《電磁兼容技術(shù)及其應(yīng)用》課件第5章

第五章電磁兼容測(cè)試基礎(chǔ)5.1電磁兼容中的測(cè)試設(shè)備5.2測(cè)試場(chǎng)地5.3測(cè)試設(shè)備及環(huán)境的校準(zhǔn)5.4電磁兼容測(cè)試的一般方法

5.1電磁兼容中的測(cè)試設(shè)備

電磁兼容測(cè)試領(lǐng)域有很多專用、特殊的設(shè)備。大致可分為兩類：一類用于做接收，與適當(dāng)?shù)膫鞲衅鬟B接，可進(jìn)行電磁干擾測(cè)試；另一類用于模擬不同干擾源，通過適當(dāng)?shù)鸟詈?去耦合網(wǎng)絡(luò)、傳感器或天線，施加到被測(cè)設(shè)備上，以進(jìn)行敏感度測(cè)試。

5.1.1電磁干擾(EMI)測(cè)試設(shè)備

1.測(cè)試接收機(jī)

測(cè)試接收機(jī)用來測(cè)試射頻功率的幅度和頻率，接收的可能是干擾，也可能是信號(hào)的載波，其組成可由圖5.1-1表示。圖5.1-1測(cè)試接收機(jī)的組成接收機(jī)測(cè)試信號(hào)時(shí)，先調(diào)諧輸入某個(gè)測(cè)試頻率fi，該頻率經(jīng)高頻衰減器和高頻放大器后進(jìn)入混頻器，與本地振蕩器的頻率fl混頻，產(chǎn)生混頻信號(hào)。混頻信號(hào)經(jīng)中頻濾波器得到中頻f0=fl-fi，中頻信號(hào)再經(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，得到低頻信號(hào)A(t)。A(t)再進(jìn)一步進(jìn)行加權(quán)檢波，檢波時(shí)可根據(jù)需要選擇檢波器，以分別得到A(t)峰值、有效值、平均值或準(zhǔn)峰值。這些數(shù)值經(jīng)過低頻放大后可推動(dòng)電表指示或在數(shù)碼管屏幕顯示出來。

測(cè)試接收機(jī)的技術(shù)要求如下：

(1)幅度精度：±2dB；

(2)6dB帶寬：

國(guó)際EMI測(cè)試：

9kHz～150kHz

200Hz,

150kHz～30MHz

9kHz,

30MHz～1000MHz

120kHz,國(guó)軍標(biāo)EMI測(cè)試：

25Hz～1kHz10Hz,

1kHz～10kHz100Hz,

10kHz～250kHz1kHz,

250kHz～30MHz10kHz,

30MHz～1GHz100kHz,

>1GHz1MHz。

(3)檢波器：峰值、準(zhǔn)峰值和平均值檢波器；

(4)輸入阻抗：50Ω；

(5)靈敏度：優(yōu)于-30dBμV(典型值)；

為滿足脈沖測(cè)試的需要，接收機(jī)還應(yīng)具有預(yù)選器，即輸入濾波器，對(duì)接收信號(hào)頻率進(jìn)行調(diào)諧跟蹤，以避免前端混頻器上的寬帶噪聲過載。

測(cè)試接收機(jī)中擁有各種不同的檢波器，可提供不同的檢波方式。

(1)峰值檢波是檢測(cè)干擾信號(hào)包絡(luò)的最大值，而忽略干擾信號(hào)的頻率，它只與干擾信號(hào)的幅度有關(guān)，與時(shí)間、頻率無關(guān)。

(2)準(zhǔn)峰值檢波可同時(shí)反映干擾信號(hào)的幅度和時(shí)間分布，是CISPR的電磁兼容性規(guī)范采用的檢波方式。

(3)平均值檢波測(cè)試干擾信號(hào)包絡(luò)的平均值，主要用于測(cè)試窄帶的連續(xù)波。

(4)有效值檢波又稱均方根檢波，是測(cè)試干擾信號(hào)包絡(luò)的有效值，主要用于測(cè)試電磁干擾對(duì)通信的影響。

具體如何選擇檢波方式應(yīng)根據(jù)被測(cè)干擾源的性質(zhì)、所需保護(hù)對(duì)象以及相應(yīng)的測(cè)試規(guī)范來確定。

2.頻譜分析儀

頻譜分析儀是顯示被測(cè)信號(hào)能量與頻率間函數(shù)關(guān)系曲線的測(cè)試儀器。通常根據(jù)測(cè)試信號(hào)頻帶的寬度，分為寬帶頻譜分析儀和全景頻譜分析儀。

3.電磁干擾測(cè)試附件

1)電流探頭

電流探頭是測(cè)試線上非對(duì)稱干擾電流的卡式電流傳感器，測(cè)試時(shí)不需與被測(cè)的電源導(dǎo)線導(dǎo)電接觸，也不用改變電路結(jié)構(gòu)，可對(duì)復(fù)雜的導(dǎo)線系統(tǒng)，電子線路等的干擾進(jìn)行測(cè)試。圓環(huán)形卡式電流探頭的結(jié)構(gòu)如圖5.1-2所示。圖5.1-2圓環(huán)形卡式電流探頭使用電流探頭時(shí)，需先測(cè)出其傳輸阻抗，然后才能用于傳導(dǎo)干擾測(cè)試。

圓環(huán)形卡式電流探頭的技術(shù)指標(biāo)如下：

測(cè)試頻段：20Hz～30MHz；

輸出阻抗：50Ω；

內(nèi)環(huán)尺寸：32mm～67mm。

2)電源阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)

電源阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)的作用是在射頻范圍內(nèi)向被測(cè)設(shè)備提供一個(gè)穩(wěn)定的阻抗，并將被測(cè)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(jī)上。

電源阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)對(duì)每根電源線提供三個(gè)端口，它們分別為供電電源輸入端、到被測(cè)設(shè)備的電源輸出端、連接測(cè)

試設(shè)備的干擾輸出端。

電源阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)如圖5.1-3所示。

電源阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)的阻抗是指干擾信號(hào)輸出端接50Ω負(fù)載阻抗時(shí)，在設(shè)備端測(cè)得的相對(duì)于參考地的阻抗的模。當(dāng)干擾輸出端沒有與測(cè)試接收機(jī)相連接時(shí)，該輸出端應(yīng)接50Ω負(fù)載阻抗。圖5.1-3電源阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

3)測(cè)試天線

在大多數(shù)的EMC測(cè)試中，對(duì)天線頻率范圍的要求遠(yuǎn)大于某一單個(gè)天線所能提供的頻率范圍，實(shí)際上，由于帶寬和天線尺寸的限制，在一次測(cè)試中使用５副天線來覆蓋整個(gè)測(cè)試頻段的情況也并不少見。

選擇EMC測(cè)試天線，首先必須明確測(cè)試任務(wù)對(duì)發(fā)射天線和接收天線的要求，包括頻率范圍，最小可接受的增益，可接受的天線的最大尺寸，還要決定使用幾副天線，獲得的數(shù)據(jù)是否滿足測(cè)試者的需要，結(jié)果以哪種形式表示最合適，等等。下面對(duì)各種不同測(cè)試天線及相關(guān)設(shè)備作一介紹。

(1)磁場(chǎng)天線。

磁場(chǎng)天線用于接收被測(cè)設(shè)備工作時(shí)泄漏的磁場(chǎng)、空間電磁環(huán)境的磁場(chǎng)，及測(cè)試屏蔽室的磁場(chǎng)屏蔽效能。測(cè)試頻段為25Hz~30MHz。

根據(jù)用途不同，磁場(chǎng)天線可分為有源天線和無源天線兩類。通常有源天線適合于測(cè)試空間的弱小磁場(chǎng)；而無源環(huán)天線常用于近距離測(cè)試設(shè)備工作時(shí)泄漏的磁場(chǎng)，與有源天線相比，無源天線的尺寸較小。一般磁場(chǎng)天線為環(huán)形天線，其參數(shù)如下：

