电磁兼容测试设备及场地

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1、Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 第9讲 电磁兼容测试设备及场地清华大学电机工程与应用电子技术系清华大学电机工程与应用电子技术系工程硕士班工程硕士班2008.042008.04Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 电磁兼容研究体系Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 1 EMC测试的重要性

2、n设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力n工业发达国家自工业发达国家自1996年年1月月1日起规定所有电子设备都日起规定所有电子设备都要经过电磁兼容性认证，否则禁止销售要经过电磁兼容性认证，否则禁止销售n89/336/EEC EMC 指令指令(及后续修订版及后续修订版92/31/EEC，93/68/EEC)n我国电磁兼容性认证管理办法于我国电磁兼容性认证管理办法于1999年年10月颁布，从月颁布，从2003年年8月起对电子设备实行电磁兼容性月起对电子设备实行电磁兼容

3、性强制性认证强制性认证Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 1 EMC测试的重要性n电磁兼容测试已成为电子设备研发和生产过程中一个电磁兼容测试已成为电子设备研发和生产过程中一个不可或缺的重要环节不可或缺的重要环节 n电磁兼容测试应贯穿整个设备研发过程中电磁兼容测试应贯穿整个设备研发过程中p验证设备是否符合相关电磁兼容标准和规范验证设备是否符合相关电磁兼容标准和规范u为了验证电子、电机设备电磁兼容设计是否良好，就必须在研为了验证电子、电机设备电磁兼容设计是否良好，就必须在研发整个过程中，对各种电

4、磁干扰源的发射信号、传输特性及受发整个过程中，对各种电磁干扰源的发射信号、传输特性及受干扰设备能否能承受耐受性测试干扰设备能否能承受耐受性测试p找出设备设计及生产过程中，在电磁兼容方面的盲点找出设备设计及生产过程中，在电磁兼容方面的盲点nEMC的专业涉及到每个行业，目前国内已制定的的专业涉及到每个行业，目前国内已制定的EMC标准已超过标准已超过80个个Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 1 EMC测试的重要性“在判定最后结果方面，也许没有任何其他在判定最后结果方面，也许没有任何其他学科像电磁

5、兼容那样更依赖于测量学科像电磁兼容那样更依赖于测量”肯塔基大学肯塔基大学 Dr.C.R.PaulCopyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 2.产品认证 n产品认证产品认证:产品通过测试并正式进入市场所要遵循的程序。具产品通过测试并正式进入市场所要遵循的程序。具体认证程序要参照目标市场的规定体认证程序要参照目标市场的规定n欧共体欧共体EMC认证模式认证模式 p模式模式A：产品有明确的标准可依：产品有明确的标准可依 u模式模式A的认证程序的认证程序l厂商自行根据标准对其产品进行测试厂商自行根据标准对其

6、产品进行测试l然后发表然后发表“合格声明合格声明”(DOC)，并加贴，并加贴“CE”标记标记lDOC和有关技术档案必须保存和有关技术档案必须保存10年，以备权威机构随时审年，以备权威机构随时审核核l模式模式A称为称为自我声明模式自我声明模式Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 2.产品认证 n欧共体欧共体EMC认证模式认证模式 p模式模式Aa：产品没有合适标准可依：产品没有合适标准可依(如，标准规定的步骤如，标准规定的步骤无法执行或由于产品本身的限制，只能用替代法进行测无法执行或由于产品本身的

7、限制，只能用替代法进行测试试)u模式模式Aa的认证程序的认证程序1.首先制造商准备首先制造商准备“技术结构文件技术结构文件”(TCF)，内容包括：对产，内容包括：对产品的详细叙述、关于测试步骤和产品满足品的详细叙述、关于测试步骤和产品满足EMC要求的说明、要求的说明、由能力机构由能力机构(Competent Body)出具的技术报告或证书出具的技术报告或证书(目前只目前只有欧共体成员国指定的欧洲测试机构才有资格成为能力机构有欧共体成员国指定的欧洲测试机构才有资格成为能力机构)2.然后发表然后发表DOC声明和加贴声明和加贴CE标志，标志，自行测试，他人证明模自行测试，他人证明模式式Copyrig

