1、電磁兼容測(cè)試項(xiàng)目射頻輻射電磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)1.射頻輻射電磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)的由來射頻輻射電磁場(chǎng)干擾是人們最早考慮的電磁干擾，早在1934年，國際電工委員委（IEC）就成立了國際無線電干擾標(biāo)準(zhǔn)化特別委員會(huì)（CISPR），主要研究騷擾對(duì)通信和廣播接收效果的影響，并因此制定了一些產(chǎn)品族的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)，旨在限制這些設(shè)備的電磁騷擾的發(fā)射，以便實(shí)施對(duì)通信和廣播的保護(hù)。真正把射頻輻射電磁場(chǎng)作為對(duì)電子設(shè)備抗干擾能力的考核而寫進(jìn)電磁兼容抗擾度標(biāo)準(zhǔn)，是在1984年IEC的TC65委員會(huì)（研究工業(yè)過程測(cè)量與控制裝置的專業(yè)委員會(huì)）出版的IEC801-3標(biāo)準(zhǔn)中，它首次把射頻輻射電磁場(chǎng)與靜電放電等并列在一起，作為對(duì)電子

2、設(shè)備抗擾度試驗(yàn)中最主要的幾種試驗(yàn)方法。射頻輻射電磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)的國家標(biāo)準(zhǔn)為GB/T17626.3（等同于國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61000-4-3）。2.試驗(yàn)等級(jí)（1）一般試驗(yàn)等級(jí)下表頻率范圍為80MHz1000MHz內(nèi)的優(yōu)先選擇試驗(yàn)等級(jí)。表中給出的是未經(jīng)調(diào)制的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)，在正式試驗(yàn)時(shí)要用1kHz的正弦波對(duì)未調(diào)制信號(hào)進(jìn)行深度為80%的幅度調(diào)制。對(duì)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)來說，可在IEC61000-4-3和IEC61000-4-6（對(duì)應(yīng)于我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17626.3和GB/T17626.6）之間選擇比80MHz略高或略低的頻率作為過渡頻率。這里IEC61000-4-6（GB/T17626.6）標(biāo)準(zhǔn)為電氣和

3、電子產(chǎn)品規(guī)定了頻率在80MHz以下的輻射電磁場(chǎng)對(duì)線路感應(yīng)所引起的傳導(dǎo)干擾試驗(yàn)。（2）針對(duì)數(shù)字無線電話的射頻輻射而設(shè)定的試驗(yàn)等級(jí)下表給出頻率范圍為800MHz960MHz,及1.4GHz2.0GHz的優(yōu)先試驗(yàn)等級(jí)。表中給出的是未經(jīng)調(diào)制的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)，在正式試驗(yàn)時(shí)要用1kHz的正弦波對(duì)未調(diào)制信號(hào)進(jìn)行深度為80%的幅度調(diào)制。如果產(chǎn)品只需要滿足某些特定國家的使用要求，則對(duì)1.4GHz2.0GHz的試驗(yàn)范圍可縮至只滿足當(dāng)事國數(shù)字電話所采用的具體頻段，但在試驗(yàn)報(bào)告中要反映出這一決定。產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)要指定每一頻率范圍內(nèi)的試驗(yàn)等級(jí)。在上述兩張表格所提到的頻率范圍中，只需要對(duì)兩個(gè)試驗(yàn)等級(jí)中較高的這一個(gè)進(jìn)行試驗(yàn)

4、就可以了。在前述一般試驗(yàn)等級(jí)的優(yōu)先選擇表格中，試驗(yàn)等級(jí)分為1、2、3級(jí)，對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)場(chǎng)強(qiáng)分別為1V/m、3V/m、10V/m。其中：等級(jí)1為低電平的電磁輻射環(huán)境，如在離開電臺(tái)和電視臺(tái)1km以外地方的輻射情況。等級(jí)2為中等電磁輻射環(huán)境，如附近有小功率的移動(dòng)電話在使用，這是一種典型的商業(yè)環(huán)境。等級(jí)3為嚴(yán)酷的電磁輻射環(huán)境，如有移動(dòng)電話在靠近設(shè)備的地方使用（距離不小于1m），或附近有大功率廣播發(fā)射機(jī)和工科醫(yī)設(shè)備在工作，這是典型的工業(yè)環(huán)境。等級(jí)×為一開放的等級(jí)，可通過用戶和設(shè)備制造商協(xié)商，或在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)備說明書中規(guī)定。通常受試設(shè)備的試驗(yàn)等級(jí)是根據(jù)其最終安裝環(huán)境的電磁情況來選擇的。但對(duì)大多數(shù)產(chǎn)品

