阔场地、半电波暗室、全电波暗室、屏蔽室 、TEMCELL、G-TEMCELL、混响室 等。 EUT的配置和工作状态代表实际中的典型应用情况，EUT发射最大或最敏感。 测量仪器和设备测量接收机

10、、频谱分析仪以及天线、人工电源网络（LISN）、功率吸收钳、耦合去耦网络（CDN）等。 测量方法测量布置、试验程序 、注意事项。 数据处理和试验报告试验结果、不确定度。,限值： 1、EMI测试限值（频域值）峰值准峰值有效值平均值； 辐射发射用场强或功率表示， 传导发射用电压电流或功率表示。 所有频率点的测试结果必须低于限值才能判合格。 2、EMS测试限值用试验等级和性能判据表示。 试验等级所加骚扰的严酷程度； 性能判据加入骚扰后EUT的反映。 测试结果必须满足限值要求的试验等级和性能判据才能判合格。,性能判据可分为四级,A：EUT工作完全正常； B：EUT工作指标或功能出现非期望偏离，但当骚扰

11、去除后可自行恢复； C：EUT工作指标或功能出现非期望偏离，骚扰源去除后不能自行恢复，必须依靠操作人员的介入，例如“复位”（不包括技术人员进行的硬件维修和软件得装）方可恢复； D：EUT的元器件损坏，数据丢失、软件故障等。,标准分类,基础标准(Basic Standards) CISPR16-2(GB/T6113.2)无线电骚扰和抗扰度测量方法 IEC61000-4-1 （GB/T17626.1 ）电磁兼容 试验和测量技术 抗扰度试验总论 通用标准(Generic Standards) A类(工业环境) B类(居民区、商业区及轻工业环境) 产品类标准(Product-Family Standa

12、rds) 信息技术设备 ,家用电器/电动工具 ,工、科、医 设备,声音和电视广播接收机 、医疗器械等。 产品标准(Dedicated Product Standards),基础标准规定了：测量场地 、 EUT的配置和工作状态、测量仪器和设备、测量方法、数据处理和试验报告等内容，但不包括限值。 通用标准 、产品类标准和产品标准是以基础标准为依据制定的，并根据产品的属性和使用情况规定了限值。 测试时选择适当标准的顺序：产品标准产品类标准通用标准 。,标准制订的原则： 1、科学、合理、实用、便于操作。 2、保证测试结果的可重复性、一致性、精确性。 GB/T6113.1规定的频率段范围 A频段9150

13、kHz； B频段0.1530MHz； C频段30300MHz； D频段3001000MHz； E频段-1GHz以上,为什么要了解骚扰的波形和频谱？,EMC标准的骚扰限值是按频率规定的； EMC设计是以骚扰频率为依据的。 了解骚扰的波形有助于骚扰源的定位和抑制。 模拟信号的波形和频谱。 数字信号的波形和频谱。 脉冲信号（浪涌、电快速瞬变脉冲群、静电放电、人为脉冲等）的产生原因、波形和频谱。,如何获取骚扰的波形和频谱？,任何电信号都可以通过傅里叶变换求得其频谱函数，式中f(t)是电信号的时域波形函数，F()为该信号的频谱函数，是角频率=2f，f为频率。 把电信号送入示波器可看时域波形，送入频谱仪可

14、看该信号的频谱。,模拟信号的波形和频谱,数字脉冲信号的波形和频谱,数字信号、浪涌、电快速瞬变脉冲群、静电放电、人为脉冲等的波形和频谱。 方形数字信号的频谱,梯形数字信号的频谱,八种脉冲信号频谱的比较,信息技术设备的工作信号是数字脉冲信号，具有很宽的频带，从电磁兼容角度应该考虑的最高频率为时钟频率的1020倍或者为1/tr, tr为脉冲的上升沿时间，即脉冲的前沿越陡峭或脉冲的重复频率越高，则脉冲包含的高频能量越大。,切断电感负载产生的脉冲噪声,有刷电机、继电器、电磁阀、高压点火线圈等都是电感负载。都可能产生电快速瞬变脉冲群和振铃浪涌。 pip继电器端驱动线中的骚扰波形,如开关是晶闸管，关断时没有