8、ht by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 2.产品认证 n欧共体欧共体EMC认证模式认证模式 p模式模式B+C：适用于无线通信的发射设备和传输设备：适用于无线通信的发射设备和传输设备1.产品须由有资格的试验室测试产品须由有资格的试验室测试2.然后由通告机构然后由通告机构(Notified Body，由政府指定，由政府指定)出具出具试验证明试验证明3.最后发表最后发表“合格声明合格声明”(DOC)，并加贴，并加贴“CE”标记，标记，强制认证模式强制认证模式 n产品的产品的EMC认证具有巨大的市场认证具有巨大的市场

9、Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 国际上主要组织及标准 CISPR:国际无线电干扰特别委员会国际无线电干扰特别委员会 Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 3.电磁兼容测试设备及场地nEMC测试设备测试设备p示波器，干扰接收机，频谱仪，网络分析仪，电能示波器，干扰接收机，频谱仪，网络分析仪，电能质量分析仪质量分析仪nEMC辅助测试设备辅助测试设备p天线，信号发生器，功率放大器、衰减器，测试

10、软天线，信号发生器，功率放大器、衰减器，测试软件件nEMC测试场地测试场地p开阔测试场（开阔测试场（OATS），屏蔽室（），屏蔽室（Shielding Chamber）p半电波暗室（半电波暗室（Anechoic Chamber），），TEM室室(TEM Chamber)pGTEM室室(GTEM Chamber)，混响室（，混响室（Reverberation Chamber)Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 3.1 EMC测试设备nEMI测试设备测试设备发射源发射源 EUT，传导测试用的纯净

11、，传导测试用的纯净EUT供电电源供电电源耦合路径耦合路径空间辐射或者通过电缆传导空间辐射或者通过电缆传导受害体受害体 骚扰接收机，接收天线骚扰接收机，接收天线nEMS测试设备测试设备发射源发射源 各种信号发生器；发射天线，功率放大器等各种信号发生器；发射天线，功率放大器等耦合路径耦合路径空间辐射或者通过耦合去耦合网络空间辐射或者通过耦合去耦合网络(CDN)加载加载 到电缆上传导到电缆上传导受害体受害体 EUTCopyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 3.1.1 信号的频谱分析技术nFFT分析仪（实

12、时频谱仪）分析仪（实时频谱仪）用数值计算的方法处理一定时间周期的信用数值计算的方法处理一定时间周期的信号，可提供频率、幅度和相位信息号，可提供频率、幅度和相位信息 能分析周期和非周期信号能分析周期和非周期信号 特点：速度快、精度高，但其分析频率带特点：速度快、精度高，但其分析频率带宽受采样速率限制，适合分析窄带信号宽受采样速率限制，适合分析窄带信号n扫频式频谱分析仪扫频式频谱分析仪利用硬件扫频的方式工作，可分析稳定和利用硬件扫频的方式工作，可分析稳定和周期变化的信号，可提供信号幅度和频率周期变化的信号，可提供信号幅度和频率信息，适合于宽频带快速扫描测试信息，适合于宽频带快速扫描测试Copyri

13、ght by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 3.1 扫频式频谱仪组成结构Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 频谱分析仪组成-输入衰减器n输入衰减器是信号在频谱仪中的第一级处理输入衰减器是信号在频谱仪中的第一级处理（1）保证频谱仪在宽频范围内保持良好匹配特性）保证频谱仪在宽频范围内保持良好匹配特性（2）保护混频及其他中频处理电路，防止部件损坏和产生过）保护混频及其他中频处理电路，防止部件损坏和产生过大非线性失真

