1 騷擾的輻射發(fā)射測(cè)試（9KHz～18GHz）

 

在30MHz～18GHz頻率段，測(cè)量騷擾的電場(chǎng)強(qiáng)度。1GHz以下使用開闊場(chǎng)地或半電波暗室，模擬半自由空間；1GHz以上使用全電波暗室，模擬自由空間。如采用替代法測(cè)量，則測(cè)試場(chǎng)地可用開闊場(chǎng)地、半電波暗室或全電波暗室，測(cè)量結(jié)果用發(fā)射功率表示。

 

在9KHz～30MHz頻率段，測(cè)量騷擾的磁場(chǎng)強(qiáng)度。如果EUT較小，則將其放在大磁環(huán)天線（LLA）中，測(cè)量騷擾磁場(chǎng)的感應(yīng)電流。如果EUT較大，則采用遠(yuǎn)天線法，用單小環(huán)在規(guī)定距離測(cè)量騷擾的磁場(chǎng)強(qiáng)度。

 

1.1.1.1 30MHz～1000MHz頻率段的輻射發(fā)射測(cè)試

 

為了對(duì)輻射騷擾有一個(gè)統(tǒng)一的度量，標(biāo)準(zhǔn)不但對(duì)測(cè)量布置、測(cè)量方法作了規(guī)定，而且對(duì)騷擾測(cè)量?jī)x、天線和測(cè)量場(chǎng)地都作了嚴(yán)格的規(guī)定，現(xiàn)分別加以討論。

 

(1) 測(cè)量布置和測(cè)量方法

 

標(biāo)準(zhǔn)要求測(cè)試在開闊場(chǎng)地或半電波暗室內(nèi)進(jìn)行，場(chǎng)地必須符合NSA（歸一化場(chǎng)地衰減）的要求。測(cè)試布置如圖1所示。

 

測(cè)試天線和受試設(shè)備（EUT）之間的距離應(yīng)符合遠(yuǎn)場(chǎng)條件，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為3、10m或30m。遠(yuǎn)場(chǎng)的場(chǎng)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，電場(chǎng)方向、磁場(chǎng)方向和電波傳播方向三者互相垂直，波阻抗即電場(chǎng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度之比為377Ω，場(chǎng)強(qiáng)隨距離一次方衰減。近場(chǎng)的場(chǎng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在電波傳播方向存在電場(chǎng)或磁場(chǎng)的分量，三者不一定互相垂直，波阻抗不為常數(shù)而是隨距離變化，場(chǎng)強(qiáng)隨距離平方或三次方衰減。

 

圖1：30MHz～1000MHz輻射發(fā)射測(cè)試的布置

 

比較近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)的特性可知，在遠(yuǎn)場(chǎng)條件下測(cè)量場(chǎng)強(qiáng)一致性和重復(fù)性較好，測(cè)量誤差較小。在遠(yuǎn)場(chǎng)條件下測(cè)試距離d應(yīng)滿足下列情況：

 

a)  d ≥ λ/2π, 如EUT被看作是偶極子天線，則誤差為3dB。

b)  d ≥ λ，  可看作是平面波，如EUT被看作是偶極子天線，則誤差為0.5dB。

c)  d ≥ 2D2/λ， D為EUT的最大尺寸，該條件僅適用于D>>λ的情況。

 

在30MHz～1000MHz頻率段，λ為10m～0.3m, d=3m、10m、30m時(shí)都符合上述遠(yuǎn)場(chǎng)條件。

 

國內(nèi)暗室絕大部分只能進(jìn)行3m法測(cè)試,而標(biāo)準(zhǔn)上給出的限值很多都是針對(duì)10m法測(cè)試的,所以應(yīng)該將它們轉(zhuǎn)換為3m法的限值,轉(zhuǎn)換公式為：

 

L2 ＝L1 (d1/d2)或L2 (dB) ＝ L1 (dB)+ 20lg(d1/d2)

式中L1和 L2分別為測(cè)試距離為d1 和d2時(shí)的輻射限值,例如GB9245中僅規(guī)定了信息技術(shù)設(shè)備在10m 測(cè)量距離處的輻射騷擾限值，由此可轉(zhuǎn)換為3m處限值，如表1所示。

