第2章　EMC試驗項目詳解

2.1　輻射發射（輻射干擾）試驗（30MHz～1GHz)

2.1.1　輻射發射的試驗目的

電子、電氣產品的電磁干擾主要是由其內部電路在工作時造成的（比如開關電源電路、振蕩電路、高速數字電路等）。干擾按傳播途徑，主要有沿電纜（包括電源線及信號線）方向傳播的傳導干擾（傳導發射）和向周圍空間發射的輻射干擾（輻射發射）。前者用干擾電平度量，后者則用干擾功率和輻射場強度量。

輻射干擾測試的目的是為了測試電子、電氣和機電產品及其部件所產生的輻射干擾，包括來自機箱、所有部件、電纜及連接線上的輻射干擾。試驗主要判定其輻射是否符合標準的要求，以至于在正常使用過程中不對在同一環境中的其他設備或系統造成影響。

2.1.2　主要試驗設備及必備條件

根據常用普通電子設備的輻射發射測試標準（如CISPR 16、CISPR 11、CISPR 13、CISPR 15、CISPR 22等）中的規定，輻射發射測試主要需要如下設備：

①EMI自動測試控制系統（包括電腦及軟件）；

②EMI測量接收機；

③ 各種天線(包括大小形狀環路天線、功率雙錐天線、對數周期天線、喇叭天線等)及天線控制單元等；

④ 半電波暗室或開闊場。

EMI測量接收機是EMI測試中最常用的基本測試儀器，基于測量接收機的頻率響應特性要求，CISPR 16中規定，測量接收機應有準峰值檢波、均方根值檢波、平均值檢波和峰值檢波四種基本測波方式。在無線廣播頻率領域，CISPR所推薦的EMC性規范采用準峰值檢波。這是因為，大多數電磁干擾都是脈沖干擾，它們對音頻影響的客觀效果隨著重復頻率的增高而增大，具有特定時間常數的準峰值檢波器的輸出特性，可以近似反映這種影響。由于準峰值檢波既要利用干擾信號的幅度，又要反映它的時間分布，因此其充電時間常數比峰值檢波器大，而放電時間常數比峰值檢波器小，不同頻譜段應有不同的充放電時間參數，這兩種檢波方式主要用于脈沖干擾測試。

天線是輻射發射測試的接收裝置，輻射發射測試頻率從幾十千赫到幾十吉赫，在這么寬的頻率范圍內測試，所需要的天線種類繁多，且必須借助各種探測天線把測試場強轉換成電壓。例如，在30～230MHz頻率范圍內，常采用偶極子與雙錐天線；230MHz～1GHz頻率范圍內，采用對數周期、偶極子及對數螺旋天線；1～40GHz頻率范圍內，采用喇叭天線，這些天線的相關參數可參考供應商提供的天線出廠資料。一般情況下，輻射發射測試用的天線應具有以下特點：

① 天線頻帶范圍寬，為了提高測試速度，最好采用寬頻帶天線，除非只對少數已知的干擾頻率點進行測試。

② 寬頻帶天線在使用時需輸入校正曲線，此曲線由天線制造廠商在出廠時測試出來并提供給用戶。

③ 很多測試用的天線都工作在近場區，測試距離對測試結果影響很大，因此測試中必須嚴格按測試規定進行。有些天線雖然給了電場、磁場的校正參數，但只有當這些天線作遠場測試時才有效，因為在近場區電場/磁場（波阻抗）不再是個常數，在測試近場干擾時，電場和磁場測試結果不能再按此換算，這是在測試中容易忽略的問題。

開闊場是專業輻射發射測試場地，應滿足標準對測試距離的要求，在標準要求的測試范圍內（無障礙區）沒有與測試無關的架空走線、建筑物、發射物體，而且應該避開地下電纜，必要時還應該有氣候保護罩。該場地還應滿足CISPR 16、EN 50147-2、ANSI 63.4等標準關于場地衰減的要求。半電波暗室是一個模擬開闊場的屏蔽室，除地面安裝反射平面外，其余五個內表面均安裝吸波材料，該場地也滿足CISPR 16、EN 50147-2、ANSI 63.4等標準關于場地衰減的要求。