①有源天線。

測(cè)試頻段：10kHz~30MHz；

增益：85dB~125dB；

靈敏度：-1dB(μA/m),10kHz；

-42dB(μA/m),1MHz；

阻抗：50Ω；

環(huán)直徑：60cm。②無源環(huán)天線。

測(cè)試頻段：10Hz~100kHz；

匝數(shù)：36；

環(huán)直徑：13.3cm；

導(dǎo)線規(guī)格：7×0.07mm；

屏蔽：靜電。

(2)電場(chǎng)天線。電場(chǎng)天線用于接收被測(cè)設(shè)備工作時(shí)泄漏的電場(chǎng)、環(huán)境電磁場(chǎng)及測(cè)試屏蔽室(體)的電場(chǎng)屏蔽效能，測(cè)試頻段為10kHz~40GHz。電場(chǎng)天線也分為有源和無源天線兩類。下面介紹幾種常見的電場(chǎng)天線。①桿天線。天線桿長(zhǎng)1m，用于測(cè)試10kHz~30MHz頻段的電磁場(chǎng)，其形狀為垂直的單極子天線，由對(duì)稱子中間插入地網(wǎng)演變而來，測(cè)試時(shí)一定要按天線的使用要求安裝接地網(wǎng)。

桿天線的一般技術(shù)指標(biāo)如下：

頻率范圍：10kHz~30MHz；

天線有效高度：0.5m；

輸出端阻抗：50Ω。②雙錐天線。雙錐天線的形狀與偶極子天線十分接近，測(cè)試頻段比偶極子天線寬，且無需調(diào)諧，適合于接收機(jī)配合組成自動(dòng)測(cè)試、系統(tǒng)掃頻測(cè)試?？捎糜陔姶虐l(fā)射測(cè)試和輻射敏感度測(cè)試。雙錐天線典型的技術(shù)指標(biāo)如下：

頻率范圍：30MHz~300MHz；

駐波比：≤2.0；

最大連續(xù)波功率：50W；

輸出端阻抗：50Ω；

峰值功率：200W。③半波振子天線。半波振子主要由一對(duì)天線振子、平衡/不平衡變換器及輸出端口組成，可將振子長(zhǎng)度調(diào)到適當(dāng)?shù)陌氩ㄩL(zhǎng)度，同時(shí)調(diào)節(jié)平衡/不平衡變換器使天線的輸出端具有小的電壓駐波比。半波振子的技術(shù)指標(biāo)如下：

增益：2.15dB；

阻抗：73+j42.5Ω；

波瓣寬度：78°。④對(duì)數(shù)周期天線。對(duì)數(shù)周期天線的結(jié)構(gòu)類似八木天線，上下兩組振子，從長(zhǎng)到短交錯(cuò)排列。對(duì)數(shù)周期性天線方向性較強(qiáng)，具有高增益、低駐波、寬頻帶的特點(diǎn)，適用于電磁干擾和電磁敏感度測(cè)試。對(duì)數(shù)周期天線的典型技術(shù)指標(biāo)如下：頻率范圍：80MHz~1000MHz；

駐波比：≤1.5；

最大連續(xù)波功率：50W；

輸出端阻抗：50Ω。⑤雙脊喇叭天線。雙脊喇叭天線的上下兩塊喇叭板為鋁板，鋁板的中間位置是擴(kuò)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，并蝕刻成細(xì)條狀，連接上下鋁板。雙脊喇叭天線為線極化天線，測(cè)試時(shí)通過調(diào)整托架改變極化方向。一般可用于0.5GHz~18GHz輻射發(fā)射和輻射敏感度測(cè)試。雙脊喇叭天線的典型技術(shù)指標(biāo)如下：

頻率范圍：0.5GHz~1GHz或1GHz~18GHz；

駐波比：≤1.5；

最大連續(xù)波功率：50W；

輸出端阻抗：50Ω。⑥喇叭天線。較為常見的喇叭天線是角錐喇叭，其使用頻段通常由饋電口的波導(dǎo)尺寸決定，在1GHz以上高場(chǎng)強(qiáng)的輻射敏感度測(cè)試中，使用高增益天線容易達(dá)到所需高場(chǎng)強(qiáng)值。

喇叭天線的典型技術(shù)指標(biāo)如下：

頻率范圍：1GHz～40GHz(由多個(gè)天線覆蓋)；

駐波比：1.5左右；

最大連續(xù)波功率：50W～800W。

4)功率吸收鉗

功率吸收鉗適用于吸收30MHz～1000MHz頻段傳導(dǎo)發(fā)射功率的測(cè)試。功率吸收鉗由寬帶射頻電流變換器、寬帶

射頻功率吸收體、受試設(shè)備引線的阻抗穩(wěn)定器和吸收套筒組成。電流變換器與電流探頭的作用相同；功率吸收體用于隔離電源與被測(cè)設(shè)備之間的功率傳遞；吸收套筒則防止被測(cè)設(shè)備與接收設(shè)備之間發(fā)生能量傳遞。測(cè)試時(shí)，功率吸收鉗與輔助吸收鉗配合使用，其組成如圖5.1-4所示。圖5.1-4功率吸收鉗使用原理圖

5)天線塔與轉(zhuǎn)臺(tái)

輻射發(fā)射測(cè)試中，部分測(cè)試要求測(cè)試天線在離地面1m～4m的高度內(nèi)可調(diào)節(jié)，以便在每一個(gè)測(cè)試頻點(diǎn)獲得最大的場(chǎng)強(qiáng)值。同時(shí)測(cè)試過程中還需要轉(zhuǎn)動(dòng)被測(cè)設(shè)備，以便對(duì)最大的輻射面進(jìn)行測(cè)試。所以，實(shí)驗(yàn)時(shí)，將被測(cè)設(shè)備置于一個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)上。

天線塔由天線桿、升降裝置、控制器組成，具有自動(dòng)化操作功能，控制簡(jiǎn)便，升降、定位精度高，其控制器可與轉(zhuǎn)臺(tái)共用，具有GPIB接口，可方便地加入各種測(cè)試系統(tǒng)中。轉(zhuǎn)臺(tái)由臺(tái)板、傳動(dòng)裝置與控制器組成，直徑一般為1.2m。轉(zhuǎn)臺(tái)表面可以是金屬，也可以是非金屬的，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，使實(shí)驗(yàn)不受環(huán)境電平的影響。

下面以中國(guó)航天203所生產(chǎn)的BIRMM型天線塔和轉(zhuǎn)臺(tái)為例，介紹天線塔及轉(zhuǎn)臺(tái)基本參數(shù)。

BIRMM天線塔的外觀如圖5.1-5所示。圖5.1-5BIRMM天線塔的外觀

BIRMM天線塔可用于電磁兼容性測(cè)試、天線方向圖測(cè)試等。該裝置具有操作靈活簡(jiǎn)便、移動(dòng)精度高，可通過IEEE488接口進(jìn)行程控等特點(diǎn)，可以很方便地加入各種自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。由于控制器與天線塔之間的控制線纜采用光纖，而且采取了其他一些技術(shù)措施，使得天線塔的電磁發(fā)射大為減少，也不會(huì)因線纜穿過屏蔽室的屏蔽墻，破壞屏蔽室的屏蔽效能。

BIRMM天線塔的主要技術(shù)指標(biāo)如下：

塔桿高度：6m；

天線桿承重：15kg;

控制線纜：光纖;定位精度：0.5％±1cm;

轉(zhuǎn)速：5m/分±10%;

電源電壓：210V～230V，50Hz。

BIRMM天線塔控制器的主要技術(shù)指標(biāo)如下：

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(hào)通道：2路光纜輸入端，4路光纜輸出端；

控制方式：手動(dòng)方式：前面板按鍵操作。

BIRMM轉(zhuǎn)臺(tái)的外觀如圖5.1-6所示。圖5.1-6BIRMM轉(zhuǎn)臺(tái)的外觀

BIRMM轉(zhuǎn)臺(tái)裝置可用于電磁兼容性、天線方向圖測(cè)試。該裝置具有操作靈活簡(jiǎn)便、轉(zhuǎn)角精度高，可通過GPIB接口進(jìn)行程控等特點(diǎn)，可以方便地加入各種自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。由于采用了光纖控制等一系列新技術(shù)使得轉(zhuǎn)臺(tái)的電磁發(fā)射量減至最低，BIRMM轉(zhuǎn)臺(tái)也不會(huì)因線纜穿過屏蔽墻破壞屏蔽室的屏蔽效能。

