電磁兼容測量測試設(shè)備與相關(guān)測試

1第三章

電磁兼容測量測試設(shè)備與相關(guān)測試

1、

電磁干擾測量設(shè)備2、

電磁敏感度測量設(shè)備3、

與EMC相關(guān)的測試4、其它定性測試設(shè)備（補充）5、汽車電子設(shè)計中的EMI預(yù)測試舉例（補充）

2第一節(jié)

電磁干擾測量設(shè)備一、測試接收機

測試接收機與用于一般系統(tǒng)中用的接收機有相當(dāng)大的不同：

一般系統(tǒng)中用的接收機是用于再現(xiàn)(恢復(fù))信號；

最關(guān)注的是：靈敏度、速度及與此相關(guān)的質(zhì)量

測試接收機是用來定量測試干擾存在的量值；

最關(guān)注的是：干擾的能力（能量）；

干擾的能力包括：幅度、頻率、時間及帶寬特性。

因此，測試接收機不但對準(zhǔn)確度提出了很高的要求。而且對帶寬特性、互調(diào)特性也有嚴格的要求。3

例如，幅度固定的脈沖型干擾按照脈沖的頻率進行顯示：

當(dāng)降低脈沖的重復(fù)頻率時，對干擾的煩擾變得愈來愈小，所顯示的值也愈來愈??；

當(dāng)提高頻率時，情況則相反，顯示值將增大。在民用無線電干擾測量領(lǐng)域中，采用了加權(quán)干擾測量方法(對CISPR為準(zhǔn)峰值加權(quán))，它在顯示時考慮了收聽者和收看者所感覺到的干擾。41．測量接收機的組成與工作原理圖3.1測量接收機組成框圖一般組成有八個部分：

(1)輸入衰減器

(2)校準(zhǔn)信號發(fā)生器

(3)高頻放大器

(4)混頻器

(5)本地振蕩器

(6)中頻放大器

(7)檢波器

(8)輸出指示關(guān)鍵點：

測量接收機測量的是輸出到其端口的信號電壓；為測場強或干擾電流需借助一個換能器，在其轉(zhuǎn)換系數(shù)的幫助下，將測到的端口電壓變換成場強(單位uV／m或dBuV／m)、電流(單位A，dBuA)或功率(單位W，dBm)；

換能器依測量對象的不同可以是天線、電流探頭、功率吸收鉗或電源阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)等。

52．測量接收機使用中應(yīng)注意的四個問題：(1)防止輸入端過載

輸入過載有兩方面的含義：測量失真和燒毀。

輸入到測量接收機端口的電壓過大時，輕者引起系統(tǒng)線性的改變，使測量值失真，重者會損壞儀器，燒毀混頻器或衰減器。因此測量前需小心判別所測信號的幅度大小，沒有把握時，接上外衰減器，以保護接收機的輸入端。另外，一般的測量接收機是不能測量直流電壓的，使用時一定先確認有無直流電壓存在，必要時串接隔直電容。(2)選用合適的檢波方式

依據(jù)不同的EMC測量標(biāo)準(zhǔn)，選擇平均值、有效值、準(zhǔn)峰值或峰值檢波器對信號進行分析。實際干擾信號基本形式可分為三類：

連續(xù)波、脈沖波和隨機噪聲。連續(xù)波干擾如載波、本振、電源諧波等，屬于窄帶干擾，在無調(diào)制的情況下，用峰值、有效值和平均值檢波器均可檢測出來，且測量的幅度相同。6關(guān)鍵要點——檢波方式對于脈沖干擾信號，峰值檢波可以很好地反映脈沖的最大值，但反映不出脈沖重復(fù)頻率的變化。這時，采用準(zhǔn)峰值檢波器最為合適，其加權(quán)系數(shù)隨脈沖信號重復(fù)頻率的變化而改變，重復(fù)頻率低的脈沖信號引起的干擾小，因而加權(quán)系數(shù)小，反之加權(quán)系數(shù)大，表示脈沖信號的重復(fù)頻率高。而用平均值、有效值檢波器測量脈沖信號，讀數(shù)也與脈沖的重復(fù)頻率有關(guān)。

隨機干擾的來源有熱噪聲、雷達目標(biāo)反射以及自然環(huán)境噪聲等，這里主要分析平穩(wěn)隨機過程干擾信號的測量，通常采用有效值和平均值檢波器測量。

利用不同檢波器的特性，通過比較信號在不同檢波器上的響應(yīng)，就可以判別所測未知信號的類型，確定干擾信號的性質(zhì)。例如用峰值檢波測量某一干擾信號，當(dāng)換成平均值或有效值檢波時幅度不變，則信號是窄帶的；而幅度發(fā)生變化，則信號可能是寬帶信號(即頻譜超過接收機分辨帶寬的信號，如脈沖信號)。7(3)測試前的校準(zhǔn)

所謂測試前的校準(zhǔn)就是通過比對的方法確定被測信號強度。

測量接收機的校準(zhǔn)信號是一種具有特殊形狀的窄脈沖，以保證在接收機工作頻段內(nèi)有均勻的頻譜密度。測量接收機都帶有校準(zhǔn)信號發(fā)生器，測量中每讀一個頻譜的幅度之前，都必須先校準(zhǔn)，否則測量值誤差較大。頻譜分析儀的校準(zhǔn)信號是正弦信號，其頻譜?？梢姼鞔钨刹?，測量前校準(zhǔn)一次即可，通常頻譜分析儀啟動自動校準(zhǔn)時校準(zhǔn)的內(nèi)容比較多，如帶寬、參考電平、衰減幅度、頻率等，約需5-10min。做測量接收機用時，有些頻譜分析儀也配有脈沖校準(zhǔn)源。8

(4)測試信號的預(yù)選

在測試中，無論是高電平的窄帶信號還是具有一定頻譜強度的寬帶信號，都可能導(dǎo)致測量接收機輸入端第一混頻器過載，產(chǎn)生錯誤的測量結(jié)果。

對于脈沖類的寬帶信號，在混頻器前進行濾波(也稱為預(yù)選)，可避免發(fā)生過載現(xiàn)象。不經(jīng)預(yù)選時，寬帶信號的所有頻譜分量都同時出現(xiàn)在混頻器上，若寬帶信號的時域峰值幅度超過混頻器的過載電平，便會發(fā)生過載情況。由于進行了跟蹤濾波，故輸入信號頻譜只有一部分進入預(yù)選器的通帶內(nèi)，到達混頻器的輸入端，輸入信號的頻譜強度不會因濾波而改變。這種靠濾波而不是靠衰減來實現(xiàn)的幅度減小，改變了寬帶信號測量的動態(tài)范圍，同時又能維持接收機測量低電平信號的能力。若窄帶信號(如連續(xù)波信號)處在預(yù)選濾波器的通帶內(nèi)，則預(yù)選的過程不會改變測量窄帶信號的動態(tài)范圍。93．測量接收機的技術(shù)要求

幅度精度：±2dB6dB帶寬國標(biāo)EMI測試：9～150kHz200Hz150kHz～30MHz9kHz30～1000MHz120kHz

國軍標(biāo)EMI測試25Hz～1kHz10Hz1～10kHz100Hz10～250kHz1kHz250kHz～30MHz10kHz30MHz～1GHz100kHz>1GHz1MHz

檢波器：峰值、準(zhǔn)峰值和平均值檢波器輸入阻抗：50靈敏度：優(yōu)于-30dBuV(典型值)動態(tài)范圍：90dB/50dB為滿足脈沖測量的需要，接收機還應(yīng)具有預(yù)選器。10圖例：全自動EMI測試接收機

全自動的測試接收機，是目前EMI測試的主要工具。當(dāng)配置天線（或其他輔助測量設(shè)備）后，就是一部全自動標(biāo)準(zhǔn)場強測量儀。

可用以測量空間的無用或有害的相關(guān)干擾信號；也可以測量空間電臺、電視臺發(fā)出的有用無線電信號的場強；

可直接讀出所測的場強值（天線系數(shù)補償）；

可作頻譜儀，實現(xiàn)全景掃描空間電磁場的場強；

能實現(xiàn)步進的、離散的、逐點的多頻點場強測量；符合國標(biāo)GB/T6113.1G和國際標(biāo)準(zhǔn)CISPR26-1

114、現(xiàn)代測試接收機發(fā)展趨勢與傳統(tǒng)測試接收機不同：采用數(shù)字中頻+DSP方式

12二、電磁干擾測試附件1．電流探頭

電流探頭是測量線上非對稱干擾電流的卡式電流傳感器；它可在不打亂正常工作或正常布置的狀態(tài)下，對復(fù)雜的導(dǎo)線系統(tǒng)、電子線路等的干擾進行無接觸測量。國軍標(biāo)的低頻傳導(dǎo)發(fā)射或敏感測試主要用電流探頭做換能器，將干擾電流轉(zhuǎn)換成干擾電壓，再由測量接收機測量，測量傳導(dǎo)干擾時的最高頻率可達30MHz。電流探頭為圓環(huán)形卡式結(jié)構(gòu)，能方便地卡住被測導(dǎo)線。其核心部分是一個分成兩半的環(huán)形高磁導(dǎo)率磁芯，磁芯上繞有N匝導(dǎo)線。當(dāng)電流探頭卡在被測導(dǎo)線上時，被測導(dǎo)線充當(dāng)—匝的初級線圈，次級線圈則包含在電流探頭中。13