 

表1：B級(jí)ITE在10m和3m處的輻射限值

 

一般不同頻率段的限值是不一樣的，過渡頻率點(diǎn)應(yīng)該采取較低的限值，表1中230MHz的限值應(yīng)取較低值：30dB(µV/m)（10m法），40dB(µV/m)(3m法)。

 

在確定測(cè)試距離時(shí)常遇到起始點(diǎn)和終止點(diǎn)的問題，起始點(diǎn)是被測(cè)設(shè)備（EUT）的邊框，這在標(biāo)準(zhǔn)上有明確的規(guī)定。終止點(diǎn)應(yīng)該在天線的什么部位？當(dāng)天線是對(duì)稱振子天線或雙錐天線時(shí)，終止點(diǎn)在天線的中間部位。當(dāng)天線是喇叭天線時(shí),終止點(diǎn)應(yīng)為喇叭口。但當(dāng)天線是對(duì)數(shù)周期天線和混合寬帶天線時(shí)，終止點(diǎn)就不好確定，標(biāo)準(zhǔn)中也沒有明確規(guī)定。對(duì)數(shù)周期天線，根據(jù)其工作原理，在頻率較高時(shí)是短振子起作用，；頻率較低時(shí)是長(zhǎng)振子起作用。如果把終止點(diǎn)定在對(duì)數(shù)天線的頂端，則高頻測(cè)量時(shí)距離約為3m，而低頻測(cè)量時(shí)距離偏移較大。由于天線接收的場(chǎng)強(qiáng)E∝f/d，而由距離引起的測(cè)量誤差為△E∝f△d/d2，顯然對(duì)于同樣的距離偏移，頻率越高，產(chǎn)生的場(chǎng)的測(cè)量誤差就越高，所以筆者認(rèn)為終止點(diǎn)放在對(duì)數(shù)周期天線的頂端比較合適。如果天線上已有天線中心的標(biāo)記，則終止點(diǎn)放在天線中心的標(biāo)記處。

 

由于達(dá)標(biāo)測(cè)試是測(cè)量EUT可能輻射的最大值，所以EUT應(yīng)放在轉(zhuǎn)臺(tái)上（可360°旋轉(zhuǎn)）以便尋找EUT的最大騷擾輻射方向。臺(tái)式EUT離地面高度通常為0.8m，立式EUT則直接放置地面，接觸點(diǎn)與地面應(yīng)絕緣。接收天線的高度應(yīng)該在1～4m（如測(cè)試距離為3m或10m）或2～6m（如測(cè)試距離為30m）內(nèi)掃描，記錄最大輻射場(chǎng)強(qiáng)。EUT的輻射電磁波到達(dá)天線有兩條途徑，如圖2所示。一條是直達(dá)波，一條是通過地面的反射波，天線接收到的總場(chǎng)強(qiáng)為直達(dá)波和反射波的矢量和，即由于二條路徑長(zhǎng)度不同，電磁波到達(dá)天線所需時(shí)間不同，因此和有一定相位差Δφ，總場(chǎng)強(qiáng)與Δφ有關(guān)。如果和同相，則兩者相加，總場(chǎng)強(qiáng)最大；如果和反相，則兩圖2 輻射電磁波的直達(dá)波和反射波 者相減，總場(chǎng)強(qiáng)最小。Δφ與天線高度有關(guān)，當(dāng)接收天線在1～4m之間移動(dòng)時(shí)，接收到的場(chǎng)強(qiáng)也以駐波方式變化，波峰和波谷間的高度差約為λ/2，因此可以保證在30MHz仍能找到最大場(chǎng)強(qiáng)。

 