14、导致的测量不准确大非线性失真导致的测量不准确Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 频谱分析仪组成-混频器n混频器完成信号的混频器完成信号的频谱搬移频谱搬移，将不同频率输入信号变换，将不同频率输入信号变换到相应频率到相应频率n在混频过程中会存在镜相干扰问题在混频过程中会存在镜相干扰问题Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 频谱分析仪组成-中频滤波器n分辨不同频率信号，频谱仪许多关键指标（测量分辨

15、率、测分辨不同频率信号，频谱仪许多关键指标（测量分辨率、测量灵敏度、测量速度、测量精度等）都和中频滤波器的带宽量灵敏度、测量速度、测量精度等）都和中频滤波器的带宽和形状有关和形状有关n频谱仪上显示的频谱形状就是中频滤波器的形状，一般是高频谱仪上显示的频谱形状就是中频滤波器的形状，一般是高斯型滤波器斯型滤波器Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 频谱分析仪组成-检波器n检波器将输入信号功率转换为输出视频电压，该电压值对应检波器将输入信号功率转换为输出视频电压，该电压值对应输入信号功率输入信号功率

16、n针对不同特性输入信号（正弦信号、噪声信号、随机调制信针对不同特性输入信号（正弦信号、噪声信号、随机调制信号等），需要采用不同检波方式才能准确测出该信号功率号等），需要采用不同检波方式才能准确测出该信号功率nAgilent公司的公司的ESA系列频谱仪采用数字技术，支持所有检波系列频谱仪采用数字技术，支持所有检波方式以确保准确测量各种被测信号的功率参数方式以确保准确测量各种被测信号的功率参数Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 频谱分析仪组成-视频滤波器n视频滤波器对检波器输出视频信号进行低通滤

17、波处理，减少视频滤波器对检波器输出视频信号进行低通滤波处理，减少视频带宽视频带宽n可对频谱显示中的噪声抖动进行平滑，从而减小显示噪声的可对频谱显示中的噪声抖动进行平滑，从而减小显示噪声的抖动范围抖动范围n有利频谱仪发现淹没在噪声中的小功率连续波信号，还可提有利频谱仪发现淹没在噪声中的小功率连续波信号，还可提高测量的可重复性高测量的可重复性Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 3.1.2 EMI接收机基本原理n以点频法为基础，应用本振调谐原理测试相应频点以点频法为基础，应用本振调谐原理测试相应频

18、点的电平值的电平值n接收机的扫描模式以步进点频调谐方式得到接收机的扫描模式以步进点频调谐方式得到n接收机可分为模拟式和数字式两大类接收机可分为模拟式和数字式两大类n外差式分析是当前使用最为广泛的接收和分析方法，外差式分析是当前使用最为广泛的接收和分析方法，这种接收机的结构与扫频式频谱仪类似这种接收机的结构与扫频式频谱仪类似Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China EMI接收机的要求n测量的对象是微弱的连续波信号，或者是幅值很强的测量的对象是微弱的连续波信号，或者是幅值很强的脉冲信号脉冲信号n要求测

19、量接收机噪声极小，灵敏度很高，检波器的动要求测量接收机噪声极小，灵敏度很高，检波器的动态范围大，前级电路过载能力强态范围大，前级电路过载能力强n在整个测量频段内测量精度能满足正负在整个测量频段内测量精度能满足正负2dB要求要求EMI receiver(9k to 2.75 GHz)Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 接收机与频谱仪的差异前端预选器n在输入端对信号进行的处理是不同的在输入端对信号进行的处理是不同的p频谱仪的信号输入端通常有一组较为简单的低通滤波器频谱仪的信号输入端通常有一组较为

20、简单的低通滤波器p接收机要采用对宽带信号有较强的抗扰能力的预选器。通接收机要采用对宽带信号有较强的抗扰能力的预选器。通常包括一组固定带通滤波器和一组跟踪滤波器，完成对信常包括一组固定带通滤波器和一组跟踪滤波器，完成对信号的预选号的预选n接收机需要更高的精度，这要求在接收机的前端比普接收机需要更高的精度，这要求在接收机的前端比普通频谱仪多出一个预选器，提高选择性通频谱仪多出一个预选器，提高选择性n接收机的选择性在接收机的选择性在GB/T6113(CISPR16)有明确规定有明确规定Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Be