電流探頭使用時，需先測出其傳輸阻抗，然后才能用于傳導(dǎo)干擾的測量。當(dāng)電流探頭卡在被測電源線上時，其輸出端與測量接收機相連，線上的干擾電流值等于接收機測量的電壓除以傳輸阻抗。

其技術(shù)指標(biāo)如下：測量頻段：20Hz～30MHz

輸出阻抗：50Ω

內(nèi)環(huán)尺寸：32～67mm14

2．電源阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)

電源阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)(也稱人工電源網(wǎng)絡(luò))在射頻范圍內(nèi)向被測設(shè)備提供一個穩(wěn)定的阻抗，并將被測設(shè)備與電網(wǎng)上的高頻干擾隔離開，然后將干擾電壓耦合到接收機上。

15

使用步驟：

1、將電源網(wǎng)絡(luò)與測試接收機的地線連接起來，接地；

2、把人工電源網(wǎng)絡(luò)和電網(wǎng)連接起來；

3、接上被測設(shè)備；

4、連接上人工電源網(wǎng)絡(luò)和測試接收機。注意：當(dāng)干擾輸出端沒有與測量接收機相連時，該輸出端應(yīng)接50Ω負載阻抗。

靜態(tài)測試時，應(yīng)以等效電阻負載取代被測設(shè)備。主要技術(shù)指標(biāo)：

1、頻率范圍：9kHz~30MHz；

2、阻抗50歐姆，電感量50μH；

3、最大電流：10A/50Hz；

4、干擾輸出端為BNC插座；

163．測量天線天線是把高頻電磁能量通過各種形狀的金屬導(dǎo)體向空間輻射出去的裝置。同樣，天線亦可把空間的電磁能量轉(zhuǎn)化為高頻能量收集起來。(1)衡量天線特性的主要參數(shù)（共五項）：①輸入阻抗(ZA)

天線在饋電點的電壓U(V)與電流I(A)之比，表達式如下：

ZA=U/I(Ω)②天線系數(shù)(AF)

接收點的場強E(V／m)與此場強在該天線輸出端生成的電壓U(V)之比，表達式如下：

AF=E/U(m-1)

17③天線增益(G)

指在觀察點獲得相同輻射功率密度時，方向性天線的輸入功率小于均勻輻射天線的輸入功率的倍數(shù)。天線增益除包含天線的方向性特征外，還包含天線由輸入功率轉(zhuǎn)化為場強的轉(zhuǎn)換效率。AFdB=-29.75+20lgf-10lgG或GdB=-29.75-AFdB+20lgf

④天線方向圖

天線最大輻射方向與半功率點(—3dB)之間的夾角/又稱天線波瓣的夾角。⑤電壓駐波比(VSWR)

駐波比是表征傳輸線阻抗與負載阻抗不匹配的失配程度的系數(shù)，表達式為：

VSWR=(1+)/(1-)式中：—反射系數(shù)，即反射電壓與入射電壓之比。匹配時，=0，則VSWR=1；失配時，0，則VSWR>1。18(2)天線計算中常用的公式①功率與電壓轉(zhuǎn)換

P=U2/R式中：P——功率，W；U——電壓，V；R——電阻，Ω。

當(dāng)功率單位用mW，電壓單位用uV，阻抗為50Ω時，可得式：

UdBuV=PdBm+107②功率密度與場強的轉(zhuǎn)換(遠區(qū)場)

Pd=E2/120

式中：E—場強，V／m；Pd—功率密度，W／m2。E為100V／m時，對應(yīng)功率密度Pd=2.65mW／cm2；E為10V／m時，對應(yīng)功率密度Pd=26.5uW／cm2；E為1V／m時，對應(yīng)功率密度Pd=0.265uW／cm2；19③天線增益與天線系數(shù)的轉(zhuǎn)換由AFdB=-29.75+20lgf-10lgG可得

天線增益（dB）為：

GdB=20lgfMHz-AFdB(m-1)-29．75④場強與發(fā)射功率轉(zhuǎn)換公式(遠區(qū)場)式中：Pt——發(fā)射功率，W；Gt——發(fā)射天線增益；

r——遠離發(fā)射點距離，m。20

⑤環(huán)天線的基本關(guān)系式設(shè)接收環(huán)天線的面積為S，匝數(shù)為n，當(dāng)它置于平面波場中且天線平面與磁場方向垂直時，環(huán)天線的感應(yīng)電壓為

e=2πfu0SnH

式中：f—被測磁場頻率，Hz；u0—真空磁導(dǎo)率，4πxl0-7H／m；S—天線環(huán)面積，m2；n—環(huán)天線匝數(shù)；

H—磁場強度，A／m。

對于平面波，電場E與磁場H之間可通過波阻抗Z0進行換算

Z0=E/H=120π(Ω)

將式代入，并把頻率換算為對應(yīng)的波長入可得

e=2πSnE/λ有時為了由環(huán)天線感應(yīng)電壓直接得出磁通密度B，通過式(6．9)可得另一種換算方法:

e=2πfSnB

式中：B=u0H21(3)天線類型及參數(shù)（2大類）

A、磁場天線

磁場天線用于接收被測設(shè)備工作時泄漏的磁場、空間電磁環(huán)境的磁場及測量屏蔽室的磁場屏蔽效能，測量頻段為25Hz～30MHz。

磁場天線又可分為有源天線和無源天線。有源天線因具有放大小信號的作用，非常適合測量空間的弱小磁場，此類天線有帶屏蔽的環(huán)天線；

無源環(huán)天線的尺寸較小。近距離測量設(shè)備工作時泄漏的磁場通常采用無源環(huán)天線。

測量時，環(huán)天線的輸出端與測量接收機或頻譜儀的輸入端相連，測量的電壓值(dBuV)加上環(huán)天線的天線系數(shù)，即得所測磁場(dBpT)。

環(huán)天線的天線系數(shù)是預(yù)先校準(zhǔn)出來的，通過它才能將測量設(shè)備的端口電壓轉(zhuǎn)換成所測磁場。22常用的兩種環(huán)天線的技術(shù)指標(biāo)：1)有源環(huán)天線(見圖)測量頻段：10kHz～30MHz

增益：85～125dB

靈敏度：-1dB(uA／m)，10kHz；-42dB(uA／m)，1MHz

阻抗：50Ω

環(huán)直徑：60cm2)無源環(huán)天線測量頻段：20Hz～100kHz(2M)環(huán)直徑：13．3cm

匝數(shù)：3623B、電場天線

電場天線用于接收被測設(shè)備工作時泄漏的電場、環(huán)境電磁場及測量屏蔽室(體)的電場屏蔽效能，測量頻段為10kHz—40GHz。根據(jù)用途不同，電場天線也可分為有源天線和無源天線兩類。有源天線是為測量小信號而設(shè)計的，其內(nèi)部放大器將接收到的微弱信號放大至接收機可以測量的電平，主要用在低頻段，測量天線的尺寸遠小于被測信號的波長，且接收效率很低的情況。

電磁兼容測量中通常需要寬帶天線，配合測量接收機進行掃頻測量。介紹幾種常用的電場天線（6種）：241)桿天線

天線桿長1m，用于測量10kHz～30MHz頻段的電磁場，形狀為垂直的單極子天線，由對稱振子中間插入地網(wǎng)演變而來，所以測試時一定要按天線的使用要求安裝接地網(wǎng)(板)。

桿天線分為無源桿天線和有源桿天線，無源桿天線通過調(diào)諧回路分頻段實現(xiàn)50Ω輸出阻抗，而有源桿天線則通過前置放大器實現(xiàn)耦合和匹配，同時提高了天線的探測靈敏度。桿天線技術(shù)指標(biāo)：頻率范圍：10kHz～30MHz（60M）天線輸入端阻抗：等效于10pF容抗天線有效高度：0．5m輸出端阻抗：50Ω主要參數(shù)：天線系數(shù)AF25

頻率范圍：10KHz-30MHz

最大持續(xù)功率：1000W最大輻射場：N/A

阻抗：50歐

接口：BNCFemale

地平面尺寸：45.7*45.7cm

桿長度：21.6cm-109cm重量：1.6Kg頻率范圍：10KHz-60MHz最大持續(xù)功率：N/A最大輻射場：N/A

阻抗：50歐

接口：BNCFemale

地平面尺寸：45.7*45.7cm

桿長度：21.6cm-109cm重量：2.27Kg

桿天線提供了高性能的電場測試能力，主動單極子天線可以驅(qū)動任何具有50歐阻抗的接收機，并可以進行FCC、MIL-STD和TEMPEST標(biāo)準(zhǔn)測試，而被動單極子天線可以用于transmitting測試，執(zhí)行屏蔽效能和抗擾度測試。26

對無源桿天線，測量場強一般為1V／m以上；而有源桿天線因配有前置放大器，靈敏度大大提高，可達10uV／m，但測量的場強上限最大為1V／m左右，否則會出現(xiàn)過載現(xiàn)象。有源桿天線還具有寬頻段的特點，無需轉(zhuǎn)換波段，其前置放大器增益在整個測量頻段內(nèi)基本保持不變，在手動測量中可免去查天線系數(shù)的麻煩。進行電磁場輻射發(fā)射測量時，所測場強可通過下式計算：