15、空气放电，但 仍然会产生振铃浪涌。 开关电源线中的骚扰,DC-AC逆变器的干扰,DC-AC逆变器，输入300V以上直流，输出三相10KHz的PWM调制波，功率100W供大功率三相交流驱动电机。 直流供电母线上有IGBT的关断浪涌和续流二极管的恢复浪涌。 PWM调制波输出具有高频谐波成分。,逆变器的磁场辐射,电快速瞬变脉冲群模拟波形的频谱分析,包含很多高频成分，可达60600MHz,雷电和浪涌的模拟波形,开路电压 1.2/50 s 绝缘跳火器件试验 短路电流 8/20s 导电不跳火器件试验 CCITT波形 10/700 s 通信设备试验,雷电和浪涌模拟波形的频谱分析,雷电和浪涌波形是脉冲信号，具

16、有很宽的频带。 能量主要集中在低频部分，由脉冲强度（幅度X宽度）决定。 带宽可以用1/tr来估算， tr为脉冲的上升沿时间，脉冲的前沿越陡峭，则脉冲包含的高频能量越大。从电磁兼容角度应该考虑的最高频率约在300KHz10MHz。,静电放电模拟波形的频谱分析,瞬态放电电流包含很多高频成分，可达3001000MHz,正弦波外其他波形都具有一定的频带，特别是脉冲波形具有相当宽的频带，所以骚扰的强度一般都是针对频率而言的。 在测量骚扰强度时骚扰通过各种探头、天线等传感器输入到干扰测量仪中。干扰测量仪调谐到所需测量频率,得出的结果即为该频率的骚扰强度。 骚扰强度习惯上以等效正弦电压有效值表示,所谓“等效

17、”，是输入等幅正弦波使其指示值和骚扰指示值相同，则该正弦电压的有效值即为所测骚扰的强度。 实际运用时干扰测量仪只要经过校准就可以直接测量骚扰,无需每次都输入比较用的正弦波。由于两者等效,正弦波的计量单位就可以直接用于骚扰强度。,电磁兼容常用测量单位,骚扰的电压单位常用V,电场强度单位常用V/m,功率常用mW。 如用分贝表示则采用如下公式，式中U为电压，E为电场强度，P为功率。,测量单位-分贝(dB),分贝的定义：分贝数 10lg,P2,P1,P1、P2 是两个功率数值，对于电流或电压，定义如下：,电压增益的分贝数 20lg,V2,V1,电流增益的分贝数 20lg,I2,I1,用分贝表示的物理量

18、,电压：用1V、1mV、1V 为参考（例如：1V = 0dBV） 则单位为：dBV、dBmV、dBV 等，,电流：用1A、1mA、1A 为参考，则：dBA、dBmA、dBA,场强：用1V/m、1V/m 为参考，则：dBV/m、dBV/m 等，,功率：用1W、1mW 为参考，则：dBW、dBm等，,干扰测量仪测到的是端口的电压,如加上所用测量天线的天线系数即为被测骚扰的场强： 由于干扰测量系统的阻抗都是标准规定的,一般为50,所以电压和功率也可互相转换如下：,骚扰的辐射发射测试（9KHz18GHz）,30MHz18GHz，测量电场E。 #1GHz以下，开阔场地或半电波暗室，半自由空间。 # 1G

19、Hz以上，全电波暗室，模拟自由空间。 # 替代法测量，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。 9KHz30MHz，测量磁场H。 #EUT较小，放在大磁环天线（LLA）中，测量骚扰磁场的感应电流。 #EUT较大，采用远天线法，用单小环在规定距离测量骚扰的磁场强度。,设备的骚扰发射方式和接收方式,在考察骚扰通过空间的传输途径进行相互干扰时，电子电气设备可以等效成磁场天线和电场天线。这些天线既可以向周围空间发射骚扰电磁波，在空间产生的总场强是这些等效天线发射的场强的矢量迭加，即考虑幅度、相位、方向后的迭加；也可以接收周围空间的骚扰电磁波，从而引起干扰。 磁场天线 电场天线,