由于騷擾場(chǎng)強(qiáng)的水平極化分量和垂直極化分量是不同的，所以測(cè)量時(shí)應(yīng)把天線水平放置測(cè)水平極化分量，垂直放置測(cè)垂直極化分量。垂直放置時(shí)天線的最低端離地應(yīng)大于25cm,以免影響天線的性能。整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)是同軸傳輸系統(tǒng)，應(yīng)該保持阻抗匹配，即天線的阻擾、同軸電纜的特性阻抗和干擾測(cè)量?jī)x的輸入阻抗都應(yīng)相等，一般為50Ω。阻抗不匹配將引起反射，從而影響讀數(shù)的準(zhǔn)確性。目前自動(dòng)化的EMI測(cè)試系統(tǒng)己普遍使用，測(cè)量?jī)x、天線塔、轉(zhuǎn)臺(tái)都用GPIB（IEEE-488）接口連接，由計(jì)算機(jī)控制，進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試、數(shù)據(jù)處理和報(bào)告生成。

 

(2) 騷擾測(cè)量?jī)x

 

騷擾測(cè)量?jī)x實(shí)際上是一臺(tái)超外差式選頻電壓表。騷擾波形通常是由很多頻率組成的，騷擾測(cè)量?jī)x可用來測(cè)量這些頻率的電壓幅值。圖3是其電路方框圖。

 

其電路結(jié)構(gòu)類似于半導(dǎo)體收音機(jī)。測(cè)量時(shí)先將測(cè)量?jī)x調(diào)諧，對(duì)準(zhǔn)某個(gè)頻率fi。該頻率經(jīng)高頻衰減器和高頻放大器后進(jìn)人混頻器，與本地振蕩器的頻率fl混頻，產(chǎn)生很多混頻信號(hào)。經(jīng)過中頻濾波器以后僅得到中頻f0＝fl－fi。中頻信號(hào)經(jīng)中頻衰減器、中頻放大器后，由包絡(luò)檢波器進(jìn)行包絡(luò)檢波，濾去中頻得到其低頻包絡(luò)信號(hào)A（t）。A（t）再進(jìn)一步進(jìn)行加權(quán)檢波，加權(quán)可根據(jù)需要獲得A（t）的峰值（Peak）、有效值（rms）、平均值（Ave）或準(zhǔn)峰值（QP），這些值經(jīng)低頻放大后可推動(dòng)電表指示。測(cè)量前如果用校準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)進(jìn)行預(yù)先校準(zhǔn)， 則可以直接讀數(shù)。騷擾信號(hào)的讀數(shù)等效于正弦信號(hào)的有效植。

 

圖3：騷擾測(cè)量?jī)x的電路框圖

 

由于很多騷擾都是脈沖性的，所以騷擾測(cè)量?jī)x應(yīng)能測(cè)量脈沖信號(hào)，這是它與一般電壓表的不同之處。設(shè)輸人信號(hào)是幅度為A、寬度為τ、周期為T的脈沖信號(hào)。由圖3可見其中頻信號(hào)波形[（b）點(diǎn)]為載波頻率為中頻f0的調(diào)幅信號(hào)，其包絡(luò)幅度為2AτGB，G為中頻放大器和以前各級(jí)電路的增益，B為中頻帶寬；包絡(luò)主瓣寬度為2/B，兩個(gè)主瓣之間間隔為T．包絡(luò)檢波器后的波形[（c）點(diǎn)]只不過是濾去中頻載波后的中頻包絡(luò)。由于包絡(luò)的寬度和幅度都與中頻帶寬B有關(guān)，因此測(cè)量?jī)x的中頻帶寬一定要有統(tǒng)一的規(guī)定 否則對(duì)于同一脈沖信號(hào)，由于中頻帶寬不同，測(cè)量結(jié)果可能不同，這是與僅能測(cè)量正弦波的電壓表的一個(gè)不同之處。

對(duì)同一個(gè)脈沖輸人信號(hào)的中頻輸出波形進(jìn)行不同形式的加權(quán)檢波，可能得到不同的值，一般包絡(luò)的峰值＞準(zhǔn)峰值＞有效值＞平均值。騷擾測(cè)量中的發(fā)射限值（即標(biāo)準(zhǔn)允許的最大騷擾發(fā)射量）絕大多數(shù)都是以準(zhǔn)峰值形式規(guī)定的，因?yàn)闇?zhǔn)峰值可以反映人耳或人眼對(duì)脈沖騷擾的響應(yīng)，當(dāng)脈沖很快上升時(shí)，人耳不能立即反應(yīng)，當(dāng)脈沖跌落后，人耳的感覺仍有滯留效應(yīng)。加權(quán)檢波的形式是由檢波電路的充放電時(shí)間常數(shù)決定的，充電慢、放電快得到的加權(quán)值就越低，所以對(duì)準(zhǔn)峰值的充放電時(shí)間也要有統(tǒng)一規(guī)定。這是與僅能測(cè)量正弦波的電壓表的又一個(gè)不同之處，因?yàn)閷?duì)于正弦波輸人信號(hào)，其中頻輸出波形的包絡(luò)的峰值、準(zhǔn)峰值、有效值、平均值都是相等的。