E=U+AF

式中：E——場強，dBuV／m；U——接收機測量電壓，dBuV；AF—桿天線的天線系數(shù)，dB／m。27

2)雙錐天線

雙錐天線的形狀與偶極子天線十分接近，它的兩個振子分別為六根金屬桿組成的圓錐形，天線通過傳輸線平衡變換器將120Ω的阻抗變?yōu)?0Ω；

雙錐天線的方向圖與偶極子天線類似，測量的頻段比偶極子天線寬，且無須調(diào)諧，適合與接收機配合，組成自動測試，系統(tǒng)進行掃頻測量。

典型技術(shù)指標(biāo)：測量頻段：30～300MHz阻抗：50Ω駐波比：≤2.0最大連續(xù)波功率：50W；峰值功率：200W。雙錐天線不僅用于電磁場輻射發(fā)射測量，也用于輻射敏感度或抗擾度的測量。283)半波振子天線

半波振子天線是最簡單的天線，30MHz以上隨著工作波長的縮短，使用諧振式對稱振子天線進行場強測量成為可能，早期國產(chǎn)干擾測量儀配備的就是這種天線。

半波振子天線主要由一對天線振子、平衡／不平衡變換器及輸出端口組成。天線振子根據(jù)所測信號頻率對應(yīng)的波長，將天線振子的長度調(diào)到半波長，同時調(diào)節(jié)平衡／不平衡阻抗變換器(75～50Ω)，使天線的輸出端具有小的電壓駐波比。半波振子天線的技術(shù)指標(biāo)如下：增益：1.64阻抗：73+j42.5Ω

有效高度：he=λ/π，λ為波長波瓣寬度：78°

半波振子天線的缺點：測量頻段窄，每個頻點均需調(diào)諧；在低頻時，半波振子天線尺寸太大。多用于校準(zhǔn)試驗和有專門要求的輻射發(fā)射測試。

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頻率范圍：160MHz-500MHz

最大持續(xù)功率：1W最大輻射場：5V/m

阻抗：50歐接口：N-TypeFemale

尺寸：高*寬=53.3*61cm重量：1.135Kg30

4)對數(shù)周期天線

結(jié)構(gòu)類似八木天線，它上下有兩組振子，從長到短交錯排列，最長的振子與最低的使用頻率相對應(yīng)，最短的振子與最高的使用頻率相對應(yīng)。對數(shù)周期天線有很強的方向性，其最大接收／輻射方向在錐底到錐頂?shù)妮S線方向。對數(shù)周期天線為線極化天線，測量中可根據(jù)需要調(diào)節(jié)極化方向，以接收最大的發(fā)射值。它還具有高增益、低駐波比和寬頻帶等特點，適用于電磁干擾和電磁敏感度測量。典型技術(shù)指標(biāo)：測量頻段：80—1000MHz（290MHz-2000MHz）

阻抗：50Ω

駐波比：≤1.5最大連續(xù)波功率：50W（1000W）31

有多款對數(shù)周期天線覆蓋80MHz到7GHz頻段，結(jié)構(gòu)緊湊，具有高增益、低駐波比（VSWR）和高功率能力特點。圖為典型的對數(shù)周期天線。主要技術(shù)參數(shù)：頻率范圍：290MHz---2000MHz長*寬為59*51Cm最大持續(xù)功率1000瓦最大發(fā)射場200V/m接收和發(fā)射重量：0.64Kg

N-TypeFemale接口

325)雙脊喇叭天線

雙脊喇叭天線的上下兩塊喇叭板為鋁板，鋁板中間位置是擴展頻段用的弧形凸?fàn)顥l，兩側(cè)為環(huán)氧玻璃纖維的覆銅板，并刻蝕成細條狀，連接上下鋁板。雙脊喇叭天線為線極化天線，測量時通過調(diào)整托架改變極化方向。

雙脊喇叭天線測量頻段極寬，在200MHz到40GHz頻率范圍內(nèi)具有高增益、低駐波比VSWR、輸入能力的上限可達800WattsCW的特點，其特殊的褶皺設(shè)計使這些喇叭天線對抗擾度和輻射測試都具有非常好的性能。頻率范圍：170MHz-3GHz

最大持續(xù)功率：800W最大輻射場：100V/m

阻抗：50歐

接口：N-TypeFemale尺寸：長*寬*高=93.2*72.9*97.8cm

重量：10.2Kg336)喇叭天線

喇叭天線中最常見的是角錐喇叭，它的使用頻段通常由饋電口的波導(dǎo)尺寸決定，比雙脊喇叭窄很多；但方向性、駐波比及增益等均優(yōu)于雙脊喇叭天線。在1GHz以上高場強(如200V／m)的輻射敏感度測量中，常選用增益高的喇叭天線做發(fā)射天線，較容易達到所需的高場強值。典型技術(shù)指標(biāo)：測量頻段：1—40GHz(由多個天線覆蓋)阻抗：50Ω

駐波比：1.5左右最大連續(xù)波功率：50—800W

方向性：很強，10～60°

增益：較高（15-23dB）34

標(biāo)準(zhǔn)增益喇叭天線被專門設(shè)計用于發(fā)射和抗擾度測試，其頻率范圍為1到40GHz，每一個天線都是線性極化的，并且具有中等增益、低駐波比VSWR和恒定天線因數(shù)的特點。

標(biāo)準(zhǔn)增益喇叭天線的性能是非常精確的并可以通過設(shè)計參數(shù)來預(yù)測，將測量得到的天線因數(shù)和增益與計算值相比較，誤差只有0.5dB，因此，可以被認為是一個標(biāo)準(zhǔn)源。354、功率吸收鉗

功率吸收鉗適用于30～1000MHz頻段傳導(dǎo)發(fā)射功率的測量。對于帶有電源線或引線的設(shè)備，其干擾能力可以用“起輻射天線作用的”電源線(指機箱外部分)或引線所提供的能量來衡量。

當(dāng)功率吸收鉗卡在電源線或引線上時，環(huán)繞引線放置的吸收裝置能吸收到的最大功率，近似等于電源線或引線所提供的干擾能量。

功率吸收鉗由寬帶射頻電流變換器、寬帶射頻功率吸收體和受試設(shè)備引線的阻抗穩(wěn)定器和吸收套筒(鐵氧體環(huán)附件)組成。36

電流變換器與電流探頭的作用相當(dāng)；功率吸收體用于隔離電源與被測設(shè)備之間的功率傳遞；吸收套筒則防止被測設(shè)備與接收設(shè)備之間發(fā)生能量傳遞。其中射頻電流變換器、射頻功率吸收體等做成可分開的兩半，并帶有鎖緊裝置，便于被測導(dǎo)線卡在其中，又保證磁環(huán)的磁路緊密閉合。測量時，功率吸收鉗與輔助吸收鉗配合使用。結(jié)構(gòu)如圖所示。37吸收式功率鉗是作為電磁干擾功率測量的配套設(shè)備之一。適用于測量家用電器，電動工具等通過電源線上的電磁功率，或測量點火系統(tǒng)的干擾抑制效果以及接收設(shè)備的電磁敏感度。除此以外還可以用于測量射頻的屏蔽效果。吸收式功率鉗主要由高頻互感器和吸收器組成，吸收器被用作負載電阻，互感器主要用于測量30～1000MHz頻率范圍導(dǎo)線上的高頻干擾功率。符合CISPR16和國標(biāo)6113-85中有關(guān)條款。

工作特性：頻率范圍：30MHz～1000MHz

對測試設(shè)備呈現(xiàn)的阻抗：100～250Ω(電抗分量<20%)允許被測電線直徑：小于20mm外型尺寸：610X110X110mm重量：8kg385．天線塔與轉(zhuǎn)臺

將被測設(shè)備置于一個轉(zhuǎn)臺上，手動或自動控制轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)，通過預(yù)測試，確定最大的輻射方向，然后再作進一步的定量測試。設(shè)置轉(zhuǎn)臺主要有兩方面考慮：一方面，輻射發(fā)射測量中，部分測量項目要求測量天線在離地面1～4m的高度內(nèi)可調(diào)節(jié)，以便在每一個測試頻率點獲得最大的場強值；另一方面，測量過程中還需轉(zhuǎn)動被測設(shè)備，以便對最大的輻射面進行測量。一般用于EMI測量的轉(zhuǎn)臺由臺板、傳動裝置與控制器組成，直徑一般為1．2m。轉(zhuǎn)臺表面可以是金屬的，也可以是非金屬的。與電波暗室做在一起的轉(zhuǎn)臺表面是金屬的，臺面也與暗室的金屬地面齊平；在金屬地板上方，用于放置小型被測設(shè)備的轉(zhuǎn)臺表面是非金屬的，其控制電路部分要求有良好的屏蔽，以降低不必要的電磁泄漏，使之不會對環(huán)境電平產(chǎn)生影響。39可升降天線塔由天線桿、升降裝置及控制器組成，具有完全自動化操作功能，控制簡便，升降、定位精度高，其控制器可與轉(zhuǎn)臺共用，具有GPIB接口，可以很方便地加入各種自動測試系統(tǒng)中。由于控制器與天線塔和轉(zhuǎn)臺之間的控制線纜采用光纖，而且對驅(qū)動電路采取屏蔽措施，可大大降低天線塔的電磁發(fā)射，也不會因線纜穿過屏蔽室的屏蔽墻，而破壞屏蔽室的屏蔽效能。40某天線塔的主要技術(shù)指標(biāo)：