20、设备的等效磁场天线,所有信号回路 和供电环路都 构成磁场天线。 磁场天线辐射的电磁波可以通过机箱孔缝漏泄到周围空间去。 周围空间的电磁波也可以通过机箱孔缝漏泄到内部的磁场天线中产生感应电动势。,设备的等效不对称振子电场天线,电场天线的一部分是外部连接线，包括信号线、控制线、I/O线、电源线等。 电场天线的另一部分包括PCB板的地线、散热片、金属支撑架、机箱等。 机箱本来是起屏蔽作用的，此时却变成了电场天线的一部分，一起参与辐射发射。,台式计算机标准配置的RE测量结果 外接电缆和机箱构成的电场发射天线 标准配置加打印机电缆的RE测量结果 外接电缆和机箱构成的电场接收天线 e=El(有效长度）,3

21、0MHz1000MHz的辐射发射测试,适用标准： GB9254 信息技术设备， GB4824 工、科、医（ISM）射频设备， GB13837 声音和电视广播接收机， YY0505医用电气设备， 其他相关标准。,30MHz1000MHz辐射发射测试的布置,场地：开阔场地或半电波暗室； 木桌，o.8米高； 转台，360度旋转； 测量距离3、10米； 天线14米移动； 天线垂直极化和水平极化测试； 宽带天线、同轴电缆、骚扰测量仪组成50匹配传输系统； 准峰值限值，峰值测量； 骚扰测量仪特性。,场地要求-半自由空间,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

22、焦点上，骚扰测量仪则放在椭圆外。测试桌、天线塔都应是非金属的。 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。,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。 屏蔽室相当于一个矩形波导谐振腔，存在很多谐振频率 ，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

23、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。,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，吸波材料可以把进入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

24、波材料。目前30MHz1000MHz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。,我室1982年成立。 2001年由中国实验室国家认可委员会（CNAS）正式批准为“国家认可实验室”。 电波暗室1992年建成，2006年重建，均为自行设计。,归一化场地衰减NSA4dB,空间辐射的电磁波,天线的近场由“束缚场”和“感应场”迭加而成，比较复杂。 束缚场-完全依赖源而存在，且随距离衰减很快。 感应场-根据麦克斯韦方程，由变化电场产生变化磁场，变化磁场产生变化电场。 天线的远场基本上是感应场，比较简单，并以电磁波的方式向远处传播，。 近场和

25、远场的边界是/2。,近场与远场的比较,近场和远场测试的比较,一般在远场使用大天线进行符合性测试，误差小、一致性好、重复性高。在近场使用各类小探头进行诊断性测试，有利于骚扰的定位。 远场条件下的测试距离d： a) d /2, 如EUT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。,B级ITE10m法限值与3m限值的转换 E f / d， E1 / E2 = d1 / d2,测试距离起止点的考虑,由测试距离误差引起的场强误差，由下式可见，高频影响大。 Ef/d

26、2. d + 1/d . f 因此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心的标记处。 测试距离起点应是EUT的边界，由于转台要转动，EUT应尽量在转台中心布置。,接收天线高度14m移动的原因,直达波和反射波 之间有相位差 ，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/4，因此可以保证在30MHz仍能找到最大场强。,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

27、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，一般为50。阻抗不匹配将引起反射，形成驻波，从而影响读数的准确性。,分布电容和分布电感,任何二金属间都存在分布电容和电感：,各种传输线的分布参数,分布参数是固有的特性参数，只与二金属的物理尺寸、相对位置有关。 实际设备中各种元器件、传输线、机箱间都有分布参数，是造成EMC问题的主要原因，但分布参数很难计算和测量，因此EMC分析有一定难度。,传输线的分布参数,传输线构成的环路面积越小，分布电感越小，分布电容越大，即特性阻抗越小。 传输线越粗，越宽，分布电感越小，分布电容越大，即特性阻抗越小。 分布参数本身很小，仅nH/m, pF/m数量级

28、。 集中参数器件来源于分布参数。 分布参数在高频时有效，低频时不起作用。 f10kHz L和C起主要作用， f1kHz R起主要作用。,分布参数对测试的影响,同轴传输系统，应该保持阻抗匹配。 天线周围不能有金属或导电物体（包括人）存在，否则将影响天线系数。 接收天线电缆应在天线架上走一段距离后再垂地。 自由空间校准的天线系数在3m法、10m法或屏蔽室中使用时应考虑其变化。 EUT的布置和测试设备的布置都应符合标准要求，不能随意变动。,骚扰测量仪的电路框图,骚扰测量仪的工作原理,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