BIRMM轉(zhuǎn)臺(tái)的主要指標(biāo)如下：

臺(tái)面直徑：1.2m轉(zhuǎn)臺(tái)承重,250kg；

轉(zhuǎn)臺(tái)精度：±1°/圈；

轉(zhuǎn)速：(355°～365°)/分鐘；

控制線纜：光纖；電源電壓：210V～230V；

功率：250W。

BIRMM轉(zhuǎn)臺(tái)控制器的主要指標(biāo)如下：

4位LED指示：1位狀態(tài)位，3位數(shù)據(jù)位；

轉(zhuǎn)角分辨度：1°信號(hào)；

通道：2路光纜輸入，4路光纜；

輸出控制方式：手動(dòng)方式；

通過面板操作程控方式：通過GPIB接口。

發(fā)送指令轉(zhuǎn)角步長(zhǎng)：

手動(dòng)方式：相對(duì)轉(zhuǎn)角1°、5°、10°、30°、90°；

程控方式：絕對(duì)和相對(duì)轉(zhuǎn)角1°～360°；

選項(xiàng)：雙路電機(jī)控制程控方式：通過GPIB接口發(fā)送指令。

4.近場(chǎng)探頭

工程上經(jīng)常需要對(duì)某個(gè)設(shè)備的發(fā)射源進(jìn)行物理定位，這時(shí)就可以使用近場(chǎng)探頭來完成這一功能。近場(chǎng)探頭分為電場(chǎng)探頭和磁場(chǎng)探頭，電場(chǎng)探頭為棒狀結(jié)構(gòu)，磁場(chǎng)探頭為環(huán)狀結(jié)構(gòu)。探頭和頻譜儀結(jié)合可以得到頻域的結(jié)果，探頭和示波器結(jié)合可以得到時(shí)域的結(jié)果。

近場(chǎng)探頭的大小決定著定位的精度和靈敏度。探頭越小，定位就越準(zhǔn)確，但其靈敏度就越低。一個(gè)好的磁場(chǎng)探頭對(duì)電場(chǎng)的響應(yīng)是不敏感的，反之也一樣。近場(chǎng)探頭在使用前必須進(jìn)行校準(zhǔn)。

5.測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試軟件

測(cè)試系統(tǒng)主要由測(cè)試接收機(jī)和各種測(cè)試傳感器、天線及電源阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)組成，用于測(cè)試電子、電氣設(shè)備工作時(shí)泄漏出來的電磁干擾信號(hào)。測(cè)試頻段為20Hz～40GHz。測(cè)試接收機(jī)利用不同的傳感器測(cè)試傳導(dǎo)和輻射干擾。同時(shí)，利用計(jì)算機(jī)可以實(shí)現(xiàn)測(cè)試的自動(dòng)化，數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理并輸出測(cè)試結(jié)果，最后形成測(cè)試報(bào)告。

測(cè)試系統(tǒng)的組成框圖如圖5.1-7所示。圖5.1-7測(cè)試系統(tǒng)組成框圖測(cè)試過程中需要有相應(yīng)的軟件來管理整個(gè)過程，這個(gè)管理軟件應(yīng)具備以下功能。

(1)參數(shù)設(shè)置，包括測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的選擇、測(cè)試配置的提示、測(cè)試參數(shù)的設(shè)置(如頻段、帶寬、檢波方式等)。

(2)控制儀器進(jìn)行信號(hào)測(cè)試，以一定的步長(zhǎng)和速率對(duì)信號(hào)進(jìn)行掃頻測(cè)試、判別和讀出數(shù)據(jù)。

(3)數(shù)據(jù)處理能力，測(cè)試軟件能自動(dòng)將測(cè)試信號(hào)電壓轉(zhuǎn)成干擾的量值，自動(dòng)補(bǔ)償因傳感器的使用而引入的隨頻率變化的校準(zhǔn)系數(shù)，還可以提供信號(hào)分析的基本功能。

(4)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和輸出能力，測(cè)試軟件應(yīng)能夠?qū)⒚看蔚臏y(cè)試數(shù)據(jù)列表存放，以便需要時(shí)提取，特別是對(duì)某些敏感數(shù)據(jù)。5.1.2電磁敏感度測(cè)試設(shè)備

電磁敏感度測(cè)試又稱為電磁抗擾度(EMS)測(cè)試。用于電磁敏感度測(cè)試的設(shè)備由三部分組成：干擾信號(hào)產(chǎn)生器及功率放大設(shè)備、天線及傳感器等信號(hào)輻射與注入設(shè)備、場(chǎng)強(qiáng)和功率監(jiān)測(cè)設(shè)備。

敏感度測(cè)試要求在25Hz～18GHz(或40GHz)頻段內(nèi)進(jìn)行，根據(jù)測(cè)試項(xiàng)目與測(cè)試系統(tǒng)組成的需要，一般分為三個(gè)頻段配置儀器，即25Hz～100kHz、10kHz～1GHz、1GHz～18GHz(或40GHz)。

1.亥姆霍茲線圈

亥姆霍茲線圈就是一種較為理想的低頻模擬磁裝置，可以在較大區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)，測(cè)試時(shí)容易操作觀察。

亥姆霍茲線圈的結(jié)構(gòu)如圖5.1-8所示。從結(jié)構(gòu)中可以看出，亥姆霍茲線圈在其同軸線附近產(chǎn)生的磁場(chǎng)均勻度較好，所以一般要求被測(cè)設(shè)備最大輪廓尺寸比線圈尺寸小2～3倍。也就是說，亥姆霍茲線圈能夠測(cè)試的設(shè)備尺寸較小。圖5.1-8亥姆霍茲線圈結(jié)構(gòu)圖

2.模擬干擾源

1)信號(hào)源

信號(hào)源在測(cè)試試驗(yàn)中的用途有二：一是作系統(tǒng)校準(zhǔn)的信號(hào)產(chǎn)生器；二是用于敏感度試驗(yàn)中推動(dòng)功率放大器產(chǎn)生連續(xù)波模擬干擾信號(hào)。一般要求能輸出已調(diào)制或未調(diào)制的功率，輸出穩(wěn)定，并滿足：

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，并對(duì)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。根據(jù)測(cè)試過程中的儀器通?？筛鶕?jù)以下原則進(jìn)行配置。(1)25Hz～100kHz頻段的測(cè)試項(xiàng)目有電源線傳導(dǎo)敏感度和磁場(chǎng)輻射，使用儀器有低頻功率源或低頻信號(hào)源加音頻放大器。

(2)10kHz～1GHz頻段的測(cè)試項(xiàng)目有電纜束的傳導(dǎo)敏感度和電場(chǎng)輻射敏感度測(cè)試，使用儀器有信號(hào)源與射頻放大器。(3)1GHz～18GHz(或40GHz)頻段的測(cè)試項(xiàng)目為電場(chǎng)輻射敏感度測(cè)試，通常使用微波信號(hào)源加行波管放大器產(chǎn)生測(cè)試所需的功率輸出。

2)尖峰信號(hào)產(chǎn)生器

尖峰信號(hào)產(chǎn)生器是對(duì)設(shè)備或分系統(tǒng)電源線進(jìn)行瞬變尖峰傳導(dǎo)敏感度試驗(yàn)必備的信號(hào)產(chǎn)生器，該測(cè)試的對(duì)象是所有從外部給被測(cè)件供電的不接地的交流或直流電源線，測(cè)試模擬了被測(cè)件工作時(shí)開關(guān)閉合或故障引起的瞬變尖峰干擾。根據(jù)GJB151A規(guī)定，產(chǎn)生的尖峰信號(hào)上升沿1μs，下降時(shí)間約為10μs。

尖峰信號(hào)產(chǎn)生器在0.5校準(zhǔn)電阻上產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)波形，接入測(cè)試電路后實(shí)際波形將有所變化，這時(shí)應(yīng)以儀器面板幅度

指示為準(zhǔn)。

3)浪涌模擬器

在電網(wǎng)中進(jìn)行開關(guān)操作及直接或間接的雷擊引起的瞬變過壓都會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生單極性瞬變干擾，浪涌測(cè)試儀就用于檢驗(yàn)設(shè)備抵抗單極性浪涌的能力。