塔桿高度：6m

天線桿承重：7kg

控制線纜：光纖定位精度：塔高X0．5％cm

轉(zhuǎn)速：5X(1±0．01)m／min

電源電壓：210—230V，50Hz

功率：250W

控制器顯示：4位LED，1位狀態(tài)位，3位數(shù)據(jù)位位移分辨度：1cm

信號通道：2路光纜輸入端，4路光纜輸出端控制方式：手動方式：前面板按鍵操作。程控方式：GPIB接口發(fā)送指令位移步長：手動方式：相對移動1，5，10，20，50(cm)

程控方式：絕對移動50～600cm，

相對移動50～600cm41

轉(zhuǎn)臺的主要技術(shù)指標(biāo)：臺面直徑：1．2m

轉(zhuǎn)臺承重：250ks

轉(zhuǎn)臺精度：±1o/圈轉(zhuǎn)速：355o～365o／min

控制線纜：光纖電源電壓：210～230V

功率：250W

控制器4位LED指示：1位狀態(tài)位，3位數(shù)據(jù)位轉(zhuǎn)角分辨度：1o信號通信方式：手動：通過面板操作程控：通過GPIB接口發(fā)送指令轉(zhuǎn)角步長：手動方式：相對轉(zhuǎn)角1o，5o，10o，30o，90o程控方式：絕對和相對轉(zhuǎn)角1～360o天線塔與轉(zhuǎn)臺的示意圖如圖6．14所示。

42三、測量系統(tǒng)及測量軟件

EMI自動測量系統(tǒng)主要由測量接收機和各種測量天線、傳感器及電源阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)組成，用于測量電子、電氣設(shè)備工作時泄漏出來的電磁干擾信號，測量頻段20Hz—40GHz。干擾信號的傳播途徑分為兩種：一種是傳導(dǎo)干擾，通過電源線或互連線傳播；另一種是輻射干擾，通過空間輻射傳播。測量接收機借助不同的傳感器測量傳導(dǎo)和輻射干擾。例如：利用測量天線接收來自空間的干擾信號；利用電流鉗探測電源線上的干擾電流；利用示波器采樣來捕捉、測量在時域干擾，如開關(guān)閉合產(chǎn)生的瞬態(tài)尖峰干擾。國軍標(biāo)EMI自動測量系統(tǒng)的組成示意圖43

EMI測量的特點：

頻帶寬，為掃頻測量；數(shù)據(jù)量較大，數(shù)據(jù)處理復(fù)雜；需要轉(zhuǎn)臺和可升降天線架；因此利用計算機組成自動測量系統(tǒng)，可大大簡化測量過程，節(jié)約大量數(shù)據(jù)處理的時間。通過測量軟件可實現(xiàn)：自動控制轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)方向，尋找被測設(shè)備電場輻射最大的方位；自動控制天線升降，測出輻射場強的最大值；自動配置和連接測量設(shè)備和附件；自動設(shè)定設(shè)備的測試參數(shù)、測試項目與極限值；自動進行天線系數(shù)、電纜損耗、帶寬等系數(shù)的修正；可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動采集、處理，并輸出測量結(jié)果；測試結(jié)果可自動存入數(shù)據(jù)庫，并能給出數(shù)據(jù)和曲線兩種結(jié)果輸出形式?？勺詣舆M行測試參數(shù)（國標(biāo)）曲線比對，自動打印輸出結(jié)果。

可以提供信號分析的基本能力44

第二節(jié)

電磁敏感度測量設(shè)備

用于電磁抗擾度或電磁敏感度測試的設(shè)備由三部分組成：

干擾信號產(chǎn)生器和功率放大器類設(shè)備；天線、傳感器等干擾信號輻射與注入設(shè)備；

場強和功率監(jiān)測設(shè)備。常用的測試設(shè)備，分七個部分：

模擬干擾源

功率放大器

功率計

大功率定向耦合器

敏感度測量傳感器

敏感度測量天線

敏感度測試系統(tǒng)及測量軟件

45一、模擬干擾源

信號源、尖峰信號產(chǎn)生器、浪涌模擬器、電快速瞬變脈沖產(chǎn)生器、靜電放電模擬器、工頻磁場發(fā)生器、周波電壓跌落模擬器

1．信號源

信號源在電磁兼容試驗中有兩個用途：一是做系統(tǒng)校準(zhǔn)的信號產(chǎn)生器；二是用于敏感度試驗中推動功率放大器產(chǎn)生連續(xù)波模擬干擾信號。電磁兼容試驗對信號源的型號未做具體規(guī)定，性能不一定是高精度、高穩(wěn)定度的，只要它能提供敏感度試驗所需要的已調(diào)制或未調(diào)制的功率，輸出幅度穩(wěn)定，并滿足以下要求即可：頻率精度：不低于±2％；諧波分量：諧波和寄生輸出應(yīng)低于基波30dBc；

調(diào)制方式：具備調(diào)幅、調(diào)頻功能，并且對調(diào)制類型、調(diào)制度、調(diào)制頻率、調(diào)制波形可選擇和控制。46

按照標(biāo)準(zhǔn)要求，敏感度測試應(yīng)在25Hz—40GHz段頻內(nèi)進行（選擇相應(yīng)的敏感頻段）。一般分三個頻段配置儀器：25Hz～100kHz；10kHz～1GHz；1～18GHz(或40GHz)。

一般情況下，在25Hz—100kHz的低頻段，要求信號源具有足夠大的輸出功率（數(shù)百瓦）。測試項目有電源線傳導(dǎo)敏感度和磁場輻射敏感度；在10kHz～1GHz頻段，通常由信號源加射頻放大器提供所需的功率電平（數(shù)十瓦）。測試項目有電纜束的傳導(dǎo)敏感度和電場輻射敏感度；在1—18GHz(40GHz)頻段，通過微波信號源加行波管放大器產(chǎn)生所需的功率輸出（數(shù)瓦）。測試項目為電場輻射敏感度；47

2．尖峰信號產(chǎn)生器

尖峰信號產(chǎn)生器是對設(shè)備或分系統(tǒng)電源線進行瞬變尖峰傳導(dǎo)敏感度實驗必備的信號產(chǎn)生器，其測量對象是所有從外部給被測件供電的不接地的交流或直流電源線，模擬被測件工作時開關(guān)閉合或故障引起的瞬變尖峰干擾。尖峰信號產(chǎn)生器的輸出波形(GJBl51A標(biāo)準(zhǔn)):上升沿小于等于1us下降時間約10us內(nèi)阻：0.5Ω（校準(zhǔn)電阻）輸出幅度可變輸出相位可變（相位調(diào)節(jié)）輸出連接形式：并聯(lián)和串聯(lián)。串聯(lián)方式用于直流或交流電源線的尖峰信號注入；并聯(lián)只適用于直流電源線。48典型尖峰信號產(chǎn)生器舉例：Solar7054-1尖峰信號發(fā)生器的技術(shù)指標(biāo)：尖峰信號幅度：10—600V

源阻抗：0．5Ω

上升時間：1us

下降時間：10us

相位調(diào)節(jié)：0—360o重復(fù)頻率：0．8～10個脈沖／秒極性：正、負輸出方式：串聯(lián)、并聯(lián)49

3．浪涌模擬器在電網(wǎng)中進行開關(guān)操作及直接或間接的雷擊引起的瞬變過壓都會對設(shè)備產(chǎn)生單極性瞬變干擾，雷擊浪涌測試儀可檢驗設(shè)備抵抗單極性浪涌的能力；用于評估設(shè)備電源線和內(nèi)部連接線在經(jīng)受來自開關(guān)切換及自然界雷擊所引起高能量瞬變干擾時的性能。測試儀器應(yīng)滿足IEC61000-4-5和GB/T17626.5標(biāo)準(zhǔn)。

開關(guān)瞬態(tài)干擾的產(chǎn)生主要有三個因素：

主電源系統(tǒng)切換

配電系統(tǒng)內(nèi)在儀器附近的輕微開關(guān)動作或負荷變化

與開關(guān)裝置有關(guān)的諧振電路及各種系統(tǒng)故障，如設(shè)備接地系統(tǒng)的短路和電弧故障。50雷電產(chǎn)生的浪涌電壓主要三個方面：

直接雷擊作用于外部電路，注入的大電流流過接地電阻或外部電路阻抗而產(chǎn)生電壓；在建筑物的內(nèi)、外導(dǎo)體上產(chǎn)生感應(yīng)電壓和電流的間接雷擊；直接對地放電的雷電入地電流耦合到設(shè)備接地系統(tǒng)的公共接地回路。當(dāng)保護裝置動作時，電壓和電流可能發(fā)生迅速變化，并可能耦合到內(nèi)部電路。