 

圖中（d）點(diǎn)的波形是準(zhǔn)峰值加權(quán)波形，（e）點(diǎn)是電表讀數(shù)。由于電表具有一定的慣性（即電表機(jī)械時(shí)間常數(shù)）所以電表讀數(shù)將受一定影響，因此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定電表應(yīng)處于臨界阻尼狀態(tài)，并具有確定的機(jī)械時(shí)間常數(shù)。雖然現(xiàn)在大多使用數(shù)字化電表，該指標(biāo)仍然保留，只要在A/D變換器后加一個(gè)二階低通濾波器即可。

由于騷擾測(cè)量?jī)x以測(cè)量脈沖信號(hào)為主，脈沖幅度往往很大，所以測(cè)量?jī)x還應(yīng)該具有較大的過載能力，以免把脈沖頂部削掉。

 

綜上所述，騷擾測(cè)量?jī)x必須具有統(tǒng)一的中頻帶寬、檢波器充放電時(shí)間常數(shù)、電表機(jī)械時(shí)間常數(shù)和過載系數(shù)，這樣才能保證在測(cè)量同一脈沖信號(hào)時(shí)得到一致的結(jié)果。表2為GB/T6113.1規(guī)定的騷擾測(cè)量?jī)x指標(biāo)。其中各頻率段的范圍為：

 

A頻段——9～150kHz；

B頻段——0.15～30MHz；

C頻段——30～300MHz；

D頻段——300～1000MHz；

 

表2：騷擾測(cè)量?jī)x的四大類指標(biāo)

 

為了鑒別騷擾測(cè)量?jī)x是否達(dá)到了表2規(guī)定的四大類指標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)又進(jìn)一步規(guī)定了騷擾測(cè)量?jī)x的絕對(duì)脈沖特性和相對(duì)脈沖特性。所謂絕對(duì)脈沖特性指輸人規(guī)定的周期脈沖信號(hào)時(shí)騷擾測(cè)量?jī)x的讀數(shù)應(yīng)達(dá)到規(guī)定的值。絕對(duì)脈沖特性見表3。

 

表3：騷擾測(cè)量?jī)x的絕對(duì)脈沖特性

 

表3的含義是：在A、B、C、D各頻段內(nèi)，分別輸入各自的標(biāo)準(zhǔn)周期脈沖，要求脈沖的幅度×寬度等于a（μVs），重復(fù)頻率為c（Hz），該周期脈沖的頻譜至少應(yīng)該在b（MHz）以下是均勻的，脈沖信號(hào)發(fā)生器的源阻抗應(yīng)和騷擾測(cè)量?jī)x輸入阻抗相等。對(duì)于該輸人信號(hào)，騷擾測(cè)量?jī)x在該頻段的任何頻率上的讀數(shù)都應(yīng)該等于60dB（μV）。

 

所謂相對(duì)脈沖特性指輸人周期性脈沖信號(hào)時(shí)，脈沖的重復(fù)頻率越高，其讀數(shù)越高，重復(fù)頻率低，讀數(shù)低。當(dāng)讀數(shù)不變時(shí)輸人脈沖的幅度和重復(fù)頻率的關(guān)系應(yīng)符合表4的規(guī)定。

 

表4中各頻段的輸入脈沖的相對(duì)等效電平，以絕對(duì)脈沖特性中的該頻段的標(biāo)準(zhǔn)周期脈沖的幅值為基準(zhǔn)（定義為0dB）。如果騷擾測(cè)量?jī)x的絕對(duì)脈沖特性和相對(duì)脈沖特性都符合表3和表4的要求，則說明該騷擾測(cè)量?jī)x的四大類指標(biāo)基本符合表2的要求。

