辐射骚扰场强测试方法简述

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  辐射骚扰场强测试是电磁兼容测试中最为复杂的测试，也是最常见的测试项目。
因此电磁兼容测试工程师必须对该项目的测试给予充分重视。本文将以信息技术设备为例对电磁兼容的辐射骚扰场强测试进行简要的概述。

1 测试依据

　　GB 9254-1998 《信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法》。

　 EN 55022 《Information technology equipment - Radio disturbance characteristics - Limits and methods of measurement》。

2 产品的分级和限值
(EUT classification and limit)

　　2.1 分级(Classification)

　　根据产品的使用环境，信息技术设备（ITE）分为A级和B级（见表1）。
表1 ITE分级




　　（注：生活环境是指“那种有可能在离相关设备10m远的范围内使用广播和电视接受机的环境”。在以下场所使用的ITE属于B级，如:

　　住宅区，如四合院、公寓等；

　　商业区，如商场、超市等；

　　商务区，如写字楼、银行等；

　　公共娱乐场所，如电影院、餐厅、舞厅等；

　　公用户外场所，如加油站、停车场、体育中心等；

　　轻工业区，如车间、实验室等。）

　　2.2 辐射骚扰限值 (Radiated Emission limit)（见表2）
表2 A级和B级ITE辐射骚扰场强的限值(10m)




　　试验通常会在10m的测量距离上进行。但根据一般实验室的条件，试验也可以在3m或其他距离上进行，可用下式进行限值换算:

　　L2＝L1(d1/d2)，

　　式中: L1——距离d1处规定的限值;

　　L2——距离d2处规定的限值。

　　如场强单位使用dbμV/m,则公式变为:

　　L2dB＝L1dB+20lg(d1/d2)。

　　注意，使用此公式进行限值的转换是有条件的，即EUT测试距离必须满足远场的测试条件，否则不能进行此简单换算。

3 测量方法(Test method)

　　3.1 一般要求(General requirement)

　　3.1.1 环境要求(Test environment requirement)

　　对于辐射骚扰测量来说，标准要求在开阔场或半电波暗室中测量，且其归一化场地衰减应＜±4 dB。

　　3.1.2 EUT的配置和工作状态的选择(EUT arrangements and operating mode)

　　EUT的配置和工作状态的选择必须遵照两个基本原则，即:

　　（1）使其能够代表实际中的典型应用情况。

　　（2）使其发射最大。

　　EUT在检测时的最小配置是指能使EUT正常运行时系统中最简单的硬件组合。

　　EUT的工作状态的选择主要遵循以下两个原则：

　　（1）EUT应按照设计要求在额定（标称）工作电压和典型的负载条件（机械性能和电性能）下运行，应尽可能使用实际负载。

　　（2）试验程序应确保信息技术设备（ITE），无论设备或系统，其各个组成部分能够正常运行。

　　3.2 辐射骚扰测量方法( Radiated test method)

　　在30 MHz～1000 MHz频率范围内，用带有准峰值检波器的电磁干扰测量仪进行测量。

　　测量辐射场强时，测量距离应从受试单元的边框处算起。该边框系由一条反映受试单元简单几何构型的假想直线确定。ITE系统间的所有电缆以及所有相连接的ITE都应包括在这一边框内。

　　A级ITE和B级ITE的具体测量距离必须按照标准的不同规定执行。

　　3.2.1 电磁干扰测量仪(Test equipment)

　　电磁干扰测量仪应符合GB/T6113.1的规定。

　　电磁干扰测量仪在电磁兼容测试中一般也可以用测试接收机来代替。同样，测试接收机也必须符合国标上对测量仪器的规定。

　　3.2.2 天线(Test antenna)

　　天线应为一对称偶极子天线。当频率等于或高于80 MHz时，天线的长度应为谐振长度；当频率低于80 MHz时，其长度应等于80 MHz时的谐振长度。详细内容见GB/T6113.1的规定。

　　（注:（1）只要测量结果能以可接受的精度与对称偶极子天线的测量结果相换算，也可使用其它天线。

　　（2）目前最新的版本为GB/T 6113.1 1995(eqv CISPR16-1:1993)。

　　3.2.2.1 天线到受试单元的距离 （Test distance between test antenna and EUT）

　　天线与受试单元之间的水平距离应符合标准所规定之距离要求。

　　(注: 当未按规定距离时，为了判定是否符合要求，应采用20 dB/10倍这一反比因子使测量的数据归一化为指定距离上的测量结果。由于近场的影响，在30 MHz附近3m距离处对大型受试单元进行测量时应加以注意。)

　　3.2.2.2 天线到地的距离 (Distance between antenna and ground)