雷擊浪涌發(fā)生器用于評估設(shè)備在經(jīng)受來自開關(guān)切換及自然界雷擊所引起高能量瞬變干擾時的性能的特殊儀器。51

模擬單極性瞬態(tài)脈沖的浪涌模擬器主要組成有兩部分：組合波信號發(fā)生器和耦合／去耦網(wǎng)絡(luò)。其技術(shù)指標(biāo)如下：

電壓范圍：500～4000V

電壓波形：1．2／50us(或10／700us)

電流峰值：2000A

電流波形：8／20us

極性：正、負相位：0—360o耦合方式：L—N，L—PE，N—PK，L+N—PE

組合波信號發(fā)生器的結(jié)構(gòu)如圖所示。524、電快速瞬變脈沖產(chǎn)生器用于產(chǎn)生一串串脈沖，測試被測設(shè)備抗脈沖干擾的能力，評估電器和電子設(shè)備的供電端口、信號端口和控制端口在受到重復(fù)的快速瞬變脈沖干擾時的性能。

快速瞬變脈沖串（脈沖群干擾）作用對象：電子設(shè)備的電源線電子設(shè)備的信號線電子設(shè)備的控制線

快速瞬變脈沖串的特點：

上升時間短

重復(fù)頻率高

能量低

53

電快速瞬變脈沖發(fā)生器的主要元器件有：高壓源、充電電阻、儲能電容器、放電器、脈沖持續(xù)時間成形器、阻抗匹配負載和隔直電容。其示意圖如圖1所示。電快速瞬變脈沖的波形見圖2。其中圖中的每個脈沖實際為一串脈沖。電快速瞬變脈沖發(fā)生器技術(shù)指標(biāo)如下：測試電壓：220—8000V波形：上升時間5ns脈沖串寬度：50ns脈沖串重復(fù)頻率：0．1kHz～1MHz

內(nèi)置耦合網(wǎng)絡(luò)耦合方式：L—N，L—PE，N—PK，L+N—PE

54

5．靜電放電模擬器靜電放電是指具有不同靜電電位的物體相互靠近或直接接觸引起的電荷轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，它發(fā)生在操作者及其鄰近物體之間。

靜電放電模擬器可模擬自然產(chǎn)生的靜電，用于考核電子、電氣設(shè)備遭受靜電放電時的性能。模擬試驗在設(shè)備的輸入、輸出連接器、機殼(不接地的)、鍵盤、開關(guān)、按鈕、指示燈等操作者易于接近的區(qū)域進行。靜電放電模擬器由高壓產(chǎn)生器和放電頭組成，如圖所示。55工作時先對高壓電容充電，然后閉合放電開關(guān)，向試驗對象做直接或間接放電。直接放電有接觸放電和空氣放電兩種方式。

直接接觸放電：施加在設(shè)備可能接觸的點和表面；

空氣放電：施加在設(shè)備不能使用接觸放電的場合，如有絕緣漆的設(shè)備表面；

間接放電：施加在設(shè)備附近的物體上。通過靜電放電模擬器對耦合板接觸放電來實現(xiàn)的。靜電放電模擬器的主要指標(biāo)如下：放電電壓：空氣放電：200V～16.5Kv接觸放電：200V～9kV保持時間：>5s放電模式：空氣、接觸放電極性：正、負操作模式：單次、連續(xù)放電566、工頻磁場發(fā)生器

工頻磁場發(fā)生器可以模擬住宅、商業(yè)區(qū)，工礦企業(yè)和發(fā)電廠,以及中、高變電所的磁場環(huán)境?？捎糜陔姎夂碗娮赢a(chǎn)品的工頻磁場抗擾度試驗符合IEC61000-4-8和GB/T17626.8標(biāo)準(zhǔn)。主要技術(shù)參數(shù)：577、周波電壓跌落模擬器

周波電壓跌落模擬器是對電壓暫降、短時中斷抗擾度試驗的特點和要求而專門設(shè)計的高可靠性測試儀器。用以評定與低壓電網(wǎng)連接的電氣和電子產(chǎn)品對電壓暫降、短時中斷的抗干擾能力；符合IEC61000-4-11和GB/T17626.11標(biāo)準(zhǔn)。58二、功率放大器

在電磁敏感度測試中，功率放大器是必不可少的設(shè)備，對于連續(xù)波及脈沖干擾的模擬，僅靠信號源或信號發(fā)生器往往難以達到所需的功率和測量頻段。電磁兼容測試用功放一般為50Ω輸入輸出阻抗，與傳感器是匹配的，只有音頻放大器輸出阻抗為2Ω，4Ω或8Ω，通常與耦合變壓器或環(huán)天線相連。放大器因器件特性的限制，單臺不可能覆蓋全部測量頻段，如在10kHz—18GHz的測量頻率范圍內(nèi)，需5—6臺覆蓋。

59功放選擇與使用應(yīng)注意的問題：1GHz以下用固態(tài)放大器；1GHz以上需采用行波管放大器。行波管放大器是有使用壽命的，一般為10000h左右；

功率放大器對負載端的駐波極為敏感，負載匹配良好是得到最大輸出功率的基本條件。在使用中，功率放大器必須接上負載后方可加輸入信號，若輸出端空載會使負載駐波極大，形成功率的全反射，極易損壞放大器。尤其是大功率放大器；

早期的功放不帶程控接口，其增益控制靠手動調(diào)節(jié)，功率輸出需通過控制信號源的輸出實現(xiàn)。這種控制方式要求放大器的線性比較好，對一定幅度范圍內(nèi)的輸入信號具有相同的增益，這樣才能保證輸出信號的不確定度較小。60三、功率計在電磁敏感度測試中，功率計與雙定向耦合器一起組成功率監(jiān)測系統(tǒng)，實時測量放大器輸出功率的狀態(tài)，了解負載端的匹配情況，如測量正向功率和反向功率的大小，確定輸出電纜是否正確連接、功率是否加上等。有些敏感度測量要求加調(diào)制信號，而功率計是通過功率頭檢波測量信號功率的，因而測出的是調(diào)制信號的總功率。電磁兼容測量用功率計需根據(jù)所測功率大小選擇功率頭的動態(tài)范圍及測量的頻段。

61四、大功率定向耦合器定向耦合器是功率測量的常用部件，它是一種無耗的三端／四端網(wǎng)絡(luò)，有一個耦合端的稱單定向耦合器，有兩個則稱雙定向耦合器。當(dāng)輸入端接功率源，輸出端接負載后，兩個耦合端分別接功率計或頻譜儀，由靠近輸入端的耦合端3測量前向功率，由靠近負載端的耦合端4測量反向功率。小功率定向耦合器的輸入、輸出端是互易的。示意圖如圖6．25所示。定向耦合器的主要參數(shù)有：耦合系數(shù)C：輸入端功率與前向耦合功率之比C=P1／P3方向性D：1端輸入時，從3端測出的功率P13，與2端輸入時從3端測出的功率P23之比62

敏感度試驗用大功率定向耦合器接在功率放大器的輸出端，與功率計一起組成大功率輸出監(jiān)測系統(tǒng)，其作用一是隨時監(jiān)測大功率輸出的情況，二是了解反射功率的大小，確保放大器連接正確，負載匹配良好。定向耦合器的選擇需考慮測量頻段功率容量耦合系數(shù)如在10kHz～30MHz頻段，需1000W的功率放大器才能達到20V／m，此時應(yīng)選同頻段能承受至少1000W(+60dBm)功率，耦合系數(shù)至少為40dB的定向耦合器，這樣耦合出的功率約為+20dBm，有些功率計的功率頭最大能測到+24dBm，必要時再加衰減器，把功率減小到功率計的測量范圍之內(nèi)。63五、傳感器1．電流注入探頭

電流注入探頭用于電纜線及電纜束的高頻大電流注入實驗（標(biāo)準(zhǔn)中的CSll4，CSll5，CSll6）就采用電流注入探頭向電纜線束施加干擾信號。電流注入探頭通過特殊設(shè)計的夾具來校準(zhǔn)插入損耗和傳輸阻抗，與電流測量探頭相比，注入探頭的功率容量較大，一般在幾十瓦以上，適合與功率源或放大器配合使用。電流注入探頭不僅可用于連續(xù)波干擾的注入，也可用于施加脈沖干擾的傳導(dǎo)敏感度測試。結(jié)構(gòu)、原理與電流測量探頭類似。FCC大電流注入鉗

FCC大電流注入鉗

AHS的電流注入鉗BI30000系列管狀波耦合器64

2．電場探頭

電場探頭是電磁敏感度測試系統(tǒng)中場強定標(biāo)的重要裝置，主要用于敏感度實驗中干擾場強的監(jiān)測、定標(biāo)與測量，也可用于電磁核脈沖的測量及電波暗室場均勻性和屏蔽室場分布特性的測量。電場探頭是一種特定的電磁場天線，它與一般天線相比，特點在于：①天線的體積較大，將導(dǎo)致較大的測量誤差。②測量大場強時，用電場探頭比用天線更合適，測量動態(tài)范圍較大。③探頭的測量頻段較寬，一般覆蓋10kHz～18GHz頻段需4副天線，而電場探頭最多2副即可。④天線接收信號的方式是選頻的，電場探頭則采用檢波接收方式；⑤電場探頭一般是全向性的，對任意極化方向的電磁場均可測量。65六、敏感度測量天線敏感度測量所需要的天線，一般指能夠?qū)⒆銐虼蠊β瘦椛涑鋈サ母鞣N天線，除了前面所述的雙錐天線、對數(shù)周期天線、喇叭天線外，還需要關(guān)注兩種天線：1．平行單元天線平行單元天線為電場發(fā)射天線，由四根天線桿及阻抗匹配單元組成。其產(chǎn)生電場的原理與平板電容器相似，上下兩排天線桿構(gòu)成電容的上下兩個極板，中間產(chǎn)生線極化、垂直的均勻電場，用于10kHz—30MHz頻段的輻射敏感度測試。