5、來說，在它們的產(chǎn)品族和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)里已經(jīng)充分考慮了使用的環(huán)境，所以它們的試驗(yàn)等級(jí)已經(jīng)確定。對(duì)于針對(duì)無線電話的射頻輻射而設(shè)定的試驗(yàn)等級(jí)，主要是考慮了近距離使用移動(dòng)無線電話時(shí)對(duì)設(shè)備造成的影響。下式是移動(dòng)無線電話的發(fā)射功率與場(chǎng)強(qiáng)之間的關(guān)系。E=3P1/2/d式中，E為場(chǎng)強(qiáng)（有效值），（V/m）；3為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)；P為移動(dòng)無線電話的功率值，（W）；d為到天線的距離，（m）。下表是試驗(yàn)等級(jí)及相關(guān)距離的實(shí)例。GSM蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)，全球應(yīng)用；DECT無繩蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)，歐洲應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)設(shè)備電波暗室這是標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定優(yōu)先選用的試驗(yàn)場(chǎng)地。要求電波暗室有合適的尺寸，能維持被試品以足夠空間的均勻場(chǎng)域，必要時(shí)可在電波暗室里安裝

6、一些吸收材料來削弱室內(nèi)的反射情況，維護(hù)場(chǎng)的均勻性。另有一間輔助屏蔽室，用于安放場(chǎng)強(qiáng)發(fā)生設(shè)備（信號(hào)發(fā)生器、功率放大器）、監(jiān)視設(shè)備、和對(duì)被試品的操控設(shè)備。除了電波暗室外，完成射頻輻射電磁場(chǎng)試驗(yàn)至少要有以下儀器：電磁干擾濾波器要確保濾波器接在線路上不會(huì)引起意外的諧振。射頻信號(hào)發(fā)生器要能夠覆蓋相關(guān)的試驗(yàn)頻段（按標(biāo)準(zhǔn)要求，上限頻率應(yīng)能達(dá)到2GHz以上），能以1kHz的正弦波進(jìn)行幅度調(diào)制，調(diào)幅深度達(dá)到80%。并具有以十倍頻程/秒或更低的速率自動(dòng)掃頻的能力。如使用射頻頻率合成器，要求能對(duì)頻率的步進(jìn)幅度和停頓時(shí)間進(jìn)行編程。此外，上述信號(hào)發(fā)生器還應(yīng)有手動(dòng)設(shè)置的功能。功率放大器用于放大未調(diào)制和已調(diào)制的信號(hào)，并提供

7、天線建立電磁場(chǎng)，使之達(dá)到所需等級(jí)。目前已能做到用單個(gè)放大器來覆蓋80MHz1000MHz的頻率范圍。但對(duì)1GHz2GHz這一頻率范圍尚需專門有一個(gè)放大器來進(jìn)行放大。放大器產(chǎn)生的諧波和失真電平應(yīng)比載波電平至少低15dB。發(fā)射天線用以產(chǎn)生所需的電磁場(chǎng)。在標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的80MHz1000MHz頻段內(nèi)一般要用兩種形式的天線（分別是雙錐天線和對(duì)數(shù)周期天線。前者的使用頻率為20MHz300MHz，后者為200MHz1000MHz）。但目前已經(jīng)有能覆蓋80MHz1000MHz全頻段的復(fù)合天線可供使用（見下圖），這簡化了試驗(yàn)的配置，有助于降低系統(tǒng)硬件的價(jià)格，同時(shí)也避免了在試驗(yàn)中需要在兩種天線間的切換。對(duì)于1GH

8、z2GHz的頻率范圍，則要采用角錐喇叭天線和雙脊波導(dǎo)天線來產(chǎn)生極化磁場(chǎng)。監(jiān)視水平和垂直極化的場(chǎng)強(qiáng)探頭（或各向同性的監(jiān)視天線）用以監(jiān)視被試設(shè)備這一邊的射頻輻射電磁場(chǎng)強(qiáng)度。其置于被測(cè)電磁場(chǎng)中的前置放大和光電轉(zhuǎn)換部分要有足夠的抗干擾能力，再通過一根光纖電纜（對(duì)于經(jīng)過充分濾波的信號(hào)連接線也可使用）與室外指示器連接。用于記錄功率電平的場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試設(shè)備通過場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試設(shè)備可進(jìn)一步控制信號(hào)發(fā)生器送到功率放大器的信號(hào)幅度，最終使加在被試品上的場(chǎng)強(qiáng)維持穩(wěn)定。值得注意的是，要保證場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試設(shè)備有足夠的抗干擾能力。試驗(yàn)場(chǎng)地試驗(yàn)場(chǎng)地的一般要求試驗(yàn)在電波暗空中進(jìn)行。電波暗室相對(duì)試品來說，應(yīng)具有足夠的空間，而且在試品周圍空間還要有