 

表4：騷擾測(cè)量?jī)x的相對(duì)脈沖特性

 

騷擾測(cè)量?jī)x除了具有準(zhǔn)峰值測(cè)試功能外，一般還具有峰值和平均值測(cè)試功能，峰值檢波器的放電時(shí)間常數(shù)(TD)和充電時(shí)間常數(shù)（TC）的比值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于準(zhǔn)峰值檢波器，各項(xiàng)段的TD/TC值如表5所示。

 

表5：騷擾測(cè)量?jī)x峰值測(cè)量時(shí)的指標(biāo)

 

峰值測(cè)量時(shí)中頻帶是可以選擇的，其選擇范圍和優(yōu)選值如表5所示，在給出騷擾電平時(shí)應(yīng)標(biāo)明所選帶寬。對(duì)于非重疊騷擾，指中頻段輸出波形中的各個(gè)主瓣不重疊，見圖3中（b）點(diǎn)波形，由于峰值測(cè)量結(jié)果和帶寬成正比，所以測(cè)量結(jié)果也可用對(duì)于1MHz帶寬的歸一化值V1MHz (dBμＶ/MHz)來表示。

 

V1MHz (dBμＶ/MHz)═Ｖ(dBμ)+20lg 1MHz/Bimp

 

式中Bimp為脈沖帶寬,與6dB帶寬B6 的關(guān)系為Bimp =1.05 B6。Ｖ(dBμ)為使用Bimp帶寬時(shí)的峰值測(cè)量讀數(shù), 20lg 1MHz/Bimp為1MHz和Bimp的比值的對(duì)數(shù)。峰值測(cè)量所需的過載系數(shù)比峰值測(cè)量小的多，檢波器前電路的過載系數(shù)只需比1稍大些即可。

 

峰值測(cè)量時(shí)的絕對(duì)脈沖特性的含義和準(zhǔn)峰值測(cè)量是相同的，只不過輸入的標(biāo)準(zhǔn)脈沖強(qiáng)度不同，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為脈沖幅度×寬度=1.4/Bimp(mＶs), Bimp單位為Hz ,具體數(shù)值見表6。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)脈沖輸入,測(cè)量?jī)x在該頻段上的任何頻率上的測(cè)量結(jié)果均應(yīng)該等于60dB(μＶ)。

 

騷擾測(cè)量?jī)x用于平均值測(cè)量時(shí)，帶寬的選擇同峰值測(cè)量方法。檢波器前電路對(duì)于脈沖重復(fù)頻率為fPR 的脈沖過載系數(shù)應(yīng)該為Bimp/fPR，但是實(shí)際上當(dāng)fPR很低時(shí)，接收機(jī)不可能提供足夠的過載系數(shù)。平均值測(cè)量時(shí)要求的絕對(duì)脈沖特性和峰值基本一樣,但各頻段的重復(fù)頻率不同，即輸入標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為1.4/Bimp(mＶ．s),重復(fù)頻率為Ａ頻段：25Hz;B頻段：500Hz;C和D頻段:5KHz。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)脈沖輸入,測(cè)量?jī)x在該頻段上的任何頻率上的測(cè)量結(jié)果均應(yīng)該等于60dB(μＶ)。

 

表6：峰值測(cè)量時(shí)的絕對(duì)脈沖特性

 

騷擾測(cè)量?jī)x可以進(jìn)行準(zhǔn)峰值測(cè)量、峰值測(cè)量和平均值測(cè)量。當(dāng)輸入信號(hào)是正弦波時(shí)，無論用何種方式測(cè)量，得到的讀數(shù)都是相同的，等于該正弦波的有效值，精度應(yīng)優(yōu)于±2dB。但是如果輸入的是周期脈沖信號(hào)，則三種測(cè)量方法得到的讀數(shù)是不一樣的，其結(jié)果如表7所示。

 

表7：峰值、準(zhǔn)峰值和平均值測(cè)量的結(jié)果比較

 