29、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。,骚扰测量仪的4大类指标,骚扰测量仪的绝对脉冲特性 ：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

30、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）。,骚扰测量仪的相对脉冲特性,相对脉冲特性： 输入周期性脉冲信号时，脉冲的重复频率越高，其读数越高，重复频率低，读数低。 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要求，则说明该骚扰测量仪的四大类指标基本符合要求。,峰值、准峰值和平均值测量的比较,Bimp=1.05 B6 , =脉冲强度 , fP

31、R=脉冲重复频率 P()=准峰值检波效率, fPR越高，P()越接近1。 正弦波：峰值=准峰值=平均值。 脉冲：峰值准峰值平均值，fPR越高，准峰值越接近峰值。,准峰值检波效率P(),相同带宽条件下准峰值和平均值表头读数之比值,峰值和准峰值检波器的充放电时间常数比较,最小扫频时间,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。 在实际测量中，往往先用峰值进行全频段测量，然后再对接近或超过限值的频率点进行准峰值测量，这样可以大大节省测量时间。,测量步骤,整机自校准； 扫描范围、

32、步长、时间；（如何选取） 带宽； 检波方式； 衰减和预放；（注意：过载或本底噪声） 测量和记录。,骚扰测量仪实际上是一台超外差式选频电压表 ，既可测量脉冲信号也可测量正弦波。 一般选频电压表 和场强仪不能测量脉冲信号，只能测量正弦波。 骚扰测量仪规定的四大类指标以及绝对脉冲特性和相对脉冲特性，保证了脉冲的测量。 准峰值测量时间长，峰值测量时间很短，所以在实际测量中，往往先用峰值进行全频段测量，然后再对超过准峰值限值的频率点进行准峰值测量，这样可以大大节省测量时间。,测量结果的表达,电表读数按正弦波的有效值定标。 骚扰场强dB（Vm）测量仪电表读数dB（V）十天线系数（dB）电缆损耗（dB） 被

33、测信号经接收和包络检波后再次进行各种加权检波，得到相应的峰值、准峰值、有效值、平均值；准峰值与人耳和眼的反应相适应。 被测信号是正弦波：峰值=准峰值=有效值=平均值； 被测信号是脉冲：峰值准峰值有效值平均值，脉冲的重复频率越低，宽度越窄，差别就越大。,新的检波加权方式CAV和CRMS,CAV（线性平均值检波器）适用于测量窄带骚扰，特别是间歇、不稳定、漂移的窄带信号。 GB9254-2008已把CAV用于传导发射测量和1GHz以上的辐射发射测量中。 CRMS（均方根-平均值检波器）适用于测量宽带脉冲骚扰对采用数字调制方式的系统的干扰。 CISPR13:2009（GB13837音视频设备）已把CR

34、MS用于骚扰功率、传导骚扰和辐射骚扰的测量中，不再使用QP和AV检波器测量。 限值：QP CRMS(6dB) AV(4dB),数字电表显示系统（相当于线性平均值检波器）,由低通滤波器、A/D变换器、最大值读数器组成。低通的截止频率fs等于电表机械时间常数的倒数。 各种加权后的输出都是：直流+波动（骚扰脉冲的重复频率fpr）。 fpr fs 脉冲较密，低通输出仅为直流成分，波动被滤掉。 fpr fs 脉冲稀疏，低通输出中直流成分和波动都有，只有波动的高频谐波被滤掉。 经A/D变换后显示最大值。,CAV和老AV的比较,CAV：包络直接到低通； 老AV：包络经AV加权后再到低通。 fpr fs 低通

35、输出仅为直流成分，波动被滤掉。 CAV和老AV的读数相等。 fpr fs 低通输出中直流成分和波动都有，由于包络的波动比包络经AV加权后的波动大，而经A/D变换后显示的是最大值，所以CAV的读数比老AV的读数高。 例： fpr =1Hz时，CAV的读数比老AV高：7.4dB（A/B频段），11.3dB（C/D频段）,CRMS（均方根+线性平均值检波器）,CRMS的脉冲响应曲线和QP的相对脉冲特性含义相同，即保持电表指示不变，当骚扰脉冲的重复频率升高时，幅度应下降的dB数（加权因子）。 由于CRMS=均方根+线性平均值检波器，所以脉冲响应曲线由二部分组成： 拐点频率以上由均方根加权起主要作用，