9、均勻場(chǎng)的特性（例如，有一個(gè)1.5m×1.5m的均勻場(chǎng)）。電波暗室的均勻性每年校準(zhǔn)一次。另外，每當(dāng)暗室內(nèi)布置發(fā)生變化時(shí)（如更換吸波材料、試驗(yàn)位置的移動(dòng)或試驗(yàn)設(shè)備的改變等等），也要重新校準(zhǔn)。天線與試品間的距離取決于試品的大小。對(duì)小試品（例如每一面的尺寸小于0.5m×0.5m），即使天線與試品間距小至1m，也足夠保證試品正面輻照區(qū)的場(chǎng)均勻性（例如，有一個(gè)1.5m×1.5m的均勻場(chǎng)），這時(shí)就可以采用1m法進(jìn)行試驗(yàn)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試品與產(chǎn)生電磁場(chǎng)的天線距離不得小于1m。試品與天線之間的最佳距離是3m。當(dāng)對(duì)試驗(yàn)的距離有爭議時(shí)，應(yīng)優(yōu)先便用3m法。對(duì)于大型設(shè)備，即使采用3m法試驗(yàn)，也難

10、以保證試品正面輻照區(qū)的均勻性，這時(shí)就該選用更大的試驗(yàn)場(chǎng)地。試驗(yàn)中的測(cè)量距離是這樣規(guī)定的：雙錐天線是天線中央到試品正面的距離；對(duì)數(shù)周期天線是天線的頂端到試品正面的距離，見下圖。GTEM小室GETM小室又稱吉赫芝（GHz）橫電磁波室，是近十幾年才發(fā)展起來的新型電磁兼容測(cè)試設(shè)備，它的工作頻率范圍可以從直流至數(shù)GHz以上，內(nèi)部可用場(chǎng)區(qū)較大，尤其可貴的是小室本身與其配套設(shè)備的總價(jià)不算過于昂貴，能為大多數(shù)企業(yè)所接受。GTEM小室是根據(jù)同軸及非對(duì)稱矩形傳輸線原理設(shè)計(jì)而成的設(shè)備。為避免內(nèi)部電磁波的反射和諧振，GTEM小室在外形上被設(shè)計(jì)成尖錐形，其輸入端采用N型同軸接頭，隨后中心導(dǎo)體展平成為一塊扇形板，稱為芯板

11、。在小室的芯板和底板之間形成矩形均勻場(chǎng)區(qū)。為了使球面波（嚴(yán)格地說，由N型接頭向GTEM小室傳播的是球面波，但由于所設(shè)計(jì)的張角很小，因而該球面波近似于平面波）從輸入端到負(fù)載端有良好的傳輸特性，芯板的終端因采用了分布式電阻匹配網(wǎng)絡(luò)，從而成為無反射終端。GTEM小室的端面還貼有吸波材料，用它對(duì)高端頻率的電磁波作進(jìn)一步吸收。因此在小室的芯板和底板之間產(chǎn)生了一個(gè)均勻場(chǎng)強(qiáng)的測(cè)試區(qū)域。試驗(yàn)時(shí)，試品被置于測(cè)試區(qū)中，為了做到不因被試設(shè)備置入而過于影響場(chǎng)的均勻性，被試設(shè)備以不超過芯板和底板之間距離的1/3高度為宜。下圖是GTEM小室的外形及典型的工作特性。頻率（GHz） 頻率（GHz）電壓駐波比 電場(chǎng)強(qiáng)度特性工作

12、原理GTEM小室中的電場(chǎng)強(qiáng)度與從N型接頭輸入信號(hào)電壓V成一正比，與芯板距底板垂直距離h成反比：E = V/h在50匹配的系統(tǒng)里，芯板對(duì)底板的電壓與N型接頭的信號(hào)輸入功率之間的關(guān)系滿足V =（RP）1/2 =（50P）1/2故場(chǎng)強(qiáng)E =（50P）1/2 / h 如考慮實(shí)測(cè)值與理論值之間的差異，上式還應(yīng)乘一個(gè)系數(shù)k，因此實(shí)際的電場(chǎng)強(qiáng)度是E = k（50P）1/2/ h從上式可見，若在GTEM小室注入同樣的功率，芯板的位置距底板的距離越近（h值越小），則可獲得較大的場(chǎng)強(qiáng)；若產(chǎn)生同相的場(chǎng)強(qiáng)，較大空間處（h值越大）需要的輸入功率亦較大。上述結(jié)論表明，對(duì)于較小的試品，我們可以把試品放在GTEM小室中比較靠前的位置，這樣用比較小的信號(hào)輸入功率，就可以得到足夠高的電場(chǎng)強(qiáng)度。注意，試品的高度不能超過選定位置芯板與底板間距的1/3。采用GTEM小室做射頻輻射電磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)：用GTEM產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度要遠(yuǎn)大于天線產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)，所以用比較小的射頻功率放大器可以產(chǎn)生很強(qiáng)的電場(chǎng)，使得整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的價(jià)格大大降低。這對(duì)尺寸不太大的設(shè)備來說，是一個(gè)非常好的射頻輻射電磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)方案。由于用GTEM小室做射頻輻射電磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)不需要用天線，所以可方便地用于自動(dòng)測(cè)試，大大減少了測(cè)試時(shí)間，也降低了對(duì)試驗(yàn)人員的技術(shù)要求。GTEM小室的射頻輻射電磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)的系統(tǒng)圖見下圖，主要由信號(hào)