模擬單極性瞬態(tài)脈沖浪涌模擬器主要有兩部分組成：組合波信號(hào)發(fā)生器和耦合/去耦合網(wǎng)絡(luò)。

浪涌模擬器的基本技術(shù)指標(biāo)如下：

電壓范圍：500V～4000V；

電壓波形：6/250(或10/700)μs；

電流峰值：2000A；

電流波形：8/20μs；

極性：正、負(fù)；

相位：0°～360°。

4)電快速瞬變脈沖產(chǎn)生器

電快速瞬變脈沖產(chǎn)生器用于產(chǎn)生一系列脈沖，以測(cè)試被測(cè)設(shè)備抗脈沖干擾的能力，評(píng)估電器和電子設(shè)備的供電端口、

信號(hào)端口和控制端口在受到重復(fù)快速瞬變脈沖干擾時(shí)的性能。電快速瞬變脈沖產(chǎn)生器的結(jié)構(gòu)如圖5.1-9所示。

電快速瞬變脈沖產(chǎn)生器的技術(shù)指標(biāo)如下：

測(cè)試電壓：220V～8000V；

波形：上升時(shí)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)。圖5.1-9電快速瞬變脈沖產(chǎn)生器結(jié)構(gòu)圖

5)靜電放電模擬器

電子產(chǎn)品靜電放電(ESD)指的是具有不同靜電電位的電子產(chǎn)品相互靠近或直接接觸引起的電荷轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，電子產(chǎn)品靜電放電抗擾度試驗(yàn)是電磁兼容性的最重要的試驗(yàn)之一。

電子產(chǎn)品靜電放電可分為直接放電和間接放電兩種類型。其中直接放電又有接觸放電和空氣放電兩種方式：接觸放電僅施加在操作人員正常使用被測(cè)設(shè)備可能接觸的點(diǎn)和表面上；其余的為空氣放電。間接放電是對(duì)放置或安裝在受試設(shè)備附近的物體放電的模擬，是通過靜電放電模擬器對(duì)耦

合板接觸放電來實(shí)現(xiàn)的，其結(jié)構(gòu)如圖5.1-10所示。圖5.1-10靜電放電模擬器結(jié)構(gòu)圖靜電放電模擬器工作時(shí)，先對(duì)高壓電容充電，然后閉合放電開關(guān)，向?qū)嶒?yàn)對(duì)象作直接或間接放電，其主要指標(biāo)如下：放電電壓：空氣放電：200V～16.5kV；

保持時(shí)間：大于5s；

放電模式：空氣、接觸放電；

內(nèi)置的測(cè)試達(dá)標(biāo)設(shè)定值：按IEC1000－4－4－2標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定；

電壓測(cè)試：在高壓端，動(dòng)態(tài)精度優(yōu)于±5％；

放電電壓：空氣中200V至16.5kV(步長(zhǎng)100V)；公差±5％；

接觸時(shí)200V至9kV(步長(zhǎng)100V)；公差±5％；

放電頭：IEC標(biāo)準(zhǔn)的球形頭和錐形頭。

3.功率定向耦合器

定向耦合器是功率測(cè)試的常用部件，它是一種無耗三端/四端網(wǎng)絡(luò)。測(cè)試時(shí),通常將定向耦合器接在功率放大器的輸出端，與功率計(jì)一起組成功率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖5.1-11所示。

功率定向耦合器所要求的主要參數(shù)有：耦合系數(shù)、方向性、適用頻段、功率容量、插入損耗、最大駐波等。

以某電子有限公司生產(chǎn)的產(chǎn)品為例，其技術(shù)指標(biāo)如下：頻率范圍：800MHz～2.5GHz；

插入損耗：≤0.3dB；

端口抗阻：50Ω；

接頭：N—K；

承載功率：50W；

電路形式：腔體式/微帶式。圖5.1-11功率定向耦合器的結(jié)構(gòu)圖

4.傳感器

(1)電流注入探頭，其使用方法如圖5.1-12所示，主要用于電纜線機(jī)電攔住的高頻大電流注入實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中，將電流注入探頭卡在被測(cè)物的電纜上，向該探頭注入射頻干擾，射頻電流先在電纜中以共模方式流過，然后再進(jìn)入被測(cè)設(shè)備接口。導(dǎo)線或電纜束穿過探頭中心，相當(dāng)于變壓器的次級(jí)。其功率容量大，適合與功率源或放大器配合使用。

(2)電場(chǎng)探頭，主要用于敏感度試驗(yàn)中干擾場(chǎng)強(qiáng)的監(jiān)測(cè)、定標(biāo)與測(cè)試，也可用于電磁核脈沖的測(cè)試及電波暗室場(chǎng)均勻性和屏蔽室場(chǎng)分布特性的測(cè)試，其結(jié)構(gòu)如圖5.1-13所示。

電場(chǎng)探頭的偶極子間隔放置，低偏壓的肖特基二極管將偶極子接受的高頻信號(hào)檢波位直流，再經(jīng)過高阻傳輸線送到放大電路，放大到可處理的量級(jí)傳送到指示儀表。

圖5.1-12電流注入探頭的使用原理圖圖5.1-13電場(chǎng)探頭的結(jié)構(gòu)圖

5.敏感度測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試軟件

測(cè)試系統(tǒng)主要由模擬干擾裝置、功率放大器、發(fā)射天線、傳感器、功率監(jiān)測(cè)和計(jì)算機(jī)及測(cè)試軟件等組成，用于測(cè)試電子、電氣設(shè)備在施加模擬干擾時(shí)的抗干擾能力。測(cè)試分為傳導(dǎo)抗擾測(cè)試和輻射抗擾測(cè)試。敏感度測(cè)試組成如圖5.1-14所示。

測(cè)試軟件的功能主要有以下幾種：

(1)自動(dòng)產(chǎn)生測(cè)試信號(hào)(包括電流、電壓、場(chǎng)強(qiáng))；

(2)自動(dòng)監(jiān)測(cè)功率輸出與場(chǎng)強(qiáng)及被測(cè)件狀態(tài)；

(3)確定被測(cè)設(shè)備故障時(shí)抗干擾門限值。圖5.1-14敏感度測(cè)試系統(tǒng)的組成圖

5.2測(cè)試場(chǎng)地

電磁兼容測(cè)試的場(chǎng)地分為室內(nèi)場(chǎng)地和開闊場(chǎng)地，室內(nèi)場(chǎng)地主要用于輻射發(fā)射、輻射敏感度測(cè)試、傳導(dǎo)發(fā)射和傳導(dǎo)敏感度測(cè)試。在有些時(shí)候也要使用開闊場(chǎng)地進(jìn)行輻射發(fā)射測(cè)試。

5.2.1室內(nèi)場(chǎng)地

室內(nèi)場(chǎng)地分為屏蔽室、電波暗室和橫電磁波傳輸小室三種。

1.屏蔽室

通常，屏蔽室包括無源屏蔽室和有源屏蔽室兩類。前者用于對(duì)外來電磁干擾加以屏蔽，防止干擾侵入到屏蔽室內(nèi)部；后者是對(duì)內(nèi)部發(fā)射源進(jìn)行屏蔽，防止對(duì)外界形成干擾。

屏蔽室通常是一個(gè)金屬材料制成的封閉的六面體，其性能受多種因素影響，如屏蔽門、通風(fēng)波導(dǎo)、屏蔽材料、電源濾波器、焊接縫隙、接地狀況等。建造屏蔽室的材料主要有：銅網(wǎng)、鋼絲網(wǎng)夾心板、銅板、電解銅箔等，一般要求被測(cè)設(shè)備與測(cè)試設(shè)備間至少相距1m，測(cè)試設(shè)備與屏蔽室內(nèi)壁間距離也要在1m以上。

在室內(nèi)也需要盡量減少不必要的設(shè)備及雜物以便減少臨近物體對(duì)天線的加載效應(yīng)和多徑效應(yīng)。

屏蔽室能提供環(huán)境電平低而恒定的電磁環(huán)境，為測(cè)試精度的提高、測(cè)試的可靠性和重復(fù)性的改善提供了條件。但是被測(cè)設(shè)備在屏蔽室中產(chǎn)生的干擾信號(hào)可能通過屏蔽室的六個(gè)

