2.5　射頻輻射電磁場抗擾度試驗(yàn)

射頻輻射電磁場抗擾度試驗(yàn)的國家標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 17626.3（國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 61000-4-3與之等同）。

2.5.1　試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

射頻輻射電磁場對設(shè)備的干擾往往是由設(shè)備操作、維修和安全檢查人員使用移動電話、無線電臺、電視發(fā)射、移動無線電發(fā)動機(jī)等電磁輻射源產(chǎn)生的（以上屬有意發(fā)射），汽車點(diǎn)火裝置、電焊機(jī)、晶閘管整流器、熒光燈工作時產(chǎn)生的寄生輻射（以上屬無意發(fā)射）也都會產(chǎn)生射頻輻射干擾。測試的目的是建立一個共同的標(biāo)準(zhǔn)來評價電氣和電子產(chǎn)品或系統(tǒng)的抗射頻輻射電磁場干擾的能力。

目前人們生活中不可缺少的手機(jī)產(chǎn)品，已經(jīng)被標(biāo)準(zhǔn)作為輻射源的考慮重點(diǎn)，這一方面是由于當(dāng)前手機(jī)的使用十分普遍，另一方面是由于手機(jī)的使用者與設(shè)備之間的距離比較近，因此手機(jī)對設(shè)備產(chǎn)生的輻射干擾在局部范圍內(nèi)非常強(qiáng)。

2.5.2　主要試驗(yàn)設(shè)備及必備條件

2.5.2.1　主要試驗(yàn)設(shè)備

① 信號發(fā)生器（主要指標(biāo)是帶寬、帶調(diào)幅功能、能手動或自動掃描、掃描步長及掃描點(diǎn)上的留駐時間可設(shè)置、信號的幅度能自動控制等）。

② 功率放大器（要求在1m法、3m法或10m法的情況下，能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的場強(qiáng)。對于小產(chǎn)品，也可以采用1m法進(jìn)行測試，但當(dāng)1m法和3m法的測試結(jié)果有出入時，以3m法為準(zhǔn)）。

③ 天線（在不同的頻段下使用對數(shù)周期天線和雙錐天線，目前已有可在全頻段內(nèi)使用的復(fù)合天線）。

④ 場強(qiáng)測試探頭。

⑤ 場強(qiáng)測試與記錄設(shè)備。在基本儀器的基礎(chǔ)上再增加一些輔助設(shè)備（比如電腦、功率計、場強(qiáng)探頭的自動行走機(jī)構(gòu)等），可構(gòu)成一個完整的自動測試系統(tǒng)。

⑥ 電波暗室。為了保證測試結(jié)果的對比性和重復(fù)性，要對測試場地的均勻性進(jìn)行校準(zhǔn)。

2.5.2.2　試驗(yàn)場地

試驗(yàn)應(yīng)在電波暗室中進(jìn)行。電波暗室相對受試設(shè)備來說，應(yīng)具有足夠的空間，而且在受試設(shè)備周圍空間還要有均勻場的特性。電波暗室的均勻性每年校準(zhǔn)一次。另外，每當(dāng)暗室內(nèi)的布置發(fā)生變化時（如更換吸波材料，試驗(yàn)位置的移動或試驗(yàn)設(shè)備的改變等），也要重新校準(zhǔn)。

天線與受試設(shè)備間的距離取決于受試設(shè)備的大小。對小的受試設(shè)備來說，即使天線與受試設(shè)備間距離小至1m，也足夠保證受試設(shè)備正面輻照區(qū)的場的均勻性，這時可以采用1m法進(jìn)行試驗(yàn)，從而選用更大的試驗(yàn)場地。

這里對幾米的測量距離的規(guī)定是：對數(shù)周期天線是天線頂端到受試設(shè)備正面的距離；雙錐天線是天線中央到受試設(shè)備正面的距離。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定受試設(shè)備與產(chǎn)生電磁場的天線距離不得小于1m。受試設(shè)備與天線之間的最佳距離是3m。當(dāng)對試驗(yàn)的距離有爭議時，應(yīng)優(yōu)先使用3m法。但對大型設(shè)備，即使采用3m法試驗(yàn)，也難以保證受試設(shè)備正面輻照區(qū)場的均勻性，這時則應(yīng)使用更大的電波暗室，更長的試驗(yàn)距離。