21、ijing,China 接收机与频谱仪的差异本振信号扫描nEMC测试要求能手动调谐搜索频率点，也需要快测试要求能手动调谐搜索频率点，也需要快速直观观察速直观观察EUT的频率电平特性的频率电平特性p本振信号既能测试规定的频率点，也能在一定频率本振信号既能测试规定的频率点，也能在一定频率范围扫描范围扫描n频谱仪通过扫频信号源实现扫频测量。在预设的频频谱仪通过扫频信号源实现扫频测量。在预设的频率跨度内扫描，获得期望的混频输出信号率跨度内扫描，获得期望的混频输出信号n接收机的频率扫描是步进的，离散的，是离散的点接收机的频率扫描是步进的，离散的，是离散的点频测试，按照操作者预先设定的频率间隔，通过处频测

22、试，按照操作者预先设定的频率间隔，通过处理器的控制，在每一个频率点进行电平测量，显示理器的控制，在每一个频率点进行电平测量，显示的测试结果曲线实际是单个点频测试的结果的测试结果曲线实际是单个点频测试的结果Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 接收机与频谱仪的差异中频滤波器n频谱仪分辨率带宽是幅频特性的频谱仪分辨率带宽是幅频特性的3dB带宽，而接收机的带宽，而接收机的中频带宽是幅频特性的中频带宽是幅频特性的6dB带宽带宽p频谱仪与接收机设定相同级别带宽时，它们对信号频谱仪与接收机设定相同级别带宽

23、时，它们对信号的实际测试值是不同的的实际测试值是不同的n无论是民用还是军用无论是民用还是军用EMC标准，带宽均应为标准，带宽均应为6dB频谱仪频谱仪RBW滤波器滤波器 接收机接收机IFBW滤波器滤波器 Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 接收机与频谱仪测试结果的差异n频谱仪与接收机设频谱仪与接收机设定相同级别带宽时，定相同级别带宽时，它们对信号的实际它们对信号的实际测试值是不同的测试值是不同的Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua Unive

24、rsity,Beijing,China 接收机与频谱仪的差异检波器、精度n检波器检波器p接收机要求带有峰值、准峰值和平均值检波器接收机要求带有峰值、准峰值和平均值检波器p通用频谱分析仪一般带有峰值和平均值检波器，没有准峰值通用频谱分析仪一般带有峰值和平均值检波器，没有准峰值检波器检波器 准峰值检波：充放电时间常数介于平均值和峰值检波之间，检波器准峰值检波：充放电时间常数介于平均值和峰值检波之间，检波器 的输出既与干扰的幅度有关，又与干扰的重复频率有关的输出既与干扰的幅度有关，又与干扰的重复频率有关n精度：精度：接收机要比频谱仪有更高的精度，更低的乱真响应接收机要比频谱仪有更高的精度，更低的乱真

25、响应峰值峰值(PK)、准峰值、准峰值(QP)、平均值平均值(AV)同时扫描同时扫描 峰值扫描峰值扫描200ms平均值扫描平均值扫描400ms准峰值扫描准峰值扫描400msCopyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 接收机与频谱仪在EMC测试应用的差异n频谱仪和接收机的关系，可以用一个简单公式表示频谱仪和接收机的关系，可以用一个简单公式表示 预选器预选器 dBdB中频滤波器中频滤波器 通用频谱仪通用频谱仪 点频测试功能点频测试功能 三种检波器三种检波器 接收机接收机 高精度信号处理高精度信号处理p公式