36、-10 dB/十倍频程，高至带宽值； 拐点频率以下由线性平均值加权起主要作用，-20 dB/十倍频程；低至低通的截止频率fs(等于电表机械时间常数的倒数）,1GHz18GHz频率段的辐射发射测试,适用标准： GB9254 信息技术设备， 其他相关标准。,1GHz18GHz频率段的辐射发射测试,使用全电波暗室;（为什么？） 接收天线设置在与EUT同一高度上; （为什么？） 转台仍需360度转动，测试距离为3米; 采用小口径定向天线，水平和垂直二种状态都要测量; 测量采用频谱分析仪，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

37、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 。 （为什么？）,30MHz18GHz的辐射发射替代法测试,适用标准： GB4824 工、科、医（ISM）射频设备； GB13837 声音和电视广播接收机； YD/T1312.无线通信设备； 其他相关标准。,30MHz18GHz的辐射发射替代法测试,替代法仅仅测试EUT的壳体辐射 ,用标准天线的输出功率 来等效。 h1m ，d应符合远场条件，EUT在X、Y、Z方向上分别旋转360度，找最大值。 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

38、线B则必须用半波振子天线。1GHz18GHz 都用线性极化的喇叭天线。,替代法的校准应在水平极化和垂直极化状态进行。 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）。 以后测试时可直接将测到的最大骚扰电压加校准系数K（f），得到壳体辐射功率，不必再做替代试验。,9KHz30MHz的磁场辐射发射测试,适用标准： GB4824 工、科、医（ISM）射频设备， GB17743 电气照明 ， GB9254 信息技术设备， 其他相关标准。,9KHz30MHz的磁场辐射发射测试,2m的LLA可测量的最大尺寸为1.6m；

39、 EUT的磁场辐射强度等效于标准天线的辐射强度； 测量结果用大环上的磁感应电流dB(A)表示,大环天线的校准,远天线法的辐射磁场测量,使用直径0.6m的单小环天线，垂直地面放置，最低部高于地面1m（典型值），测量距离3m。 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的水平和垂直偶极距的情况。,9KHz30MHz的有源天线,环天线 （磁场） 单鞭天线（电场）,0.1530MHz传导连续骚扰测试,适用标准： GB9254 信息技术设备； GB4343.1 家用电器和电动工具； GB4824 工、科、医（ISM）射频设备； GB13

40、837 声音和电视广播接收机； GB17743 电气照明； YY0505医用电气设备； 其他相关标准。,台式设备的传导骚扰测量布置图,测量频率0.1530MHz，测量在屏蔽室内进行； 测量时需要在电网和EUT之间插入人工电源网络（LISN或AMN），作用是隔离电网和EUT和提供一个稳定的阻抗。 测量的是线-地的共模电压，但 可同时反映共模和差模骚扰。,家电、灯具等的CS测试布置1,家电、灯具等的CS测试布置2,家电、灯具等的CS测试布置3,灯具的插入损耗测试布置1,灯具的插入损耗测试布置2,灯具的插入损耗测试布置3,分布参数对测试的影响,测试布置、线缆连接、人体等都可能通过分布参数影响测试的准

41、确度。,0.1530MHz传导断续骚扰喀呖声测试,适用标准： GB4343.1 家用电器和电动工具 ， 其他相关标准。,断续骚扰喀呖声测试,判断是否喀呖声，根据喀呖声 率确定喀呖声限值Lg ； 按“上四分位法”判断产品是否合格。,连续骚扰的功率测试,适用标准： GB4343.1 家用电器和电动工具； GB13837 声音和电视广播接收机 ； 其他相关标准。,连续骚扰的功率测试,吸收钳法测到的是连接被测电缆的等效共模源的骚扰功率，用50标准信号源的功率dB(pW)表示。 用吸收钳法来评价EUT全部辐射能力的限制条件是：EUT尺寸/4、30300MHz频率段、单电缆连接。 由于被测电缆相当于辐射天