面產(chǎn)生無規(guī)則的漫反射，導(dǎo)致在屏蔽室內(nèi)形成駐波而產(chǎn)生較大的測(cè)試誤差在輻射發(fā)射測(cè)試和輻射敏感度測(cè)試中這一點(diǎn)表現(xiàn)更嚴(yán)重。

2.電波暗室

針對(duì)普通屏蔽室內(nèi)壁板的反射影響測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性的問題，可使用在普通屏蔽室壁板上鋪設(shè)射頻吸波材料而構(gòu)成的電波暗室。在普通屏蔽室6個(gè)內(nèi)壁板上全部鋪設(shè)吸波材料可構(gòu)成全暗室；只在側(cè)面壁板和室頂壁板鋪設(shè)吸波材料構(gòu)成的稱為半暗室。其中，前者可用于模擬自由空間，后者可用于模擬開闊試驗(yàn)場(chǎng)。電波暗室的尺寸和射頻材料的選擇主要根據(jù)被測(cè)試設(shè)備的外形尺寸和測(cè)試要求而定。一般射頻吸收材料做成棱錐狀、圓錐狀、楔形狀，以減小材料的反射，并且，一般應(yīng)能將電波入射衰減20dB。

電波暗室的主要性能指標(biāo)有靜區(qū)、工作頻率范圍等。暗室的工作頻率的下限取決于暗室的寬度和吸收材料的高度、上限取決于暗室的長(zhǎng)度和所允許的靜區(qū)的最小截面積，所以建造電波暗室的成本、難度均相當(dāng)高，且由于吸波材料的低頻特性等原因，總的測(cè)試誤差有時(shí)會(huì)高達(dá)幾十分貝。

3.橫電磁波傳輸小室

橫電磁波室又稱為TEM室。TEM室能較好地隔離外部電磁輻射的影響，可測(cè)試被測(cè)體發(fā)出的很弱的電磁信號(hào)并可用于EMI試驗(yàn)；在EMS試驗(yàn)中，TEM室可產(chǎn)生場(chǎng)強(qiáng)為幾百伏特每米的均勻橫向電磁場(chǎng)，且場(chǎng)強(qiáng)大小便于控制，誤差一般小于2dB。

1974年，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局(NBS)的專家首先系統(tǒng)地論述了橫電磁波傳輸小室(TransverseElectromagneticTransmissionCell)，簡(jiǎn)稱ＴＥＭ小室，其外形為上下兩個(gè)對(duì)稱梯形。橫電磁波傳輸小室的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是可用頻率上限與可用空間存在矛盾。標(biāo)準(zhǔn)TEM小室的尺寸大約限定在測(cè)試的最小工作波長(zhǎng)的1/4范圍內(nèi)。如果要進(jìn)行1GHz(波長(zhǎng)30cm)的測(cè)試，測(cè)試腔尺寸要限定在7.5cm。如果對(duì)PC機(jī)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試腔高度起碼要有半米，即使加入一些側(cè)壁吸收材料，可用頻率上限也不會(huì)超過300MHz。目前，用TEM小室的方法測(cè)試已列入CISPR標(biāo)準(zhǔn)之中。為了克服TEM小室的缺點(diǎn)，1987年瑞士ABB公司發(fā)明了TEM小室家族中的新成員——GTEM小室，其外形為四棱錐形。GTEM小室綜合了開闊場(chǎng)、屏蔽室、TEM小室的優(yōu)點(diǎn)，克服了各種方法的局限性，便于進(jìn)行幾乎全部輻射敏感度及發(fā)射試驗(yàn)，其頻率范圍可覆蓋0～18GHz，模擬入射平面波，可以產(chǎn)生強(qiáng)的場(chǎng)強(qiáng)、對(duì)周圍的人員和設(shè)備沒有危害和干擾。

一般小室進(jìn)行敏感度測(cè)試的系統(tǒng)組成如圖5.2-1所示。

電磁輻射干擾測(cè)試與敏感度測(cè)試相比，只是少了場(chǎng)強(qiáng)監(jiān)視器，并且功率放大器用干擾接收機(jī)代替。圖5.2-1敏感度小室測(cè)試的系統(tǒng)組成5.2.2開闊場(chǎng)地

在電磁兼容測(cè)試中，通常會(huì)由于場(chǎng)地的不同而產(chǎn)生不同的測(cè)試結(jié)果，所以國(guó)際、國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，都以開闊場(chǎng)地測(cè)試結(jié)果為準(zhǔn)。

開闊的測(cè)試場(chǎng)地應(yīng)該是一個(gè)空曠、平坦的場(chǎng)地，在其邊界范圍內(nèi)無架空線，附近無反射結(jié)構(gòu)物(如鋼筋水泥結(jié)構(gòu)和高大樹木等)，或至少遠(yuǎn)離這些物體30m以上，環(huán)境電平在所測(cè)頻率下至少比允許極限低6dB，而且場(chǎng)地尺寸應(yīng)根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范而定。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求測(cè)試場(chǎng)通常呈橢圓形，長(zhǎng)軸是焦距的兩倍，短軸是焦距的倍，發(fā)射與接收天線分別置橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn)上。兩個(gè)焦點(diǎn)的距離即是要求的測(cè)試距離，根據(jù)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試距離有3m、10m和30m三種。我國(guó)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)大多數(shù)規(guī)定測(cè)試3m，美國(guó)的FCC標(biāo)準(zhǔn)、英國(guó)的VDE標(biāo)準(zhǔn)有測(cè)試距離為10m的要求。

測(cè)試場(chǎng)一般應(yīng)選擇在遠(yuǎn)離市區(qū)、電磁環(huán)境較好的地方建造，應(yīng)設(shè)有轉(zhuǎn)臺(tái)和天線升降塔，便于全方位的輻射發(fā)射及天線升降測(cè)試。

開闊場(chǎng)地在電磁兼容領(lǐng)域主要用于30MHz～1000MHz頻率范圍內(nèi)的測(cè)試。

5.3測(cè)試設(shè)備及環(huán)境的校準(zhǔn)

在進(jìn)行EMC測(cè)試時(shí)，測(cè)試設(shè)備本身也存在一定的電磁發(fā)射，另外，測(cè)試場(chǎng)地也會(huì)對(duì)測(cè)試的結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，所以在測(cè)試之前要對(duì)測(cè)試設(shè)備及場(chǎng)地進(jìn)行校準(zhǔn)。5.3.1測(cè)試設(shè)備的校準(zhǔn)

一般要求測(cè)試設(shè)備比被測(cè)干擾電壓和電流小20dB，比允許的干擾量小40dB，電壓測(cè)試誤差小于等于±2dB，場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試誤差小于等于±3dB，距離容差小于等于5%，頻率容差小于等于2%，干擾接收機(jī)幅度容差小于等于±2dB，測(cè)試系統(tǒng)容差小于等于±3dB，時(shí)間容差小于等于5%。

設(shè)備接入測(cè)試回路后，不應(yīng)改變被測(cè)設(shè)備的工作狀態(tài)，也不應(yīng)在被測(cè)點(diǎn)產(chǎn)生明顯分流。高性能的設(shè)備需要取得TUV認(rèn)證、CE認(rèn)證等，需要嚴(yán)格符合CISPR16和VDE0878等規(guī)格。

EMI測(cè)試所需設(shè)備的基本配置如下：電磁干擾測(cè)試儀；頻譜分析儀；各種天線；功率吸收鉗、電流探頭、電壓探頭、隔離變壓器，存儲(chǔ)示波器、各式濾波器、定向耦合器；計(jì)算機(jī)及測(cè)試軟件。

EMS測(cè)試所需的基本設(shè)備配置如下：模擬干擾源；功率放大器；頻譜分析儀；各式天線；場(chǎng)傳感器、射頻抑制濾波器和隔離網(wǎng)絡(luò)；功率計(jì)和功率定向耦合器；計(jì)算機(jī)和測(cè)試軟件。