26、左边各项并非简单罗列，每项都有特殊要求，同时根据设公式左边各项并非简单罗列，每项都有特殊要求，同时根据设计原理，在使用中必须依据仪器生产商的说明进行操作，才能计原理，在使用中必须依据仪器生产商的说明进行操作，才能达到相应要求达到相应要求n预选器预选器接收机频段的选择必须依据生产商的说明，如果扫描跨度设置接收机频段的选择必须依据生产商的说明，如果扫描跨度设置不合适，预选器中的固定滤波器和跟随滤波器就无法正常工作不合适，预选器中的固定滤波器和跟随滤波器就无法正常工作Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,Chi

27、na 3.1.3 网络分析仪原理图n内置的扫频信号发生器；用于分离内置的扫频信号发生器；用于分离前向和后向测试信号的测试部分；前向和后向测试信号的测试部分；一个多波段相位相干高灵敏度的接一个多波段相位相干高灵敏度的接收器；信号处理和显示等部分组成收器；信号处理和显示等部分组成n信号通过设备后送回网络分析仪信号通过设备后送回网络分析仪n网络分析仪对输出和输入信号进行网络分析仪对输出和输入信号进行比较可得出待测设备的比较可得出待测设备的传输指标传输指标，如增益、插入损失、分配损失等如增益、插入损失、分配损失等n对输出和反射信号进行比较可得出对输出和反射信号进行比较可得出待测设备待测设备反射指标反射

28、指标，如反射损耗等，如反射损耗等Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 网络分析仪与频谱仪的区别n网络分析仪：利用已知信号测量通讯系统、元器件等的网络参数，网络分析仪：利用已知信号测量通讯系统、元器件等的网络参数，包括散射参数，电压驻波比等。而频谱仪用来测量未知信号包括散射参数，电压驻波比等。而频谱仪用来测量未知信号n网络分析仪：采用同步频率信号源提供一个已知的功率电平，然网络分析仪：采用同步频率信号源提供一个已知的功率电平，然后在一定的频段内扫描。矢量网络分析仪不仅可以测量幅值，而后在一定的频

29、段内扫描。矢量网络分析仪不仅可以测量幅值，而且可以测量相位，群延迟等且可以测量相位，群延迟等n频谱仪：主要用来测量电磁波信号的对应频率上的电平，无法测频谱仪：主要用来测量电磁波信号的对应频率上的电平，无法测量相位信息。带跟踪源的频谱仪虽然能够通过间接的方法测量电量相位信息。带跟踪源的频谱仪虽然能够通过间接的方法测量电压驻波比等参数，但是无法测量相位信息压驻波比等参数，但是无法测量相位信息Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 3.2 电磁兼容辅助测试设备nEMC辅助测试设备辅助测试设备p 天线天

30、线p 信号发生器信号发生器p 功率放大器功率放大器p 隔离装置隔离装置Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 3.2.1 天线n距离大于六分之一波长时，辐射的磁场和电场反比于距离距离大于六分之一波长时，辐射的磁场和电场反比于距离n以磁偶极子为例，以磁偶极子为例，IA为磁偶极矩为磁偶极矩 n以电偶极子为例，以电偶极子为例，ID为电偶极矩为电偶极矩n天线的定义：天线的定义：n一种富有导行波与自由空间波互相转换区域的结构。天线将一种富有导行波与自由空间波互相转换区域的结构。天线将电子转变为携带电磁能量

31、的光子，或反之电子转变为携带电磁能量的光子，或反之n把高频电磁能量通过各种形状的金属导体向空间辐射出去的把高频电磁能量通过各种形状的金属导体向空间辐射出去的装置装置n天线的逆向功能亦可把空间的电磁能量转化为高频能量收集天线的逆向功能亦可把空间的电磁能量转化为高频能量收集起来起来 rIAZErIAH/,/0rIDZErIDH/,/0Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 天线Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijin

32、g,China 天线参数l输入阻抗输入阻抗ZA：天线在馈电点的电压与电流比值：天线在馈电点的电压与电流比值l天线系数天线系数 AF：接收点的场强与此场强在该天线输出端生成：接收点的场强与此场强在该天线输出端生成的电压的电压 之比之比l天线方向性系数天线方向性系数DA：在辐射功率相等的条件下，天线在某：在辐射功率相等的条件下，天线在某一方向的辐射功率密度较（理想天线的）均匀辐射时的功率一方向的辐射功率密度较（理想天线的）均匀辐射时的功率密度密度Sn增加的倍数。该系数表示天线集中辐射能量的程度增加的倍数。该系数表示天线集中辐射能量的程度l天线方向图：用极坐标形式表示不同角度下天线方向性的相天线方向

33、图：用极坐标形式表示不同角度下天线方向性的相对值。其最大方向的轴线又称为前视轴。天线最大辐射方向对值。其最大方向的轴线又称为前视轴。天线最大辐射方向与半功率点（与半功率点（-3dB）之间的夹角又称天线波瓣的夹角）之间的夹角又称天线波瓣的夹角 l天线增益天线增益G：指在观察点获得相同辐射功率密度时，方向性：指在观察点获得相同辐射功率密度时，方向性天线的输入功率小于均匀辐射天线的输入功率的倍数天线的输入功率小于均匀辐射天线的输入功率的倍数 l电压驻波比电压驻波比VSWR：表征失配程度的系数：表征失配程度的系数 )1/()1(VSWRCopyright by Prof.He,Jinliang of

34、THUTsinghua University,Beijing,China 天线波瓣图 Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 天线方向图 Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 天线系数Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 9kHz30MHz天线 磁场天线磁场天线 电场天线电场天线 鞭状天线长鞭状

35、天线长l m 9150kHz 天线天线150kHz30 MHz带屏蔽的环状天线带屏蔽的环状天线Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 30300MHz天线 n电场天线电场天线：基准天线应是平衡偶极子天线。：基准天线应是平衡偶极子天线。n频率等于或高于频率等于或高于80MHz，天线长度应为谐振长度，天线长度应为谐振长度n频率低于频率低于80MHz时，天线长度等于时，天线长度等于80MHz时的谐时的谐振长度振长度 Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghu

36、a University,Beijing,China 30 300 MHz宽带天线（双锥天线）Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 3001000MHz频段天线对数周期天线对数周期天线Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 双锥对数周期复合天线Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 螺旋天线（10

37、0MHz10GHz）Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 双脊喇叭天线（200MHz40GHz）Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 3.2.2 人工电源网络 n又称线路阻抗稳定网络又称线路阻抗稳定网络n在射频范围内，在受试设备端子与参考地之间，或端子之间在射频范围内，在受试设备端子与参考地之间，或端子之间提供一稳定阻抗提供一稳定阻抗n将来自电源的无用信号与测量电路隔离开来，而仅将受试设将来自

38、电源的无用信号与测量电路隔离开来，而仅将受试设备的干扰电压耦合到测量接收机输入端备的干扰电压耦合到测量接收机输入端Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 3.2.3 电流探头与电压探头 n当被测导体不允许断开的情况下，可利用电流探头当被测导体不允许断开的情况下，可利用电流探头（钳）进行非对称干扰电流的测量（钳）进行非对称干扰电流的测量n电压探头由一个隔直流电容器电压探头由一个隔直流电容器C和一个电阻和一个电阻R组成组成 Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTs

39、inghua University,Beijing,China 3.2.4 功率吸收钳 n载扰设备的尺寸接近测量频率的载扰设备的尺寸接近测量频率的1/4波长时，可能出现干扰辐射波长时，可能出现干扰辐射n带有电源线的设备的干扰能力可以用起辐射天线作用的电源线带有电源线的设备的干扰能力可以用起辐射天线作用的电源线所提供的能量来衡量所提供的能量来衡量n该功率近似等于吸收装置环绕引线放置时能吸收的最大功率该功率近似等于吸收装置环绕引线放置时能吸收的最大功率n吸收装置被称为吸收钳（或功率钳）吸收装置被称为吸收钳（或功率钳）Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsing

40、hua University,Beijing,China 功率吸收钳 Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 3.2.5 耦合去耦网络（CDN）n去耦合网络由各种电感组成，去耦合网络由各种电感组成，以便在测量频段内产生高阻抗以便在测量频段内产生高阻抗隔离隔离n耦合去耦装置可组合成一体，耦合去耦装置可组合成一体，称作耦合去耦网络称作耦合去耦网络n类型：类型：p屏蔽电缆耦合去耦网络屏蔽电缆耦合去耦网络p非屏蔽电源线耦合去耦网络非屏蔽电源线耦合去耦网络p非屏蔽不平衡的耦合去耦网非屏蔽不平衡的耦合去耦网

41、络络p非屏蔽平衡线对的耦合去耦非屏蔽平衡线对的耦合去耦网络网络n传导骚扰测试传导骚扰测试Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 3.2.6 信号源及功率放大器Power Amplifier(150kHz-2.5GHz 30 WATT CW,1-1000MHz)Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 场强监视器和放大器Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsing

42、hua University,Beijing,China 4.电磁兼容测试场地nEMC测试场地测试场地p开阔测试场（开阔测试场（OATS）p屏蔽室（屏蔽室（Shielding Chamber）p半电波暗室（半电波暗室（Anechoic Chamber）pTEM室室(TEM Chamber)pGTEM室室(GTEM Chamber)p混响室（混响室（Reverberation Chamber)Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 4.1 开阔测试场301000 MHz 高频电磁场的发射与接收是以

43、高频电磁场的发射与接收是以空间直射波空间直射波和和地面反射波地面反射波在接收点相互迭加的理论为基础在接收点相互迭加的理论为基础 Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 开阔测试场n位于室外的一块开阔的测试场位于室外的一块开阔的测试场中国计量研究院屋顶开阔测试场中国计量研究院屋顶开阔测试场花纹钢板花纹钢板 p 试验场应设有转台及天线升降杆，便于全方位辐射发射及天线升降测试试验场应设有转台及天线升降杆，便于全方位辐射发射及天线升降测试p 单独的接地系统和避雷系统单独的接地系统和避雷系统p 通常采用单

44、点接地通常采用单点接地p 避雷系统与地线系统应是隔开的避雷系统与地线系统应是隔开的 Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 开阔测试场n开阔试验场的构造特征开阔试验场的构造特征 p椭圆形开阔试验场尺寸的大椭圆形开阔试验场尺寸的大小与所要满足的试验有关小与所要满足的试验有关p电子设备辐射干扰的测试均电子设备辐射干扰的测试均在在3m法、法、10m法和法和30m法情法情况下进行况下进行p被测设备和场强测量天线顶端被测设备和场强测量天线顶端间距离达间距离达3m，10m，30mp满足满足30m法试验，则场

45、地应法试验，则场地应为为 60m 52mp满足满足10m法试验，则场地只法试验，则场地只须须 20m18m Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 开阔试验场的归一化场地衰减 n归一化场地衰减（归一化场地衰减（Normalized Site Attenuation 缩写缩写 NSA）p衡量开阔试验场能否作为合格场地进行衡量开阔试验场能否作为合格场地进行EMC测试的关键指标测试的关键指标 FR接收天线系数；接收天线系数；FT发射天线系数；发射天线系数；L场地衰减；场地衰减；PT发射天线端口输入功率

46、；发射天线端口输入功率；PR接收天线端口输出功率接收天线端口输出功率 )/(22TRNFFLA对水平极化波对水平极化波)/021.0(sin396222dfhhfdATRNH垂直极化时垂直极化时)/021.0(cos396222dfhhfdATRNVRTPPL/Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 开阔试验场的归一化场地衰减 n测量水平极化场地衰减的测量设备布置图测量水平极化场地衰减的测量设备布置图p所有频率点的所有频率点的NSA实测值与理论值的偏差皆小于实测值与理论值的偏差皆小于 4dB，符