42、线，所以测试时人应远离测试装置，吸收钳和测量接收机之间的连接电缆最好也套上磁环。,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驻波形式出现的。 功率吸收钳测量系统应事前进行校准，得到修正因子频率曲线。,功率吸收钳的校准布置,谐波电流发射限值的测试 GB17625.1,EUT的供电电源S要求为纯净电源 ，本身产生的谐波很小。 EUT产生的谐波电流由分流器Zm取样，送入谐波分析仪M进行测量；取样装置（电流取样或电压取样）不影响EUT的正常工作。 一般测到第19次谐波 ；

43、EUT开关电源 瞬时（10s）之内 产生的谐波可不 作考虑。,谐波测量方法,1、频域测量方法单个频点测量 例如选频电压表，频谱分析仪。 2、时域测量方法-离散傅里叶变换DFT方法，即把时域波形通过FFT计算，得到频谱。 该方法快速、准确，用数字芯片即可完成，设备结构简单，体积小。标准推荐用此方法。,FFT分析仪的结构图,标准要求能测量到40次谐波，2KHz，谐波分析仪除谐波外还可测谐间波到9KHz。为避免频率混叠，前置9KHz以下低通滤波器。 FFT把窗口作为一个周期，对此周期性信号进行傅里叶变换。标准规定窗口内包含10个完整的50Hz基波波形，长度为200ms，所以傅里叶变换得到的频谱谱线间

44、隔为5Hz，有足够的精度。从而保证了电源电压波动时的谐波 测量和谐间波的测量。,标准规定窗口为矩形，保证了50Hz基波的谐波是5Hz的整数倍，可从FFT频谱图中得到。 同步脉冲保证了窗口前沿和后沿的准确性。 A/D变换器的取样率为5KHz，一个窗口1000点。,FFT的数学公式,178Hz通信信号和3次5次谐波的频谱,分群处理,根据FFT计算的结果，可得到频谱图，谱线间隔为5Hz，谱线包括50Hz基波、高次谐波和各种谐间波。例如图为178Hz通信信号和3次5次谐波的频谱图。 由图可见，在谐波和谐间波谱线的二侧都可能存在一些有相当能量的谱线，如果用频域的方法测量，选频表有一定的带宽，把中心频率和

45、带宽内的谱线的能量都包含进去，作为该中心频率的测量值。 因此对FFT的频谱图，也应引入“分群”的概念，把谱线归纳成“群”或“子群”。,谐波群谐波谱线和前后5根谱线构成谐波群。,谐波子群-谐波谱线和前后1根谱线构成谐波子群。,平滑滤波,在窗口内如果供电电压有波动，则各次谐波也会波动，从而在谐波谱线二侧产生新的谱线（类似调幅波频谱），构成谐波群或谐波子群。例如5次谐波波动时的谐波群。 谐波群或谐波子群应通过平滑滤波器，得到的平滑值把中心频率和群内谱线的能量都包含进去了，作为该中心频率的测量值。,5次谐波较大波动时的谐波群,5次谐波较小波动时的谐波子群,平滑通过时间常数为1.5秒的一阶数字低通滤波器

46、,可与限值比较的谐波电流测量值的表达方法,每个窗口得到的各次谐波群或子群需通过平滑（1.5秒低通滤波器，类似于骚扰测量仪的指标：电表机械时间常数）获得各次谐波的1.5s平滑有效值谐波电流（这样处理把电源波动的因素考虑进去了）。 该值应不大于相应限值的150%。 计算在整个观察周期内所有窗口的平滑值的算术平均值。推荐采用15个连续窗口（200ms/窗口），即3秒更新一次。 该值可用于与限值比较，应不大于相应限值。,试验的观察周期-表4,设备的分类A,B,C,D,限值,B类设备的限值：应不超过表1限值的1.5倍（便携设备的限值有所放宽）。,对称控制设备电流波形在正负二个半周相同。一般偶次谐波远小于