對(duì)于EMC測(cè)試來講，設(shè)備的精度和可靠性直接影響到測(cè)試的結(jié)果，所以在測(cè)試前必須要對(duì)一些重要的儀器做以校正，以保證其良好工作狀態(tài)。

1.靜電放電(ESD)發(fā)生器

標(biāo)準(zhǔn)的靜電放電波形如圖5.3-1所示。

在IEC61000-4-2中，推薦使用法拉第籠和標(biāo)準(zhǔn)2Ω靶來校準(zhǔn)ESD發(fā)生器的放電波形。特制的銅靶面2Ω電阻應(yīng)有1GHz帶寬，安裝于法拉第籠側(cè)面的鋁板上。放電電極的尖端應(yīng)與電流傳感器直接接觸。從靶上取出電壓信號(hào)送入至少1GHz帶寬的示波器進(jìn)行測(cè)試，其布局如圖5.3-2所示。圖5.3-1ESD發(fā)生器的放電電流波圖5.3-2法拉第籠的布局

2.快速電脈沖群發(fā)生器

快速電脈沖群(EFT/B)發(fā)生器的輸出單脈沖波形如圖5.3-3所示。

EFT/B發(fā)生器所輸出的信號(hào)通過50W的同軸衰減器接至示波器上，測(cè)試設(shè)備的帶寬至少為400MHz，應(yīng)對(duì)一個(gè)脈沖群內(nèi)的脈沖上升時(shí)間、脈沖持續(xù)時(shí)間和脈沖重復(fù)頻率進(jìn)行監(jiān)視。EFT/B測(cè)試系統(tǒng)圖如圖5.3-4所示。圖5.3-3快速電脈沖群發(fā)生器的單脈沖波形圖5.3-4EFT/B測(cè)試系統(tǒng)圖

3.浪涌發(fā)生器

對(duì)于不同的波形，浪涌發(fā)生器的校準(zhǔn)要求不盡相同，表5.3.1是1.2/50μs和8/20μs波形參數(shù)的定義。

校準(zhǔn)時(shí)，浪涌發(fā)生器的輸出應(yīng)和具有足夠帶寬和電壓電流容量的測(cè)試系統(tǒng)相連以監(jiān)視其波形特性。在開路條件下(負(fù)載大于等于10kΩ),可以將浪涌發(fā)生器的電壓輸出經(jīng)電壓探棒連接到示波器；在短路條件下(負(fù)載小于等于100Ω)，可以使用電流傳感器將浪涌發(fā)生器并聯(lián)接到示波器。校準(zhǔn)過程中各裝置的連接如圖5.3-5所示。表5.3.11.2/50μs和8/20μs波形參數(shù)的定義

圖5.3-5校準(zhǔn)過程中各裝置的連接(a)開路條件；(b)短路條件5.3.2測(cè)試場(chǎng)地的校準(zhǔn)

1.輻射電磁場(chǎng)抗擾試驗(yàn)場(chǎng)均勻性校正

在輻射抗擾性試驗(yàn)中用到的電波暗室必須保證實(shí)驗(yàn)樣品上的場(chǎng)是均勻分布的。由于不能建立一個(gè)靠近地面的均勻場(chǎng)，所以校準(zhǔn)域應(yīng)距離地面0.8m以上，被測(cè)設(shè)備盡量置于這個(gè)高度。發(fā)射天線的放置位置應(yīng)能使1.5m×1.5m的校準(zhǔn)域處于發(fā)射場(chǎng)的主瓣寬度內(nèi)。場(chǎng)傳感器與場(chǎng)發(fā)射天線之間的距離至少為1m，被測(cè)件與天線間的距離為3m。圖5.3-6為電波暗室場(chǎng)校正選點(diǎn)示意圖。圖5.3-6電波暗室場(chǎng)校正選點(diǎn)校準(zhǔn)的程序如下：

(1)將場(chǎng)傳感器分別放于圖5.3-6所示的16個(gè)點(diǎn)上，對(duì)發(fā)射天線施加能量，得到場(chǎng)強(qiáng)在3V/m～10V/m的范圍內(nèi)，并記錄讀數(shù)；

(2)分析所有點(diǎn)的結(jié)果，刪除偏差超過25%的數(shù)據(jù)點(diǎn)；

(3)留點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)在±3dB內(nèi)；

(4)從輸入功率和場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系算出需要的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)強(qiáng)所必需的發(fā)送功率，并記錄；

(5)對(duì)于垂直極化和水平極化，在工作頻帶范圍內(nèi)，都要以不高于起始頻率的10%步長(zhǎng)重復(fù)以上步驟；

(6)16個(gè)點(diǎn)在每一頻點(diǎn)上的場(chǎng)強(qiáng)及輸入到天線的射頻功率數(shù)據(jù)裝入計(jì)算機(jī)，通過軟件控制自動(dòng)對(duì)場(chǎng)強(qiáng)進(jìn)行校正。

2.背景信號(hào)的校正

背景信號(hào)校正的目的是利用信號(hào)相關(guān)性對(duì)存在的背景信號(hào)進(jìn)行剔除，保證測(cè)試的結(jié)果準(zhǔn)確可靠。背景信號(hào)的校正采用信號(hào)相關(guān)技術(shù)，其測(cè)試配置如圖5.3-7所示。

如圖所示，在被測(cè)設(shè)備前方距離d處放置主天線，在至少10倍d處放置輔助天線，兩天線分別接到兩個(gè)信道。主天線負(fù)責(zé)對(duì)被測(cè)設(shè)備和背景的電磁特性進(jìn)行監(jiān)測(cè)，輔助天線負(fù)責(zé)測(cè)試來自背景的噪聲情況。兩天線保持相同的極化方向，并與被測(cè)設(shè)備保持一致。圖5.3-7相關(guān)性測(cè)試配置圖將A信道所接收的被測(cè)信號(hào)和背景信號(hào)與B信道所接收的包括背景信號(hào)及衰減至少20dB的背景信號(hào)同時(shí)輸入到DSP卡上通過信號(hào)處理機(jī)制識(shí)別兩信道的差異，進(jìn)而檢出被測(cè)設(shè)備的電磁特性，使測(cè)試結(jié)果更加準(zhǔn)確。

5.4電磁兼容測(cè)試的一般方法

本節(jié)主要介紹電磁兼容測(cè)試的方法，首先給出測(cè)試用頻率的選擇原則，然后介紹傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)試、輻射發(fā)射測(cè)試、傳導(dǎo)抗擾度測(cè)試、輻射抗擾度測(cè)試和靜電輻射抗擾度測(cè)試等測(cè)試的方法。5.4.1測(cè)試用頻率的選擇原則

一般而言，如果受試設(shè)備具有頻率選擇特性，則對(duì)每個(gè)調(diào)諧頻段、調(diào)諧單元或固定信道范圍內(nèi)的每倍頻，試驗(yàn)選擇工作頻率數(shù)目不少于3個(gè)，包括頻點(diǎn)1.05fL和0.95fH(fL和fH分別為每個(gè)頻段的下限和上限頻率)。當(dāng)受試設(shè)備調(diào)諧頻段或固定信道不超過6個(gè)時(shí)，對(duì)每個(gè)頻段都應(yīng)將受試設(shè)備頻率調(diào)諧在與上下限頻率偏差不超過5%的頻點(diǎn)；當(dāng)受試設(shè)備有6個(gè)以上的頻段或固定信道時(shí)，應(yīng)將受試設(shè)備頻率調(diào)諧到每個(gè)頻段或信道中心頻率。

1.發(fā)射試驗(yàn)頻率

(1)窄帶干擾中，對(duì)基波、諧波、本振頻率、中心頻率等關(guān)鍵頻率應(yīng)進(jìn)行測(cè)試；

(2)寬帶干擾中，應(yīng)按表5.4.1選擇測(cè)量頻率，如在測(cè)量點(diǎn)有其他干擾，允許偏離，但不得超出容差。

2.抗擾度試驗(yàn)頻率

一般用每個(gè)干擾信號(hào)源在試驗(yàn)規(guī)定的整個(gè)頻率范圍內(nèi)進(jìn)行掃頻，并在每個(gè)倍頻程中至少選擇三個(gè)以上特別敏感的頻點(diǎn)測(cè)試，對(duì)一些關(guān)鍵頻點(diǎn)，如電源及其諧波頻率、本振頻率、中心頻率和鏡像頻率等，也應(yīng)進(jìn)行測(cè)試。表5.4.1頻率測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)