平行單元天線的天線系數(shù)較大，在距天線1m處產(chǎn)生20V／m的場強需1000W的功率放大器支持。

66

2．磁環(huán)天線

磁場發(fā)射環(huán)產(chǎn)生20Hz—50kHz的磁場，用于磁場敏感度試驗。測試時，磁環(huán)天線串聯(lián)1Ω的限流電阻，并與信號源相連以產(chǎn)生期望的驅(qū)動電流，由電流探頭和測量接收機監(jiān)測流過天線回路的電流，再通過公式計算磁環(huán)天線發(fā)射的磁通密度。發(fā)射環(huán)天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：頻段：20Hz～50kHz

自諧振頻率：>100kHz

最大電流：短路：10A

長時間：5A

環(huán)匝數(shù)：10匝環(huán)常數(shù)：5X10-5T/A

直徑：12cm

67七、敏感度測試系統(tǒng)及測量軟件

EMS測試系統(tǒng)涉及的儀器多，主要由各種模擬干擾源、功率放大器、發(fā)射天線、傳感器、功率監(jiān)測和計算機及測量軟件組成。用于測量電子、電氣設(shè)備在施加模擬干擾時的抗干擾能力，測量頻段20Hz～40GHz。測試分為兩種：一種是傳導(dǎo)抗擾度；另一種是輻射抗擾度。各種模擬干擾源借助不同的傳感器產(chǎn)生所需的干擾信號，如利用發(fā)射天線向被測設(shè)備輻射電場或磁場干擾，利用注入電流探頭在電源線上產(chǎn)生干擾電流。68敏感度測試工作過程：測量系統(tǒng)一般都通過計算機控制測試項目的進行；自動加入天線和傳感器的修正系數(shù)；自動調(diào)節(jié)施加的干擾信號或電磁場的大?。粚崟r監(jiān)視功率輸出，保證放大器工作的安全；自動生成測試報告和曲線，使復(fù)雜煩瑣的測試易于操作和實施。

通常EMS自動測試系統(tǒng)是集成起來的，各種儀器采購自不同的生產(chǎn)廠家，最常用的是信號源、功率放大器和電場探頭。在此硬件基礎(chǔ)上編寫測量軟件，使眾多的儀器按要求連接好之后，由計算機控制實現(xiàn)抗擾度項目的自動測量。

69敏感度測試圖例說明：

適用照明電器、開關(guān)電源、電表、電動工具、家用電器等各種電氣和電子產(chǎn)品的EMS試驗中的傳導(dǎo)抗擾度測試。

適用標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品Standardconformityandproducts:

IEC61000-4-6IEC61547CISPR14-2GB/T17626.6GB/T18595GB4343.2射頻電磁場傳導(dǎo)抗擾度測試系統(tǒng)

Conductedrfimmunitytestsystem系統(tǒng)組成示意圖SystemConfiguration70第三節(jié)

與EMC相關(guān)的測試

與EMC相關(guān)的測試除了常規(guī)的測試如時域測量、頻域測量外，還包括一些對產(chǎn)品的EMC性能檢測是非常需要的、有些內(nèi)容尚未完全包括在目前正在執(zhí)行的EMC測量標(biāo)準(zhǔn)的測試，但很重要。由于其直接影響EMC性能檢測結(jié)果，故應(yīng)予重視。

1)

頻率特性測試；

2)

屏蔽效能測試；

3)

電磁環(huán)境測試；

4)

天線耦合度測試；

5)

電磁干擾濾波器測試；

6)

三階互調(diào)特性測試；

7)

接收機的互調(diào)傳導(dǎo)敏感度測試；

8)

交調(diào)傳導(dǎo)敏感度測試；

9)

無源互調(diào)產(chǎn)物測試

10)空間微放電現(xiàn)象測試等。

71一、頻率特性測試1、頻率特性測試與電磁干擾測量的差異：

電磁干擾測量所關(guān)心的是工作信號之外的一切發(fā)射，包括“雜波”、“亂真”；

頻率特性測試關(guān)心的是無線電發(fā)射信號的頻譜特性。包括對發(fā)送信號的頻率及其穩(wěn)定度、發(fā)送信號帶寬、功率以及信號接收通路的各種響應(yīng)進行測試。2、頻率特性測試與電磁干擾測量的關(guān)聯(lián)：復(fù)雜工程的電子系統(tǒng)往往由多個發(fā)射機和接收機組成。電磁兼容性中的干擾和敏感與其每一個發(fā)射機輸出頻率(基波、諧波和雜波)及每一潛在的接收機響應(yīng)頻率(雜波、互調(diào)、同頻道與鄰頻道響應(yīng)頻率)是密切相關(guān)的；723、頻率特性測試方法：兩種測試方法：閉路測試和通過空間傳播的輻射場方式測試。閉路測試：在發(fā)射機輸出端口和接收機的輸入端口，采取端接頻譜分析儀的閉路系統(tǒng)測量頻率特性數(shù)據(jù)；通過空間傳播的輻射場方式測試：在開闊場地或微波暗室中，在一定距離上用頻譜分析儀和天線組成測試系統(tǒng)測得頻率特性數(shù)據(jù)。在系統(tǒng)聯(lián)試中大多采用這種通過空間傳播的輻射場方式進行測試。73步驟：

將被測發(fā)射機接天線后置于開闊場地或吸波暗室中；用頻譜分析儀及測試接收機記錄發(fā)射功率及頻率；發(fā)射機的基波頻率可用定標(biāo)后的頻率計直接測量得到；發(fā)射機的基波功率可用頻譜分析儀測量，也可再用功率計定標(biāo)；在實際操作中可由定向耦合器取出部分功率進行測量，再通過定向耦合器的定標(biāo)曲線，換算成發(fā)射機的真實功率；在實際操作中可由頻譜分析儀/矢量分析儀/調(diào)制域分析儀等監(jiān)測發(fā)射機輸出頻率(基波、諧波和雜波)及接收機響應(yīng)頻率(雜波、互調(diào)、同頻道與鄰頻道響應(yīng)頻率)。74

關(guān)于對發(fā)射機信號的頻率及其穩(wěn)定度、發(fā)送信號帶寬、功率以及接收機的各種響應(yīng)進行的測試同樣也屬于頻率特性測試。

頻率及其穩(wěn)定度測試；

發(fā)送信號帶寬測試；

功率測試

接收機的各種響應(yīng)測試

接收機靈敏度

接收機選擇性752屏蔽效能測試屏蔽效能測試的內(nèi)容包括三個方面：屏蔽材料的屏蔽效能測試；屏蔽室的屏蔽效能測試；屏蔽罩的屏蔽效能測試要點：

屏蔽效能定義為沒有屏蔽時某點的電場強度與有屏蔽時的電場強度之比。從工程角度考慮，常用測量電壓代替?？蓮碾姶鸥蓴_測量儀上讀得其分貝數(shù)之差。屏蔽效能測試用傳感器包括測量探頭、功率吸收鉗、亥姆霍茲線圈、小環(huán)、大環(huán)及各種頻段天線等。測量低頻磁場屏蔽效能，常采用低頻磁場探頭。

工程中用屏蔽電纜的射頻泄漏測試作為屏蔽效能測試。76

電纜屏蔽效能測試原理如圖所示，測試設(shè)備要求：能滿足測試要求，覆蓋30MHz～lGHz的信號源；功率吸收鉗(可用MDS21)；頻譜分析儀(可用HP8566B)；匹配負載。30MH2—1GHz頻率范圍內(nèi)測試框圖77測試步驟如下：將被測電纜一端接信號源，另一端接匹配負載，在功率吸收鉗的耦合端用頻譜分析儀接收；將耦合端接匹配負載，將頻譜分析儀接被測電纜另一端接收；對于高端（30MHz—1GHz）電纜屏蔽效能為：