表中  E——正弦波的有效值；

δ——脈沖強(qiáng)度，等于脈沖幅度×脈沖寬度，單位：mＶS

Bimp——脈沖寬度；Bimp=1.05B6

fPR——脈沖重復(fù)頻率；

P(α)——準(zhǔn)峰值檢波效率，與檢波器的充、放電時(shí)間常數(shù)、脈沖重復(fù)頻率和帶寬有關(guān)，P(α)≤1。

 

由表7可知，峰值測(cè)量結(jié)果≥準(zhǔn)峰值測(cè)量結(jié)果。表6中列出了輸入標(biāo)準(zhǔn)脈沖，在標(biāo)準(zhǔn)寬帶情況下峰值與準(zhǔn)峰值表頭指示之比值。表8列出了具有相同帶寬的準(zhǔn)峰值和平均值表頭指示之比值，由表可知，準(zhǔn)峰值≥平均值。對(duì)于規(guī)則的周期性脈沖可以根據(jù)表7來進(jìn)行峰值、準(zhǔn)峰值、平均值之間的轉(zhuǎn)換。但是一般騷擾都是隨機(jī)的，很難進(jìn)行彼此間的換算，因此有些標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)規(guī)定了發(fā)射測(cè)量的準(zhǔn)峰值限值和平均值限值。

 

表8：在相同帶寬條件下準(zhǔn)峰值和平均值表頭讀數(shù)之比值

 

在準(zhǔn)峰值測(cè)量時(shí)，如想要在某個(gè)頻率點(diǎn)得到較穩(wěn)定的測(cè)量值，則測(cè)量時(shí)間應(yīng)大于檢波器充放電時(shí)間和電表機(jī)械時(shí)間常數(shù)之和，并且測(cè)量不止一個(gè)周期，所以一般準(zhǔn)峰值測(cè)量時(shí)間要求比較長(zhǎng)。如果測(cè)量?jī)x具有掃頻測(cè)量功能，則設(shè)置的掃描時(shí)間應(yīng)符合表9的規(guī)定。在實(shí)際測(cè)量中，往往先用峰值進(jìn)行全頻段測(cè)量，然后再對(duì)超過限值的頻率點(diǎn)進(jìn)行峰值測(cè)量，這樣可以大大節(jié)省測(cè)量時(shí)間。

 

表9：最小掃頻時(shí)間

 

綜上所述騷擾測(cè)量?jī)x由于規(guī)定了四大類指標(biāo)和二個(gè)脈沖特性，所以可以測(cè)量脈沖信號(hào)和正弦信號(hào)，在測(cè)量正弦信號(hào)時(shí)無論采用哪一種檢波方式，結(jié)果都是一樣的。一般的電壓表（包括場(chǎng)強(qiáng)儀）僅能測(cè)量正弦波，不能測(cè)量脈沖信號(hào)。騷擾測(cè)量?jī)x目前市場(chǎng)上有二種基本類型，一種是測(cè)量接收機(jī)類型，它是單頻點(diǎn)測(cè)量，靈敏度較高，自動(dòng)化程度高的可以自動(dòng)掃描各頻點(diǎn)。另一種是頻譜分析儀類型，可以顯示整個(gè)頻段，但靈敏度稍低些。但是無論什么類型的測(cè)量?jī)x，只有符合GB/T6113.1規(guī)定的四大類指標(biāo)和二個(gè)脈沖特性后才能進(jìn)行EMI測(cè)量。

 

（3）測(cè)量用天線

 

圖4：EMI測(cè)量用的天線

 

(a) 雙錐天線 (b)對(duì)數(shù)周期天線 (c)混合寬帶天線 (d)喇叭天線 (e)對(duì)稱振子天線

 

天線用來接收騷擾電磁場(chǎng)，把場(chǎng)強(qiáng)轉(zhuǎn)變成電壓，騷擾測(cè)量?jī)x測(cè)量的是轉(zhuǎn)變后的電壓值，所以測(cè)量?jī)x的讀數(shù)只有加上天線系數(shù)后才能得到騷擾場(chǎng)強(qiáng)，如果連接天線和測(cè)量?jī)x的同軸