2.5.2.3　信號發(fā)生器產(chǎn)生的波形

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，試驗(yàn)頻率為80～1000MHz。除試驗(yàn)頻率范圍外，標(biāo)準(zhǔn)還要求用1kHz的正弦波對載波頻率進(jìn)行調(diào)幅，調(diào)制深度80%，為的是模擬語音信號對載波頻率的幅度調(diào)制情況。調(diào)幅波的采用使得試驗(yàn)嚴(yán)酷度提高了很多，這是因?yàn)檩椛洳ǖ乃矔r功率與只用載波信號的輻射情況相比大了將近4倍。試驗(yàn)波形見圖2-13。

Vp-p＝2.8V　　　　　　　　　　　Vp-p＝5.1V

Vrms＝1.0V　　　　　　　　　　　Vrms ＝1.12V

　　　　　　　　　　　　　　　　Vmaximum rms＝1.8V

2.5.3　試驗(yàn)方法及試驗(yàn)配置

2.5.3.1　試驗(yàn)布置

受試設(shè)備應(yīng)該盡可能地在接近實(shí)際安裝條件的情況下進(jìn)行試驗(yàn)，布線也要按照制造商推薦的方式進(jìn)行布局。除非另外說明，受試設(shè)備應(yīng)該放置在其外殼內(nèi)，所有的蓋板應(yīng)蓋上。當(dāng)受試設(shè)備被設(shè)計成要正常安裝在機(jī)架或機(jī)柜里時，受試設(shè)備就應(yīng)在這種狀態(tài)下進(jìn)行試驗(yàn)。

對不需要金屬接地平面的受試設(shè)備，在擺放這個設(shè)備時，應(yīng)該選用不導(dǎo)電的非金屬材料來制作支架，但該設(shè)備外殼的接地還是應(yīng)當(dāng)按照制造商所推薦的安裝規(guī)范進(jìn)行。

當(dāng)受試設(shè)備由臺式和落地式部件組成時，要注意保持它們之間的相對位置。對于臺式受試設(shè)備，應(yīng)放在0.8m高的非金屬工作臺上，它可以防止受試設(shè)備的偶爾接地及產(chǎn)生場失真。臺式設(shè)備布置如圖2-14所示。EUT應(yīng)放置在一個0.8m高的絕緣試驗(yàn)臺上。使用非導(dǎo)體支撐物可防止EUT偶然接地和場的畸變，支撐體應(yīng)是非導(dǎo)體，而不是由絕緣層包裹的金屬構(gòu)架。

落地式設(shè)備的布置如圖2-15所示。落地式設(shè)備應(yīng)置于高出地面0.1m的非導(dǎo)體支撐物上，使用非導(dǎo)體支撐物可防止EUT偶然接地和場的畸變，支撐體應(yīng)是非導(dǎo)體，而不是由絕緣層包裹的金屬構(gòu)架。

2.5.3.2　布線

如果對EUT的進(jìn)、出線沒有規(guī)定，則使用非屏蔽平行導(dǎo)線。從EUT引出的連線暴露在電磁場中的距離為1m。

EUT殼體之間的布線按下列規(guī)定：

① 使用生產(chǎn)廠規(guī)定的導(dǎo)線類型和連接器；

② 如果生產(chǎn)廠規(guī)定導(dǎo)線長度不大于3m，則按生產(chǎn)廠規(guī)定長度用線，導(dǎo)線捆扎成1m長的感應(yīng)較小的線束；

③ 如果生產(chǎn)廠規(guī)定導(dǎo)線長度大于3m或未規(guī)定，則受輻射的線長為1m，其余長度為去耦部分（比如套上射頻損耗鐵氧體管）。

采用電磁干擾濾波器不應(yīng)妨礙EUT運(yùn)行，使用的方法在試驗(yàn)報告中記錄。EUT的邊線應(yīng)平行于均勻域布置，以使影響最小。所有試驗(yàn)結(jié)果均應(yīng)附有連線、設(shè)備位置及方向的完整描述，使結(jié)果能夠被重復(fù)。