3.測(cè)試注意事項(xiàng)

(1)測(cè)試設(shè)備與被測(cè)設(shè)備間的隔離。在傳導(dǎo)測(cè)試中，應(yīng)保證任何潛在傳導(dǎo)路徑上的串?dāng)_不會(huì)明顯影響測(cè)試結(jié)果。一般可采取交流分項(xiàng)供電和隔離變壓器的方式解決該問題。三相交流電通常采用星形接法的三相四線制，各項(xiàng)分別接被測(cè)設(shè)備和測(cè)試設(shè)備，避免一起由于共用一條供電線路而引起的串?dāng)_問題。或者將測(cè)量接收機(jī)通過隔離變壓器接到交流電源上，從而斷開接收機(jī)殼體的電源地，避免可能的射頻地電流通過地回路對(duì)接收機(jī)產(chǎn)生影響。

(2)抗擾度判別。在抗擾度試驗(yàn)中，在有外界干擾時(shí)，被測(cè)設(shè)備性能的降低或喪失的量度標(biāo)志著該設(shè)備的抗擾度的大小，此標(biāo)準(zhǔn)一般由被測(cè)方提供，并應(yīng)經(jīng)常觀測(cè)以避免不良現(xiàn)象的產(chǎn)生。

(3)被測(cè)設(shè)備的放置。各種標(biāo)準(zhǔn)有相應(yīng)的規(guī)定，其中心思想是保證試驗(yàn)的可重復(fù)性，保證儀器、電纜等布局與實(shí)際應(yīng)用的布局近似。

(4)設(shè)備試驗(yàn)結(jié)果的一般準(zhǔn)則。

一般將設(shè)備性能分為四個(gè)等級(jí)：

①在技術(shù)范圍內(nèi)性能正常；

②功能或性能暫時(shí)降低或喪失，但能自行恢復(fù)；

③功能或性能暫時(shí)降低或喪失，但需要操作者干預(yù)或系統(tǒng)復(fù)位；

④因設(shè)備或軟件損壞或數(shù)據(jù)丟失造成不能自行恢復(fù)的功能降低或喪失。5.4.2傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)試

傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)試的目的是測(cè)量被測(cè)設(shè)備通過線路向外發(fā)射的干擾，包括輸入電源線、互連線、控制線等。主要測(cè)試其產(chǎn)生的連續(xù)波干擾電壓、連續(xù)波干擾電流或尖峰干擾信號(hào)等。依據(jù)頻段及被測(cè)對(duì)象的不同，測(cè)試方法可分為以下幾種。

1.電流法

電流法用于測(cè)試被測(cè)設(shè)備沿電源線向供電端發(fā)出的干擾，測(cè)量頻率在25Hz～10kHz范圍內(nèi)。測(cè)試時(shí)，利用電流探頭為傳感器，測(cè)試場(chǎng)地一般選在屏蔽室內(nèi)，測(cè)試系統(tǒng)組成則如圖5.4-1所示。圖5.4-1電流法測(cè)試系統(tǒng)圖5.4-1中，電源阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)的作用是將電網(wǎng)與被測(cè)件隔離，防止電源網(wǎng)的干擾混入，并為測(cè)量提供穩(wěn)定阻抗(通常為50Ω)。

電流探頭輸出接接收機(jī)輸入端，通過探頭將接收到的電壓轉(zhuǎn)換為電流，其表達(dá)式為

I=U+F

(5.4.1)

式中，I為干擾電流(dBA)；U為端口電壓(dBV)；F為電流探頭轉(zhuǎn)換系數(shù)(dB/Ω)。

計(jì)算機(jī)用于自動(dòng)完成參數(shù)設(shè)定、儀器控制、測(cè)量和數(shù)據(jù)處理功能，并得出幅/頻曲線。測(cè)量時(shí)要將被測(cè)導(dǎo)線放在環(huán)形電流探頭的中心位置，并且還要注意阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)與受試設(shè)備之間連接線的天線效應(yīng)引起的虛假信號(hào)，測(cè)前應(yīng)先去掉受試設(shè)備，檢查環(huán)境電平是否存在，一般應(yīng)保證環(huán)境電平小于6dB。同時(shí)為防止干擾信號(hào)損壞測(cè)量接收機(jī)還應(yīng)在探頭與接收機(jī)間放置抑制濾波器。

2.電源阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)法

電源阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)法主要測(cè)試受試設(shè)備沿電源線向供電網(wǎng)絡(luò)發(fā)射的干擾電壓，測(cè)量頻率在10kHz～30MHz內(nèi)，測(cè)量

一般在屏蔽室內(nèi)進(jìn)行，測(cè)量系統(tǒng)組成如圖5.4-2所示。

測(cè)量直接通過阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)上的監(jiān)視測(cè)量端進(jìn)行，此端口通過電容耦合的形式，將電源線上被測(cè)件產(chǎn)生的干擾電壓引出，連續(xù)波干擾電壓由測(cè)量接收機(jī)接收，并通過阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)將接收的電壓轉(zhuǎn)換為線上的實(shí)際電壓，得到不同頻率上干擾電壓的幅度。圖5.4-2電源阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)法測(cè)試系統(tǒng)在測(cè)量尖峰傳導(dǎo)干擾時(shí)，不能用接收機(jī)直接接收，以防止接收機(jī)損壞。同時(shí)尖峰信號(hào)通常在設(shè)備系統(tǒng)中的開關(guān)、繼電器動(dòng)作瞬間出現(xiàn)，測(cè)量過程中要不斷作開關(guān)動(dòng)作(在電源輸入端進(jìn)行)，并用有一定帶寬并帶存儲(chǔ)功能的示波器代替接收機(jī)(即使圖5.4-2中的開關(guān)S接到示波器上)，直接捕捉和測(cè)量一段時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的尖峰干擾信號(hào)最大值，與極限值比較進(jìn)行干擾性評(píng)價(jià)。

運(yùn)用該方法時(shí)應(yīng)注意，電源阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)必須可靠接地。為防止網(wǎng)絡(luò)電源線間的耦合，布線時(shí)要隔離，不能交叉布線。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)阻抗特性在頻率變化時(shí)出現(xiàn)的變化以及阻抗不匹配的情況，實(shí)際中還要考慮網(wǎng)絡(luò)的校準(zhǔn)。

3.功率法

功率法是指通過測(cè)量功率的大小直接進(jìn)行干擾度評(píng)價(jià)的方法，主要包括功率吸收鉗法和定向耦合器法。

1)功率吸收鉗法

功率吸收鉗法主要用于測(cè)量被測(cè)設(shè)備通過電源線或其他具有天線效應(yīng)的引線輻射的干擾功率，測(cè)量頻段一般在30MHz～1000MHz內(nèi)。其中，功率吸收鉗相當(dāng)于傳感器，用其所吸收的功率最大值可近似表示其所環(huán)繞的引線所輻射的能量的大小。該測(cè)量系統(tǒng)的組成如圖5.4-3所示。圖5.4-3功率吸收鉗法測(cè)試系統(tǒng)

2)定向耦合器法

定向耦合器法主要用于測(cè)量發(fā)射機(jī)或接收機(jī)天線端子的傳導(dǎo)發(fā)射，測(cè)量頻段一般在10kHz～40GHz內(nèi)。測(cè)量系統(tǒng)的組成如圖5.4-4所示。

其中，定向耦合器的作用是將天線端口的輸出能量加到模擬負(fù)載，并通過耦合口測(cè)量天線輸出端口的傳導(dǎo)發(fā)射，而抑制網(wǎng)絡(luò)的使用則是由于耦合載波能量太高，且非干擾測(cè)量所需，故而將其先做抑制處理，僅將傳導(dǎo)發(fā)射產(chǎn)生的干擾送入接收機(jī)。圖5.4-4定向耦合器法測(cè)試系統(tǒng)5.4.3輻射發(fā)射測(cè)試