SE=P1-P-L-K-17式中：P1—信號源功率，dBm；P—耦合端口接收機讀數(shù)SA2，dBm；

L—被測電纜損耗，dB；K—功率吸收鉗轉(zhuǎn)換因子，也稱傳感器系數(shù)，dB；對于低端（50KHz—30MHz）電纜屏蔽效能為：

SE=P1-P-L-K-34注意，頻率為50KHz—30MHz時,用電流探頭測試。78三、電磁環(huán)境測試電磁環(huán)境的測試與EMC性能測試密切相關(guān)，必須進行測試。除了EMC性能測試關(guān)注電磁環(huán)境測試外，EMC性能測試的目的主要有兩個：考察環(huán)境是否滿足環(huán)保要求；檢測電子設(shè)備、分系統(tǒng)和系統(tǒng)工作的電磁環(huán)境。電磁環(huán)境監(jiān)測主要包括對環(huán)境中的電磁輻射電平進行監(jiān)測，對干擾(也稱污染)源進行監(jiān)督性監(jiān)測以及對各種電磁環(huán)境保護措施的驗收測試等。電磁環(huán)境測量的頻譜非常寬，低至工頻50Hz，高至電子設(shè)備的最高工作頻率及其諧波。電磁環(huán)境測試的功率范圍也非常大，低至居民區(qū)應(yīng)該滿足的電磁輻射標(biāo)準(zhǔn)，高至一些發(fā)射設(shè)備、電子系統(tǒng)可能產(chǎn)生的強電磁場或稱電磁輻射危害場。79環(huán)境測量中的注意事項說明如下：

(1)在對發(fā)射設(shè)備造成的電磁環(huán)境污染進行測試時，一定要待參試設(shè)備功能性檢測完畢，工作正常之后，選擇在發(fā)射機最大功率工作狀態(tài)時進行測試。(2)對移動輻射源的測試，要選擇在開闊的空間環(huán)境下進行，不要在周圍有大的或者多的金屬物體附近進行。(3)對被測電磁環(huán)境要盡力符合實際情況的布置及工作狀態(tài)選定。(4)參加測試的測試系統(tǒng)，原則上不能對被測電磁環(huán)境有所貢獻，以便能全面反映電磁場的有用信息量。(5)測試儀表盡量選寬頻帶的，傳感器的響應(yīng)時間應(yīng)與干擾源的調(diào)制方式相匹配。(6)測試儀表應(yīng)有過載保護措施等。80四、天線耦合度測試定義：天線耦合度是電磁兼容性的重要參數(shù)。它用來衡量天線間相互作用的程度。因為天線方向圖都有一定寬度(指主瓣)，大部分天線會有旁瓣和后瓣；同時除了輻射主極化外，都會有交叉極化輻射等。由于上述提到的種種原因，安裝在同一平臺上的兩副天線間，由于互相耦合將產(chǎn)生各自不希望的功率信號，因而產(chǎn)生干擾現(xiàn)象。天線耦合度測量包括以下三個內(nèi)容：(1)天線耦合度測量，參試者僅為天線單元，信號源用單載波形式輸出。(2)天線系統(tǒng)耦合度測量，參試者包括天線和饋電系統(tǒng)，信號源仍為單載波形式輸出。(3)與天線相關(guān)的系統(tǒng)耦合度測量，參試者是實際天線和饋源系統(tǒng)及真實的發(fā)射機(或接收機)。81天線耦合度是天線參數(shù)、頻率和空間位置的函數(shù)，可用公式表示：

C=10lg（Pr/Pt）式中：C—天線耦合度

Pr—接收天線純凈輸出功率，WPt—發(fā)射天線純凈輸出功率，W

在天線耦合度測量中，當(dāng)符合(1)時，測量界面在接收天線或發(fā)射天線端口(或稱天線體根部)；當(dāng)符合(2)時，測量界面選在天線饋源的輸入或輸出端口；當(dāng)符合(3)時，測量界面選在實際發(fā)射機或接收機的輸入或輸出端口(此時考慮了發(fā)射機或接收機的頻譜影響和阻抗影響)。82天線系統(tǒng)耦合度測量中應(yīng)注意的問題：

電子系統(tǒng)工程均離不開天線，常常涉及到幾副天線的集合。稱“集合”是因為天線之間沒有直接電氣上的聯(lián)系，它們只是集合在一個工程上允許的有限空間。天線的電性能不僅與天線自身的結(jié)構(gòu)、電氣參數(shù)有關(guān)，還常常與周邊結(jié)構(gòu)相關(guān)，即天線的加載效應(yīng)?，F(xiàn)場與天線相關(guān)的系統(tǒng)耦合度測量最有工程價值。對于大型工程，天線布局極為重要，布局不合理，可能帶來天線方向圖畸變，天線間耦合度變大，因而形成接收機阻塞干擾，使接收機工作在非線性，帶來互調(diào)、交調(diào)及減敏效應(yīng)。還可能產(chǎn)生發(fā)射天線與發(fā)射天線間的功率倒灌，使發(fā)射天線駐波比惡化，造成不必要的輻射危害等。天線耦合度測量可以為天線“集合”的合理布局提供試驗數(shù)據(jù)。83舉例：某型號機上安裝兩副應(yīng)答機天線(收發(fā)共用)。安裝示意圖如圖右側(cè)天線S1，：發(fā)射頻率Ft1，接收頻率Fr1

右側(cè)天線S2，：發(fā)射頻率Ft2，接收頻率Fr2

左側(cè)天線S1’，：發(fā)射頻率Ft1，接收頻率Fr1

左側(cè)天線S2’，：發(fā)射頻率Ft2，接收頻率Fr2當(dāng)S2為發(fā)射狀態(tài)，S1，S1’，S2’為接收狀態(tài)時，可測試S2對S1、S1’和S2’的耦合度。當(dāng)S1為發(fā)射狀態(tài)，S2，S1’，S2’為接收狀態(tài)時，可測試S1對S2、S1’

和S2’的耦合度。主要測試設(shè)備采用單載波信號源和EMI測試接收機。測試接收機掃描帶寬Span置200kHz，分辨率帶寬RBW置200Hz，視頻帶寬VBW置3kHz。用手動方式操作。84五、電磁干擾濾波器測試電磁干擾濾波器的功能是抑制EMI信號，也即令其輸入和輸出阻抗在EMI信號頻帶內(nèi)呈現(xiàn)最大失配。由于EMI濾波器使用功能與一般濾波器有差異，EMI濾波器測量應(yīng)注意以下三點：(1)

注意安全性能參數(shù)，如漏電流、試驗電壓、絕緣電阻和放電電阻等的測量。(2)

在電流加載情況下測量插入損耗特性，因為這樣才能真正反映EMI濾波器的真實性能。(3)

因插入損耗特性與濾波器端接源阻抗和負載阻抗相關(guān)，檢測時按規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置。

電源濾波器漏電流是電源EMI濾波器的一個重要安全性能參數(shù)。由于漏電流的大小涉及到人身安全，各國有關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)有嚴格規(guī)定。漏電流的安全值與濾波器的額定電壓相關(guān)，一般在0.5—5mA范圍內(nèi)。

85

EMI濾波器插入損耗測量是濾波器基本電性能參數(shù)測量，一般情況下將濾波器作為無源部件，用測網(wǎng)絡(luò)S參數(shù)辦法直接測得。

工程中，EMI濾波器應(yīng)在現(xiàn)場測試。例如，在測量設(shè)備的傳導(dǎo)發(fā)射時，發(fā)現(xiàn)某些頻率上有超標(biāo)現(xiàn)象，當(dāng)將其EMI電源濾波器插入后，超標(biāo)頻點上的傳導(dǎo)發(fā)射幅度在下降，不同頻率點下降程度不同。安裝電源濾波器前后測得的曲線差值，即是EMI濾波器的實際插入損耗，它是頻率的函數(shù)。

電源濾波器的基本電路如圖所示：共模干擾抑制；差模干擾抑制；EMI濾波器的功能與漏電流的關(guān)系。86六、三階互調(diào)特性測試所謂互調(diào)產(chǎn)物是指當(dāng)兩個或多個頻率的輸入信號同時進入接收系統(tǒng)的前端，由于系統(tǒng)的非線性，即在射頻放大器的任一級或混頻器中混頻，使得輸出信號除原有頻譜外，還有新的頻率分量，稱互調(diào)干擾(它與EUT的工作點相關(guān))。它們的頻率等于各輸入信號頻率的整數(shù)倍的線性組合，用下式表示：

f=mf1±nf2互調(diào)產(chǎn)物在電性能指標(biāo)中用低于載波的分貝數(shù)描述，即用dBc表示。所謂三階互調(diào)，就是m、n絕對值之和等于3.互相調(diào)制問題慨念

互調(diào)干擾是接收機中高放級或變頻級器件轉(zhuǎn)移特性的非線性項所產(chǎn)生。與接收機選擇性密切相關(guān)！

接收機選擇性(帶寬)內(nèi)涵：當(dāng)Vb=Va+K時，將產(chǎn)生干擾輸出圖中Va是接收機能夠產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)輸出時所需要的有效輸入（信號電平）；Vb是干擾輸入。K為選擇系數(shù)（邊界時為66dB）當(dāng)接收機接收有用信號(其頻率為f0,電平為Vs)

時,若在通帶外存在兩個強干擾(其頻率為fl和f2,電平為V1和V2),且它們的頻率關(guān)系滿足mf1+nf2=f0時，就可能造成互調(diào)干擾。當(dāng)m+n=3時，即為三階