外露捆綁導(dǎo)線的那段長度應(yīng)按能基本模擬正常導(dǎo)線布置的方式，即繞到EUT側(cè)面，然后按安裝說明規(guī)定向上或向下布線。垂直、水平布線有助于確保處于最嚴(yán)酷的環(huán)境。

2.5.3.3　試驗(yàn)方法

試驗(yàn)的掃頻范圍為80～1000MHz，使用校準(zhǔn)過程中所確定的功率電平，并以1kHz的正弦波來進(jìn)行調(diào)幅，調(diào)制深度為80%。掃頻速率不超過1.5×10-3十倍頻程/s。若掃頻是以步進(jìn)方式進(jìn)行的，則步進(jìn)幅度不超過前一頻率的1%，且在每一頻率下的停頓時間應(yīng)不小于受試設(shè)備對干擾的響應(yīng)時間。作為替代，掃頻的頻幅也可以取前一頻率的4%，但此時的試驗(yàn)場強(qiáng)要比前一個方案提高一倍。但試驗(yàn)存在爭議時應(yīng)以前一個方案為準(zhǔn)。

受試設(shè)備最好能放在轉(zhuǎn)臺上，以便讓受試設(shè)備的4個面都有機(jī)會朝對天線來接受試驗(yàn)（受試設(shè)備不同面上抗干擾能力是不同的）。受試設(shè)備在一個朝對面上要做兩次試驗(yàn):一次是天線處在垂直位置上；另一次是天線處在水平位置上。若受試設(shè)備在不同位置上都能使用，則這個受試設(shè)備的6個面都要依次朝對發(fā)射天線來做此試驗(yàn)。

2.5.4　試驗(yàn)等級

（1）一般試驗(yàn)等級

表2-8所示為頻率范圍為80～1000MHz的優(yōu)選試驗(yàn)等級。

（2）保護(hù)（設(shè)備）抵抗數(shù)字無線電話的射頻輻射設(shè)定的試驗(yàn)等級

表2-9所示為針對數(shù)字無線電話的射頻輻射設(shè)定的試驗(yàn)等級。

2.5.5　GTEM小室

GTEM小室是近年來才發(fā)展起來的新型電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備，又稱吉赫茲（GHz）橫電磁波室，它的工作頻率范圍可以從直流至數(shù)吉赫茲以上，內(nèi)部可用場區(qū)較大，最主要的是小室本身與其配套設(shè)備的總價相對合理性價比很高，大多數(shù)企業(yè)都能接受。因此GTEM小室在國內(nèi)取得了長遠(yuǎn)的發(fā)展，對于外形尺寸不太大的產(chǎn)品（如電能表和開關(guān)電源等）來說，不失為開展射頻輻射電磁場抗擾度試驗(yàn)的首選方案。

2.5.5.1　GTEM小室的構(gòu)造

GTEM小室是根據(jù)同軸及非對稱矩形傳輸線原理設(shè)計而成的。GTEM小室在外形上看是一個尖尖的錐形，這樣設(shè)計的目的是為了防止內(nèi)部電磁波的諧振和反射，信號通過一個N型同軸接頭輸入，接頭內(nèi)部中心導(dǎo)體展平成一塊扇形板，就是我們常說的芯板。芯板的終端采用了分布式電阻匹配網(wǎng)絡(luò)，為的是保證球面波（由于所設(shè)計的張角很小，因而該球面波近似平面波）從輸入端到負(fù)載端的傳播特性，從而成為無反射終端。GTEM小室的內(nèi)部還裝有吸波材料，用它對高端頻率的電磁波做進(jìn)一步吸收。因此在小室的芯板和底板之間產(chǎn)生了一個均勻場強(qiáng)的測試區(qū)域。試驗(yàn)時，受試設(shè)備放置在測試區(qū)中，為了保證受試設(shè)備的放置對場的均勻性影響最小，受試設(shè)備最好不要超過芯板和底板之間距離的1/3。圖2-16所示是GTEM小室的外形、典型工作特性及結(jié)構(gòu)簡圖。