　　天线到地的距离应在1 m～4 m范围内进行调节，以便在每一测试频率上获得最大指示值。

　　3.2.2.3 天线相对于受试单元的方位和极化 (Position and polarization corresponding to EUT)

　　在测量过程中应改变天线相对于受试单元的方位和极化（水平极化和垂直极化），以便找到最大的场强读数。测量时，可能要转动受试单元。如果这样做有困难，则可使受试单元保持固定位置，而围绕受试单元进行测量。

　　通用的做法是，受试单元放置在可以360度旋转的可旋转面的中心，以此带动受试单元转动，以寻找其最大场强发射的角度。

　　3.2.3 测试场地(Test site)

　　测试应该在10米法半电波暗室或开阔场中进行，国家无线电监测中心半电波暗室如图1所示。


图1 国家无线电监测中心半电波暗室布局


4 检测步骤(Test steps)

　　4.1 试验程序(Test procedure)

　　下面以台式EUT、采用宽带天线并在替换场地―半电波暗室内进行的自动测量为例来说明一般的试验程序。对于落地式或者台式与落地式组合起来的EUT，试验人员可参照标准实施


图2 辐射骚扰测量中台式EUT布置示意图


　　（1）如果悬垂电缆的末端与水平接地平板之间的距离不足40cm，又不能缩短至适宜的长度，那么电缆的超长部分应来回折叠成长30～40cm的线束。

　　（2）不与外设相连的I/O信号电缆的末端，如果由于操作的需要，可以使用适当的终端阻抗与电缆的末端相连。

　　（3）多插座的电源盒应与金属接地平板等高，并直接接到接地平板上。

　　（注: 如果使用人工电源网络（AMN），该AMN应安装在水平接地平板的下面。）

　　（4）手动操作的装置(如键盘、鼠标等)的电缆应按正常使用时的位置放置。

　　（5）除了显示器，外设相互之间及外设与控制器之间的距离应为10cm；如果条件允许,显示器应直接放在控制器的上面。

　　（6）电源电缆应垂落至地面，然后与插座相连。电源插座与电源线之间不应增加额外的电源线。

　　测试人员要严格按照图2进行试验布置和连接，针对不同的EUT，选择相应的限值(A级或B级)，选择EUT的工作状态,并使EUT投入运行。

　　自动测试的过程描述如下(The automation test procedure as follows):

　　（1）进行水平极化测量。

　　（2）按自动测量程序进行测量，在30 MHz～1000 MHz频率范围内进行初测(一般用峰值检波)，在1m～4m高度范围内升降天线，在0°～360°之间旋转转台，以寻找各个频率点上EUT的最大骚扰电平。此时，天线应在某一适当的高度,转台应置于某一适当的角度。记录此高度、角度与接收天线的极化方向。

　　（3）根据记录寻找该频率点上EUT的最大骚扰电平，并使用准峰值检波方式，记录测量到的最大骚扰电平和极化方向。

　　（4）在所有较大的骚扰电平所对应的频率点上重复使用准峰值检波方式进行检测。

　　（5）改变天线的极化方向,重复以上步骤。

　　（6）测试完毕后，记录相应的测试结果。

　　必须注意的是，由于辐射骚扰场强测试的复杂性，测试过程中的仪表、接收天线，转台等设备的控制一般通过测试软件自动进行，包括数据记录等工作也由测试软件完成。

　　4.2 注意事项 (Notes)

　　试验过程中应注意以下方面:

　　a)用来连接天线与测量接收机的同轴电缆的走向。

　　b)受试单元以及EUT与接地平板之间的“相对位置”、连接线的摆放、电源线的捆扎、电源插座的连接等。

　　c)由于测得的是合成波叠加的结果，因此，为了寻找最大点，对每一个频率点，都应使天线在1～4m范围内调节;又由于EUT本身的非对称性，所以在天线的每一高度上要求EUT在0°～360°之间旋转。如果天线的方向是可控的;那么测量可全部自动完成。

　　d)由于不同的EUT会有不同的场分布，所以一般而言，测量应当在两个极化方向上进行。

　　e)对于落地式设备，要注意EUT与接地平板和地面之间的关系。


　　4.3 试验记录(Test result record)

　　在骚扰超过(L-20 dB)时，要求给出6个最大骚扰的场强值(准峰值)和频率点。为了重现测量结果，辐射测量时EUT的布置和包括天线在内的测量系统必须一并记录下来(如拍摄照片)。最后，测试人员将测试数据及相关信息拷贝到存储器上，分析并处理测试数据。

　　可以看出，辐射骚扰场强测试的复杂之处在于:受试设备的布置，工作模式的配置;测试环境的布置;测试过程中接收天线与转台的控制;数据的记录等。只要注意到测试必须具备典型性与可复现性，辐射骚扰场强测试是完全可以被熟练掌握的。