電纜有損耗，則還應(yīng)加上損耗值，即

 

騷擾場(chǎng)強(qiáng)[dB（μV／m）]＝測(cè)量?jī)x讀數(shù)[dB（μV）]十天線系數(shù)（dB）＋電纜損耗（dB）

 

每部天線都有天線系數(shù)，該系數(shù)與頻率有關(guān)，曲線一般由天線制造商給出。電磁騷擾測(cè)量中

常用的天線為寬帶天線，便于自動(dòng)化掃頻測(cè)量。一般用雙錐天線（30～300MHz）和對(duì)數(shù)周期天線（200～1000MHz），最近又推出把二種天線合二為一的寬帶天線（30～1000MHz）。在測(cè)量1GHz以上的頻率時(shí)常用喇叭天線，喇叭天線具有很強(qiáng)的方向性。有時(shí)EMI測(cè)量也用對(duì)稱振子天線，其長(zhǎng)度應(yīng)該等于被測(cè)頻率的半波長(zhǎng)，由于改變測(cè)量頻率時(shí)需同時(shí)改變振子長(zhǎng)度，所以這種天線不適合進(jìn)行自動(dòng)化掃頻測(cè)量。以上這些天線的形狀見圖4。

 

1.1.1.2 1GHz～18GHz頻率段的輻射發(fā)射測(cè)試

 

1GHz～18GHz頻率段的輻射發(fā)射測(cè)試一般使用全電波暗室，現(xiàn)以工科醫(yī)（ISM）設(shè)備為例說明。由于試驗(yàn)場(chǎng)地是自由空間，只有直達(dá)波，沒有反射波，所以接收天線可以設(shè)置在與EUT同一高度上，不必上下移動(dòng)。但是轉(zhuǎn)臺(tái)仍需360度轉(zhuǎn)動(dòng)，以獲得最大值。測(cè)試距離為3米。天線應(yīng)采用小口徑定向天線，水平和垂直二種狀態(tài)都要測(cè)試。測(cè)量采用頻譜分析儀，因?yàn)楣た漆t(yī)（ISM）設(shè)備在運(yùn)行期間工作頻率可能會(huì)有明顯變化，所以采用全景分析比較適宜。頻譜分析儀應(yīng)設(shè)在最大保持方式和對(duì)數(shù)dB顯示方式。測(cè)量結(jié)果用電場(chǎng)強(qiáng)度的峰值或平均值表示（不用準(zhǔn)峰值）。峰值測(cè)量時(shí)采用1MHz的分辨率帶寬和視頻帶寬，平均值測(cè)量時(shí)仍采用1MHz的分辨率帶寬，但是視頻帶寬應(yīng)大大縮小至10Hz，相當(dāng)于加入一個(gè)低通濾波器。

 

1.1.1.3 30MHz～18GHz頻率段的輻射發(fā)射替代法測(cè)試

 

輻射發(fā)射測(cè)試時(shí),測(cè)量天線接收到的騷擾強(qiáng)場(chǎng)包括兩個(gè)部分,一部分是EUT內(nèi)部的導(dǎo)線和電路直接通過機(jī)箱殼體的縫隙向外的輻射,稱殼體輻射，另一部分是由外接電纜引出的共模電流輻射。替代法測(cè)試的目的是僅僅測(cè)試EUT的殼體輻射,所以要求拆除所有可以拆卸的電纜,不能拆卸的電纜上要加鐵氧體磁環(huán),并放在不會(huì)影響測(cè)量結(jié)果的位置上。

 

圖7所示為替代法測(cè)試的方法和布置。首先用半波振子天線A和測(cè)量接收機(jī)測(cè)量出EUT的最大騷擾值，然后用半波振子天線B替代EUT。調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器輸出功率，直至測(cè)量接收機(jī)達(dá)到同樣的值。記錄替代天線B的輸入端功率，即為EUT的殼體輻射功率。

 

由于采用替代法，所以對(duì)試驗(yàn)場(chǎng)地的要求比較寬松,只要求替代天線B在各方向上移動(dòng)±10cm，測(cè)量值變化不超過±1.5dB既可。合格的開闊場(chǎng)地、半波暗室和全電波暗室都符合上述要求，都可以進(jìn)行替代法測(cè)試。