2.5.5.2　用GTEM小室進(jìn)行射頻輻射電磁場抗擾度試驗(yàn)

GTEM小室的射頻輻射電磁場抗擾度試驗(yàn)系統(tǒng)如圖2-17所示，主要由信號源、功率放大器、場強(qiáng)監(jiān)視器、計算機(jī)及操控軟件、GTEM小室組成。

在圖2-17中，當(dāng)信號源經(jīng)過功率放大器放大后注入GTEM小室的輸入端，在芯板和底板之間形成較強(qiáng)的均勻電磁場，用放置在受試設(shè)備附近的電場監(jiān)測探頭來監(jiān)測該場強(qiáng)，然后反饋給計算機(jī)得到輸入功率值，計算機(jī)再調(diào)節(jié)信號源輸出幅值，保證小室內(nèi)的場強(qiáng)值符合要求。測控軟件控制信號源按照標(biāo)準(zhǔn)的步長進(jìn)行輻射場的頻率掃描。小室內(nèi)安裝有攝像頭，試驗(yàn)人員可在GTEM小室外通過監(jiān)視器，觀看受試設(shè)備在射頻電磁場干擾下的工作情況。

操作方法：

① 將受試設(shè)備放置在GTEM小室內(nèi)。

② 打開信號源，通過功率放大器在GTEM小室內(nèi)建立均勻電磁場。

③ 確定掃頻頻率范圍及調(diào)制方式、調(diào)制深度。

④ 調(diào)整信號源輸出幅值。

⑤ 重復(fù)步驟③、④，通過觀測判定受試設(shè)備的射頻電磁場輻射抗擾度。

2.5.5.3　用GTEM小室進(jìn)行輻射發(fā)射試驗(yàn)

GTEM小室理論上也可以進(jìn)行輻射發(fā)射值的測試。小室內(nèi)芯板和底板可以代替暗室測試中的天線，接收受試設(shè)備工作過程中產(chǎn)生的輻射發(fā)射。將GTEM小室前端的N型接頭連接到EMI接收機(jī)輸入端，通過EMI接收機(jī)測試受試設(shè)備工作過程中電磁干擾的輻射發(fā)射值。再通過計算機(jī)和處理軟件判定受試設(shè)備輻射發(fā)射的測試結(jié)果。注意，GTEM小室在測試前需要和開闊場或電波暗室進(jìn)行對比校準(zhǔn)，從中找出規(guī)律（建立數(shù)學(xué)模型），通過測試軟件進(jìn)行必要的修正，這樣才能作為輻射發(fā)射測試使用。另外，受試設(shè)備在GTEM小室中擺放的位置（也就是說在芯板與底板之間相對距離的不同），也會導(dǎo)致測試結(jié)果不同，試驗(yàn)人員必須充分注意。

在GTEM小室內(nèi)做輻射發(fā)射試驗(yàn)的操作方法如下：

① 將受試設(shè)備置于GTEM小室內(nèi)。

② 將EMI接收機(jī)連接到GTEM小室前端的N型接頭上，并打開電源。

③ 按照測試標(biāo)準(zhǔn)要求，設(shè)置接收機(jī)的掃頻范圍、檢波方式及分辨率帶寬等。

④ EMI接收機(jī)測試受試設(shè)備的輻射干擾電平值。

⑤ 通過計算機(jī)及軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及處理，得到最終測試結(jié)果。

無論是做射頻輻射電磁場抗擾度試驗(yàn)，還是做輻射發(fā)射試驗(yàn)，都有一個極化問題。在開闊場和電波暗室中測試時，是通過改變測試天線的方向來實(shí)現(xiàn)的；但是，GTEM小室里是利用芯板和底板作為天線使用的，它們的位置是不能變化的。要想改變電磁場的極化方向，需要通過人為地改變受試設(shè)備相對于芯板和底板的擺放方向來實(shí)現(xiàn)。