47、奇次谐波。 非对称控制设备电流波形在正负二个半周不相同。偶次谐波不能忽略。 C和D类设备限值的建立需要功率因素、基波电流和有功功率，应由制造商提供。如需通过测量获得则： 1、每个窗口内的有功输入功率也需通过平滑，得到平滑有功输入功率。 2、计算在整个观察周期内所有窗口的平滑值的最大值。该值可用于计算限值。,新老版本的主要差别,新版：50Hz，10个基波周期/窗口，平滑滤波器参数=8.012，=7.012。 老版：50Hz，16个基波周期/窗口，平滑滤波器参数=5.206，=4.206。,电压波动和闪烁的限值的测试 GB17625.2,电压波动反映突然的较大的电压变化程度， 闪烁反映一段时间内连

48、续的电压变化情况。,短期闪烁（Pst）：在10分钟内估算出的闪烁危害度，标准要求Pst1; 长期闪烁（Plt）：2小时内相继发生的Pst值，估算出的闪烁危害程度，,抗扰度试验标准,GB17626.2 静电放电（ESD）抗扰度试验； GB17626.3 辐射（射频）电磁场抗扰度试验； GB17626.4 电快速瞬变/脉冲群抗扰度试验； GB17626.5 浪涌（冲击）抗扰度试验； GB17626.6 对射频场感应的传导骚扰抗扰度试验； GB17626.8 工频磁场抗扰度试验； GB17626.11 电压暂降、短期中断和电压变化抗扰度试验。 GB17626.12 振荡波抗扰度试验。,辐射电磁场抗扰

49、度试验GB17626.3,载波频率为801000MHz，调制信号为1kHz，调幅度为80%； 测试在电波暗室中进行，地面上铺设吸波材料,射频场感应传导骚扰抗扰度试验GB17626.6,载波频率为150KHz80MHz ， 幅度调制信号为1KHz正弦波，调幅度80%。 骚扰信号通过CDN、电流夹钳、电磁夹钳以共模方式耦合到EUT。,如果是屏蔽电缆，骚扰电流注入到电缆的屏蔽层上， 如果是非屏蔽电缆，骚扰信号直接注入到各条线上。 标准规定CDN由EUT端口视入的共模阻抗应为150。,静电放电抗扰度试验 GB17626.2,电快速瞬变脉冲群抗扰度试验GB17626.4,浪涌（冲击）抗扰度试验 GB17

50、626.5,振荡波抗扰度试验GB17626.12,电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验GB17626.11,工频磁场抗扰度试验GB17626.8,脉冲磁场抗扰度试验,军用标准中的基本标准,GJB151A军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求 GJB152A军用设备和分系统电磁发射和敏感度测量 现行有效版本为A版本，1997年颁布实施，等效采用美军标MIL-STD-461D/462D 。 GJB151A规定了”要求与极限值”，GJB152A规定了”测量方法”。,军用标准中的顶层标准,GJB 1389A-2005“系统电磁兼容性要求” （等效采用美军标MIL-STD-464A ) 标准对系统电磁

51、兼容性提出了14项要求：安全裕度、系统内电磁兼容性、外部射频电磁环境、雷电、电磁脉冲、分系统和设备电磁干扰、静电电荷控制、电磁辐射危害、全寿命期电磁环境效应控制、电搭接、外部接地、防信息泄漏、发射控制（EMCON）、频谱兼容性管理。 标准规定了对这些要求的验证方法，符合性应通过系统、分系统和设备级试验、分析或其组合来验证，但试验是验证的主要手段。,军用标准和民用标准的比较,因为军用设备和分系统与民用产品所处的电磁环境和使用的条件不同，所以电磁兼容标准也有较大不同。 差异表现在 检测环境、 受试设备的布置和工况、 检测设备、 检测方法等要求不尽相同。,GJB151A/152A-97的测试项目,1

52、）CE101 25Hz10kHz电源线传导发射 2）CE102 10kHz10MHz电源线传导发射 3）CE106 10kHz40GHz天线端子传导发射 4）CE107 电源线尖峰信号（时域）传导发射 5）CS101 25Hz50kHz电源线传导敏感度 6）CS103 15kHz10GHz天线端子互调传导敏感度 7）CS104 25Hz20GHz天线端子无用信号抑制传导敏感度 8）CS105 25Hz20GHz天线端子交调传导敏感度 9）CS106 电源线尖峰信号传导敏感度 10）CS109 50Hz100kHz壳体电流传导敏感度,11）CS114 10kHz400MHz电缆束注入传导敏感度