控制單元的作用是使測試中各個設備之間協調動作，自動完成輻射發射測試。

2.1.3　試驗方法及試驗布置

電場輻射發射試驗的布置如圖2-1所示。受試設備按照標準的規定放在測試臺上，處于最大輻射的工作狀態，天線根據標準的要求擺放在距離受試設備一定距離處（GB/T 9254標準是3m或10m）。依次測量受試設備的每個面，并改變天線的高度和極化方向記錄下最大的測試結果。

對于頻率較高的輻射，試驗時要注意確定受試設備或系統擺放方式，因為受試設備或系統的擺放方式的微小變化也會導致測試結果的差異，特別是電纜的狀態對輻射的情況影響很大。

臺式受試設備的試驗布置如圖2-2所示（EUT為受試設備，AE為輔助設備），具體要求如下：

① 互連I/O線纜距離地面不應該小于40cm；

② 除了實際負載連接外，受試設備可以接模擬負載，但是模擬負載應該能夠符合阻抗關系，同時還要能夠代表產品應用的實際情況；

③ 受試設備與輔助設備AE的電源線直接插入地面的插座，而不應該將插座延長。

立式受試設備的試驗布置如圖2-3所示（EUT為受試設備，AE為輔助設備），具體要求如下：

① 柜之間的I/O互連線應該自然放置，如果過長，能夠扎成30～40cm的線束就一定要扎；

② 受試設備置于金屬平面上，同金屬平面絕緣間隔10cm左右，接模擬負載或者暗室外端口的線纜應該注意其同金屬平面的絕緣性；

③ 受試設備電源線過長，應該扎成長度為30 ～40cm的線束，或者縮短到剛好夠用；

④ 如果受試設備本身的線纜比較多，應該仔細理順，分別處理，并且在測試報告中記錄，以獲得再次測試的重復性。

2.1.4　試驗標準限值

GB 9254將受試設備分為A 級和B 級兩類。

B 級設備

B 級設備是指滿足B 級干擾限值的那類設備。

它主要用于生活環境中，可包括:

不在固定場所使用的設備，例如由內置電池供電的便攜式設備；

通過電信網絡供電的電信終端設備；

個人計算機及相連的輔助設備。

注:生活環境是指那種有可能在離受試設備10m 遠的范圍內使用廣播和電視接收機的環境。

A 級設備

A 級設備是指滿足A 級限值但不滿足B 級限值要求的那類設備。對于這類設備不限制其銷售，但應在其有關的使用說明書中包含如下內容:

試驗時，接收機從30MHz～1GHz進行掃頻測量，并記錄下相應頻點的最高干擾電平，該電平不得超出一定的限值，該限值標準略有不同；GB/T 9254限值見表2-1。

2.1.5　測試案例分析

圖2-4為輻射干擾試驗實際布置圖，試驗在半電波暗室中進行，這是一個典型的柜式設備，在機柜下方墊有10cm的絕緣木塊作為絕緣支撐，受試設備放在轉臺上，受試設備前端距接收天線中心處的水平距離為3m，接收天線位于1m高度，轉臺位于0°。在此方向上，自動化測試系統對受試設備輻射干擾進行峰值測量，對于接近或超出限制線的頻率點應進行準峰值的單點測量，此時接收天線從1～4m垂直移動，轉臺從0°～360°旋轉。若受試設備的干擾電平經準峰值測量后仍超出限制線，則判為不合格。

圖2-5為測試結果圖。圖中表格為測試數據，圖中的粗實線為A級限值，粗實線下方的曲線為實測各個頻率點的峰值，而3個菱形點為讀取出的準峰值，該準峰值不得超出粗實線限值。