輻射發(fā)射測(cè)試是測(cè)量受試體通過空間傳播的干擾輻射場(chǎng)強(qiáng)。所測(cè)信號(hào)經(jīng)天線接收，并由同軸電纜送到接收機(jī)測(cè)出干擾電壓，再考慮天線系數(shù)得到測(cè)量場(chǎng)值。一般輻射干擾發(fā)射測(cè)試包括磁場(chǎng)干擾發(fā)射測(cè)試和電場(chǎng)干擾發(fā)射測(cè)試，二者的區(qū)別在于所用天線不同，所測(cè)頻段不同。

1.磁場(chǎng)輻射發(fā)射測(cè)試

磁場(chǎng)輻射發(fā)射測(cè)試法主要用于測(cè)量來自受試體及其電線、縫隙、連接頭和電纜等產(chǎn)生的磁場(chǎng)輻射干擾，測(cè)量頻段在25Hz～100kHz內(nèi)。這種測(cè)試一般在屏蔽室或半電波暗室中進(jìn)行。測(cè)量系統(tǒng)的組成如圖5.4-5所示。(在GJB151A/152A中規(guī)定環(huán)形天線直徑為13.3cm)。

測(cè)試時(shí)，環(huán)形天線與待測(cè)面(待測(cè)電纜軸線)平行，調(diào)節(jié)接收機(jī)并移動(dòng)天線，利用計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)得到所測(cè)頻點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度曲線。

由于屏蔽室壁面的反射和天線加載，通常測(cè)量前需對(duì)天線進(jìn)行校準(zhǔn)。圖5.4-5磁場(chǎng)輻射干擾發(fā)射測(cè)試系統(tǒng)

2.電場(chǎng)輻射發(fā)射測(cè)試

電場(chǎng)輻射發(fā)射測(cè)試按所測(cè)件的干擾發(fā)射性質(zhì)可分為天線測(cè)量法和近場(chǎng)測(cè)量法。

1)天線測(cè)量法

天線測(cè)量法用于測(cè)量被測(cè)件、電源線、互連線等的電場(chǎng)泄漏，測(cè)量頻段為10kHz～18GHz內(nèi)。該測(cè)試在半電波暗室中進(jìn)行。在測(cè)試的頻段內(nèi)一般使用4副天線覆蓋，具體如下：10kHz～30MHz使用桿狀天線；30MHz～200MHz使用雙錐天線；200MHz～1GHz使用對(duì)數(shù)周期天線；1GHz～18GHz

使用雙脊喇叭天線。測(cè)量系統(tǒng)的組成如圖5.4-6所示。圖5.4-6天線測(cè)量系統(tǒng)的組成測(cè)量結(jié)果由接收機(jī)端口電壓和天線系數(shù)得到：

E=U+F

(5.4.2)

式中，E為被測(cè)場(chǎng)強(qiáng)(dBμV/m)；U為端口電壓(dBμV)；F為天線系數(shù)(dB/m)。

測(cè)試一般在水平、垂直兩種極化方向進(jìn)行，且根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)，天線與被測(cè)件距離、天線中心距地距離等參數(shù)都有相應(yīng)要求。GJB中要求天線距受試體1m，天線中心距地1.2m。被測(cè)體放在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上旋轉(zhuǎn)，天線在1m～4m高度范圍內(nèi)掃描，從而檢測(cè)最大的輻射場(chǎng)強(qiáng)。

測(cè)試前，應(yīng)對(duì)所要測(cè)量的頻段進(jìn)行環(huán)境電平掃描，看其是否低于極限值6dB。若超出則應(yīng)記錄在案，以便在正式實(shí)驗(yàn)中將其剔除。

2)近場(chǎng)測(cè)量法

近場(chǎng)測(cè)量法主要用于近距離測(cè)量受試體的電磁場(chǎng)干擾輻射，多用于診斷性測(cè)量，即根據(jù)接收值大小判斷泄漏的位置。測(cè)量系統(tǒng)的組成如圖5.4-7所示。

由于近場(chǎng)天線為電小天線，所以加入前置放大電路，以保證測(cè)量的靈敏度。圖5.4-7近場(chǎng)測(cè)量法測(cè)試系統(tǒng)5.4.4傳導(dǎo)抗擾度測(cè)試

傳導(dǎo)抗擾度測(cè)試是測(cè)量受試體對(duì)耦合到輸入電源線、互連線及機(jī)殼上的干擾信號(hào)的承受能力。一般傳導(dǎo)干擾的來源有兩個(gè)：一是由空間電磁場(chǎng)在敏感設(shè)備的各連線上產(chǎn)生的感應(yīng)電流(或電壓)；二是各干擾源通過連接在設(shè)備上的電纜直接對(duì)設(shè)備產(chǎn)生影響。干擾的形式有連續(xù)波、尖峰信號(hào)、阻尼正弦振蕩、浪涌信號(hào)、快速瞬變脈沖群等。同時(shí)按信號(hào)注入的形式又可分為電壓注入法和電流注入法。具體測(cè)試方式如表5.4.2所示。

在發(fā)生敏感現(xiàn)象時(shí)，在敏感頻點(diǎn)上，先減小注入使受試體收到的干擾信號(hào)至門限以下，再逐漸提升從而得到抗擾度門限。表5.4.2傳導(dǎo)抗擾度測(cè)試方式

1.連續(xù)波傳導(dǎo)抗擾度測(cè)試方法

施加的模擬干擾信號(hào)為正弦波，對(duì)電源進(jìn)行測(cè)試時(shí)，50kHz以下測(cè)試來自電源的高次諧波傳導(dǎo)抗擾度，10kHz～400MHz測(cè)試電纜線對(duì)電磁場(chǎng)感應(yīng)電流的傳導(dǎo)抗擾度。

1)電壓法

電壓法主要測(cè)量電源線注入30Hz～50kHz頻段或向地線注入10kHz～50kHz頻段連續(xù)波干擾時(shí)受試體的抗擾度。

(1)電源線傳導(dǎo)抗擾度測(cè)試。

測(cè)試系統(tǒng)的組成如圖5.4-8所示。其中，注入式變壓器具有隔離作用，其初級(jí)通過放大器與信號(hào)源連接，次級(jí)傳入被測(cè)電源線中。圖5.4-8電源線傳導(dǎo)抗擾度測(cè)試系統(tǒng)

(2)地線傳導(dǎo)抗擾度測(cè)試。

測(cè)試系統(tǒng)組成如圖5.4-9所示。

測(cè)量時(shí)，將開關(guān)先置于受試體處，調(diào)節(jié)信號(hào)源，逐步加大輸出電平，在規(guī)定測(cè)試頻率內(nèi)，觀察最敏感頻率點(diǎn)并在該點(diǎn)處再將開關(guān)調(diào)至示波器，以檢測(cè)信號(hào)特性并記錄之。

2)電流法

電流法主要用于測(cè)試10kHz～400MHz電纜線束的連續(xù)波干擾抗擾度。測(cè)試系統(tǒng)組成如圖5.4-10所示。

測(cè)試時(shí)，在每個(gè)頻點(diǎn)上調(diào)節(jié)信號(hào)幅度至規(guī)定極限電平，同時(shí)監(jiān)測(cè)受試體是否出現(xiàn)性能降低現(xiàn)象。圖5.4-9地線傳導(dǎo)抗擾度測(cè)試系統(tǒng)圖5.4-10電流法測(cè)試系統(tǒng)

2.脈沖信號(hào)的傳導(dǎo)抗擾度測(cè)試方法

在脈沖信號(hào)的傳導(dǎo)抗擾度測(cè)試中，施加的干擾為各類脈沖信號(hào)，并測(cè)試受試體電源線及電纜束對(duì)脈沖干擾的抗擾度。注入干擾的方法有并聯(lián)注入、變壓器注入、電流探頭注入等。(1)電源線尖峰信號(hào)傳導(dǎo)抗擾度測(cè)試方法。

該方法主要模擬設(shè)備進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作或由故障產(chǎn)生的電源瞬變引起的尖峰信號(hào)。

對(duì)直流供電設(shè)備的測(cè)試系統(tǒng)的組成如圖5.4-11所示。

對(duì)交流供電設(shè)備的測(cè)試系統(tǒng)的組成如圖5.4-12所示。圖5.4-11直流