53、12）CS115 电缆束注入脉冲激励传导敏感度 13）CS116 10kHz100MHz电缆和电源线阻尼正弦瞬变传导敏感度 14）RE101 25Hz100kHz磁场辐射发射 15）RE102 10kHz18GHz电场辐射发射 16）RE103 10kHz40GHz天线谐波和乱真输出辐射发射 17）RS101 25Hz100kHz磁场辐射敏感度 18）RS103 10kHz40GHz电场辐射敏感度 19）RS105 瞬变电磁场辐射敏感度,电源线测试5项,1）CE101 25Hz10kHz电源线传导发射 用电流钳，共模接收 2）CE102 10kHz10MHz电源线传导发射 用人工电源网LISN

54、（50/50H +5），共模接收。 4）CE107 电源线尖峰信号（时域）传导发射 用电流钳或电压探头，共模接收，存储示波器显示波形。 5）CS101 25Hz50kHz电源线传导敏感度 用耦合变压器串接在电源线中，把正弦波骚扰差模加入电源。 9）CS106 电源线尖峰信号传导敏感度 尖峰信号直接串联或并联，以差模方式加入电源线中。,电缆线测试3项,11）CS114 10kHz400MHz电缆束注入传导敏感度 用电流注入探头，共模加入1kHz、占空比50%脉冲调制波。 12）CS115 电缆束注入脉冲激励传导敏感度 用电流注入探头，共模加入脉冲信号。 13）CS116 10kHz100MHz电

55、缆和电源线阻尼正弦瞬变传导敏感度 用电流注入探头，共模加入阻尼正弦瞬变信号 。,空间电磁场测试6项,14）RE101 25Hz100kHz磁场辐射发射 用133mm小环天线在70mm处接收。 15）RE102 10kHz18GHz电场辐射发射 用鞭状天线，双锥天线，双脊喇叭天线在1mm处接收。 16）RE103 10kHz40GHz天线谐波和乱真输出辐射发射 远场条件，用鞭状天线， 双锥天线， 双脊喇叭天线，和 喇叭天线接收。 17）RS101 25Hz100kHz磁场辐射敏感度 用小环天线(120mm)，近距离(50mm)发射正弦波。 18）RS103 10kHz40GHz电场辐射敏感度 用

56、鞭状天线， 双锥天线， 双脊喇叭天线，和 喇叭天线，发射1kHz，占空比50%脉冲调制波。 19）RS105 瞬变电磁场辐射敏感度 瞬变单脉冲输入到GTEM小室。,天线端子测试4项，壳体测试1项,3）CE106 10kHz40GHz天线端子传导发射 6）CS103 15kHz10GHz天线端子互调传导敏感度 7）CS104 25Hz20GHz天线端子无用信号抑制传导敏感度 8）CS105 25Hz20GHz天线端子交调传导敏感度 9）CS106 电源线尖峰信号传导敏感度 尖峰信号直接加在壳体二端,军标和民标辐射发射测试的比较,GB9254 信息技术设备- 30MHz1GHz辐射发射 场地：开阔

57、场地或半电波暗室； 木桌，o.8米高； 转台，360度旋转； 测量距离3、10米； 天线14米移动； 天线垂直极化和水平极化测试； 准峰值限值，峰值测量；,GJB151A/152A-RE102 10kHz18GHz电场辐射发射 屏蔽室+吸波材料； 试验桌上铺接地平板； 不需转台； 测量距离1米； 天线高度1.2米，不需移动； 鞭状天线垂直极化， 双锥天线和双脊喇叭天线垂直极化和水平极化； 峰值限值，峰值测量。,电磁兼容实验室建设目标的确定,A实验室服务内容（被测产品类的确定） B电磁兼容实验室建设目标（国家级、企业级；认证级，研发级等） C实验室建设投资总额确定 D建造场地的确定 E建设过程的组织和协调,对检测实验室的要求,设备要求： 1、开阔场地、3m或10m法半电波暗室、屏蔽室； 2、骚扰测量仪、各类天线、人工电源网络、耦合/去耦器、功率吸收钳、喀呖声分析仪、谐波分析仪、电压探头、模拟负载、模拟手等等； 3、功率放大器、功率计、场