 

測(cè)試天線A的高度h應(yīng)和EUT中心的高度相同，只要求h>1m，測(cè)試天線A也不需上下移動(dòng)。但要求EUT在常規(guī)放置位置和90o翻轉(zhuǎn)位置上分別旋轉(zhuǎn)翻360o，以便尋找EUT的最大騷擾值。

 

測(cè)試距離d雖然沒有明確要求，但最好還應(yīng)符合遠(yuǎn)場(chǎng)條件。d的起始點(diǎn)為EUT的幾何中心，終止點(diǎn)為測(cè)量天線A的天線中心。替代試驗(yàn)和校準(zhǔn)試驗(yàn)時(shí)，替代天線B應(yīng)置于EUT 的幾何中心。

 

對(duì)天線的要求：在30MHz～1GHz頻段，測(cè)量天線A可采用半波振子天線，也可采用寬帶天線，但替代天線B則必須用半波振子天線。1GHz～8GHz 都用線性極化的喇叭天線。

 

替代法的校準(zhǔn)很重要。一般水平極化和垂直極化狀態(tài)都要進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)時(shí)發(fā)射天線B與測(cè)量天線A平行放置，對(duì)于每個(gè)頻率點(diǎn)，都要記錄發(fā)射天線的輸入功率和測(cè)量接收機(jī)的接收電壓的關(guān)系曲線，找出校準(zhǔn)系數(shù)K（f）。以后測(cè)試時(shí)就可以直接將測(cè)到的最大騷擾電壓加入校準(zhǔn)系數(shù)K（f）后得到殼體輻射功率，不必再做替代試驗(yàn)。

 

圖7：輻射發(fā)射的替代法測(cè)試

 

1.1.1.4 9KHz～30MHz頻率段的磁場(chǎng)輻射發(fā)射測(cè)試

 

9KHz～30KHz頻段用環(huán)型天線測(cè)量EUT輻射的磁場(chǎng)分量。測(cè)量方法有兩種：一種是大環(huán)天線（LLA）法，見圖8；一種是遠(yuǎn)天線法。采用何種方法主要是由EUT的尺寸決定的，例如對(duì)于工科醫(yī)（ISM）設(shè)備，國標(biāo)GB4824規(guī)定，直徑為2m的LLA可測(cè)量的最大設(shè)備其對(duì)角線尺寸不應(yīng)超過1.6m。大環(huán)天線法比較好，因?yàn)镋UT的三個(gè)正交磁偶極距的磁場(chǎng)分量都可以測(cè)量，三個(gè)環(huán)上都有電流探頭，測(cè)量結(jié)果用大環(huán)上的磁感應(yīng)電流dB(μA)表示。大環(huán)的標(biāo)準(zhǔn)直徑為2m，也可用1、1.5、3和4m直徑的大環(huán)，但結(jié)果都應(yīng)轉(zhuǎn)換到2m大環(huán)上，以便和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值比較。大環(huán)天線（LLA）測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)使用規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)天線進(jìn)行校準(zhǔn)，所以大環(huán)法也可以視做某種替代法，即EUT的磁場(chǎng)輻射強(qiáng)度等效于標(biāo)準(zhǔn)天線的輻射強(qiáng)度。如果EUT太大無法使用LLA法，則應(yīng)采用遠(yuǎn)天線法。例如國標(biāo)GB4824規(guī)定，尺寸超過1.6m的家用感應(yīng)炊具的輻射磁場(chǎng)測(cè)量，使用直徑0.6m的單小環(huán)天線，測(cè)量距離3m。單小環(huán)天線垂直地面放置，最低部高于地面1m（典型值），所以測(cè)量得到的是環(huán)天線處的磁場(chǎng)的水平分量，但是由于測(cè)量處于近場(chǎng)條件，地面又有反射，所以測(cè)量所得的值仍然反映了EUT的水平和垂直偶極距的情況。

 

圖8：大環(huán)天線（LLA）法測(cè)量EUT輻射的磁場(chǎng)分量