三階互調(diào)干擾是在互調(diào)干擾中最強的！補充8889測試步驟如下：

(1)按圖連接測試設(shè)備；(2)調(diào)節(jié)頻譜分析儀，使其中心頻率為EUT的中心頻率，掃描帶寬包含兩個信號及其產(chǎn)生的三階互調(diào)信號頻率；(3)調(diào)節(jié)信號源1和可變衰減器1，使EUT工作電平在輸入補償—3dB狀態(tài)，信號頻率為EUT中心頻率f0(此時信號源2的輸出為斷開狀態(tài))；(4)關(guān)閉信號源1，接通信號源2，使信號源2的輸出頻率為f0十Δf（Δf由專用技術(shù)條件規(guī)定，C波段時推薦取5MHz）；(5)調(diào)節(jié)可變衰減器2，使輸出功率與接信號源1時相等；(6)連接EUT，不改變信號源1和可變衰減器1的狀態(tài)，兩信號同時加到EUT上，這時EUT工作在雙波飽和狀態(tài)；(7)利用頻譜分析儀測試出兩信號產(chǎn)生的三階互調(diào)信號和輸出信號的分貝差，從而得到飽和輸出功率時的等幅雙波三階互調(diào)值Im3。90七、互調(diào)傳導(dǎo)敏感度測試

互調(diào)傳導(dǎo)敏感度測試主要用于通信接收機、射頻放大器、無線電收發(fā)信機、雷達接收機、聲納接收機以及電子對抗設(shè)備接收機等。測試的目的是檢驗此類接收設(shè)備對互調(diào)產(chǎn)物的抗擾能力(接收選擇性)。分兩步：按公式計算出可能在接收系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的干擾信號及其諧波和、差頻率。進行互調(diào)傳導(dǎo)敏感度測試。91

互調(diào)傳導(dǎo)敏感度測試的三個重要慨念：

互調(diào)產(chǎn)物極限值一般用高于獲得標(biāo)準(zhǔn)參考輸出電平的輸入電平的分貝數(shù)來表示。比如當(dāng)信號源1輸出電平(也即接收機的輸入電平)為V10，高于V1066dB的接收機輸入電平使接收機進入非線性區(qū)，定義這一工作點為測試接收機互調(diào)產(chǎn)物的非線性工作點。一般稱66dB為互調(diào)產(chǎn)物極限值。最大輸入信號是指接收機飽和而不過載工作時的輸入信號。3）帶寬是指這樣一個頻率范圍，在這個頻率范圍內(nèi)頻譜分量的電平不低于參考電平的某一規(guī)定值。如3dB帶寬為5MHz或6dB帶寬為8MHz等。通帶是指接收機在規(guī)定的使用條件下能確保接收系統(tǒng)傳輸信息的速率和質(zhì)量所需要的頻率范圍。92八、交調(diào)傳導(dǎo)敏感度測試定義：

交調(diào)產(chǎn)物指一個足夠強的無用信號(調(diào)制信號)進人接收機(如接收機、射頻放大器、收發(fā)機和從調(diào)幅波提取信息的應(yīng)答機)；由于非線性器件存在，會使得接收機的有用信號受到干擾，產(chǎn)生寄生調(diào)制，被稱作寄生調(diào)頻或調(diào)幅。交叉調(diào)制干擾的產(chǎn)生，不需要兩個頻率間存在一定關(guān)系，只要干擾信號有一定強度。交調(diào)干擾不涉及接收機前端混頻的頻率轉(zhuǎn)換過程，

交叉調(diào)制干擾的強度與干擾信號振幅的平方成正比。例如，通過預(yù)選器，鄰近頻道可滲入到接收機前端，調(diào)制其射頻放大器的增益，因為有用信號也受到此增益的影響，使干擾信號的基帶信息直接轉(zhuǎn)換成有用信號。93測試步驟：

(1)讓信號源2輸出為零，將信號源1調(diào)諧至EUT的調(diào)諧頻率fo，并按規(guī)定方式調(diào)制。調(diào)整其輸出電平，使EUT產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)參考輸出電平。記錄此時信號源1的輸出電平V10，單位dBuV。同理，讓信號源1輸出為零，將信號源2調(diào)諧至EUT的調(diào)諧頻率并按規(guī)定方式調(diào)制。調(diào)整其輸出電平，使EUT產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)參考輸出電平。記錄此時信號源2的輸出電平V2。單位dBuV。(2)同時接通兩個信號源，信號源1不調(diào)制，且輸出電平比V10高10dB，信號源2按規(guī)定的調(diào)制方式調(diào)制，調(diào)整其輸出電平為詳細規(guī)范規(guī)定的極限值與V20之和。(3)調(diào)整信號源2的頻率直到f0±fIF，fIF為EUT的中頻頻率，觀察交調(diào)產(chǎn)物。(4)測量接收機用來判斷試驗中EUT的響應(yīng)是否由交調(diào)產(chǎn)物產(chǎn)生。94九、無源互調(diào)產(chǎn)物測試

定義：無源互調(diào)(PIM：PassiveIntermodulation)，它是指由無源部件的固有非線性導(dǎo)致的互調(diào)產(chǎn)物。基本的PIM現(xiàn)象是由于電流流過非線性部件產(chǎn)生的。諸如濾波器、同軸線纜及連接器、金屬連接面、天線饋源及天線等無線部件由于多種原因可能產(chǎn)生固有的非線性。

引起無源部件非線性的微觀機理非常復(fù)雜，它不僅與材料質(zhì)、結(jié)構(gòu)形式有關(guān)，還與通道加載及系統(tǒng)裝配的工藝質(zhì)量相關(guān)。

大量的理論研究和測量實踐證明，當(dāng)多個不同的未調(diào)制頻率f1、f2、f3、…入射到一些無源部件時，這些無源部件固有的非線性會導(dǎo)致大量的PIM產(chǎn)物。這些PIM產(chǎn)物對電子系統(tǒng)研制構(gòu)成嚴重危害。

95無源互調(diào)產(chǎn)物的特點：a)

PIM產(chǎn)生及電平與工作頻率相關(guān)，基本信號頻率愈高，則PIM產(chǎn)物電平愈高。b）無源互調(diào)產(chǎn)物在時間上不能保持穩(wěn)定。它們對物理運動或溫度循環(huán)的過程或溫度變化都極為敏感。無源互調(diào)產(chǎn)物隨時間變化，為了得到可靠的數(shù)據(jù)，必須堅持多種測試條件，并經(jīng)過長時間觀察取證；c)

無源互調(diào)產(chǎn)物具有門限效應(yīng)。因此測量范圍要留一定裕度。d)

無源互調(diào)頻譜形狀是不固定的。出現(xiàn)在離散信號帶(如一個通信系統(tǒng)的接收通帶)內(nèi)的互調(diào)產(chǎn)物數(shù)目隨系統(tǒng)出現(xiàn)的載波數(shù)目增加而急劇增加。PIM的總數(shù)目隨發(fā)射機數(shù)目的增加而增加。主要成分的三階互調(diào)增加得比指數(shù)上升還快。在載波數(shù)比較多的情況下，PIM干擾與寬帶噪聲沒什么區(qū)別。e)

無源互調(diào)產(chǎn)物與傳輸功率電平相關(guān)，但常常表現(xiàn)出相對于功率電平的不可預(yù)知性。96鑒于上述理由，PIM研究要靠預(yù)測分析，但更多地靠測量，靠長時間、各種條件下的測量分析。

PIM測試難度很大，因為它本身屬微弱信號，一般比信號電平至少低100dB，這就需要一個高靈敏度的測試系統(tǒng)。另外PIM產(chǎn)物隨時間變化又與測試條件關(guān)系密切。一般來講，要通過大量試驗建立起PIM產(chǎn)物與測試條件的固定關(guān)系，才能得到可靠的測試數(shù)據(jù)。

97測試系統(tǒng)一般來說應(yīng)含以下設(shè)備：

兩個大功率信號源，信號源自身的頻譜比較純凈；

兩個調(diào)諧帶通濾波器，它將兩個大功率信號源產(chǎn)生的基本信號無衰減地傳輸，對功率源諧波及另一個信號源來的反向功率抑制至少為50dB；一個功率合成單元將兩個大功率信號源合成，它自身不產(chǎn)生任何可比擬的無源互調(diào)信號，它是一個頻率敏感部件只在環(huán)路的設(shè)計頻帶內(nèi)，各支路才能達到完全平衡，它能使經(jīng)過試驗樣品產(chǎn)生的PIM進入探測器，從而提高測試靈敏度；

兩個定向耦合器作兩路基本信號的監(jiān)測；

一個窄帶調(diào)諧濾波器，只允許指定被檢測的互調(diào)信號通過，改善功率源與探測器間的隔離作用；

高靈敏度的頻譜分析儀作為所有無源互調(diào)信號的敏感探測器；

精心選擇三個等效負載，它們自身對于最大輸入功率并不產(chǎn)生任何可探測出的無源互調(diào)電平。98十、空間微放電現(xiàn)象測試定義：微放電(Multipaction也稱二次電子倍增)是在真空條件下，電子在強微波電場加速下，在金屬表面之間產(chǎn)生的二次電子倍增現(xiàn)象，即在傳輸微波大功率的無源部件中出現(xiàn)的一種射頻擊穿現(xiàn)象。工作在大功率狀態(tài)下的微波無源部件，如果設(shè)計不當(dāng)，當(dāng)功率、頻率和部件內(nèi)部結(jié)構(gòu)縫隙尺寸滿足一定關(guān)系時