47、，符合场地可接受准则合场地可接受准则测试水平极化场地衰减测试水平极化场地衰减A=VT VR AFT AFR AF(dB)Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 4.2 屏蔽室n屏蔽室是完全由金属包围起来的一个屏蔽室是完全由金属包围起来的一个独立的电磁空间独立的电磁空间，既，既能够防止外界电磁场干扰内部设备，也能够防止内部设备能够防止外界电磁场干扰内部设备，也能够防止内部设备发射的有害电磁波干扰屏蔽室外部的设备发射的有害电磁波干扰屏蔽室外部的设备p场源或泄漏源是在屏蔽室内场源或泄漏源是在屏蔽室内:

48、有源屏蔽或主动屏蔽有源屏蔽或主动屏蔽p场源或泄漏源在屏蔽室外场源或泄漏源在屏蔽室外:无源屏蔽或被动屏蔽无源屏蔽或被动屏蔽 n屏蔽室有两种，一种是焊接式，一种是拼装式。焊接式对屏蔽室有两种，一种是焊接式，一种是拼装式。焊接式对焊缝的要求很高，而拼装式要求在拼装的接缝处要保证良焊缝的要求很高，而拼装式要求在拼装的接缝处要保证良好的电气连接好的电气连接n钢板或镀锌钢板式、铜网式、铜箔式钢板或镀锌钢板式、铜网式、铜箔式n单层，双层，多层单层，双层，多层Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 4.2 屏蔽

49、室的焊接结构及门结构屏蔽室的刀型弹性接触门结构屏蔽室的刀型弹性接触门结构Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 4.2 屏蔽室的不同拼装结构为保证接缝处屏蔽件能良好，应在接缝处放入导电衬垫，并通为保证接缝处屏蔽件能良好，应在接缝处放入导电衬垫，并通过螺栓夹紧过螺栓夹紧Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 完整的屏蔽室固有谐振频率固有谐振频率 2220150()()()mnkflwhl、w、h 屏

50、蔽室的长、宽、高，屏蔽室的长、宽、高，m；m、n、k分别为分别为0,1,2,等正整数，但不能同时取三个或两个为等正整数，但不能同时取三个或两个为0n通过理论计算和实际测通过理论计算和实际测量来获得屏蔽室的主要量来获得屏蔽室的主要谐振频率点谐振频率点n在电磁兼容试验中，避在电磁兼容试验中，避开这些谐振频率开这些谐振频率Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 屏蔽室屏蔽效能的测量 nGB/T 121901990高性能屏蔽高性能屏蔽室屏蔽效能的测量方法室屏蔽效能的测量方法规定了规定了高性能屏蔽室屏蔽效

51、能的测试和高性能屏蔽室屏蔽效能的测试和计算方法计算方法p100 Hz20 MHz，用大、小环，用大、小环天线测量磁场屏蔽效能天线测量磁场屏蔽效能 p3001000 MHz，用偶极子天线，用偶极子天线测量屏蔽室的电场屏蔽效能测量屏蔽室的电场屏蔽效能 p1.712.4 GHz，用喇叭天线及其，用喇叭天线及其等效天线测量屏蔽室电磁屏蔽效等效天线测量屏蔽室电磁屏蔽效能能p在在20300 MHz 频率范围内，由频率范围内，由于天线尺寸和屏蔽室的谐振效应，于天线尺寸和屏蔽室的谐振效应，常会出现异常的测量结果；未规常会出现异常的测量结果；未规定具体的测量方法，如需测量，定具体的测量方法，如需测量，可用小环天

52、线法或偶极子天线法可用小环天线法或偶极子天线法小环测试布置示意图小环测试布置示意图屏蔽室内部屏蔽室内部屏蔽室内部多点测量结果平均值屏蔽室内部多点测量结果平均值与无屏蔽测量结果对比与无屏蔽测量结果对比Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 4.3 半电波暗室n电波暗室主要由微波屏蔽壳、铁氧体吸波体、电波暗室主要由微波屏蔽壳、铁氧体吸波体、天线塔、转台、波导通风口、滤波器和控制器天线塔、转台、波导通风口、滤波器和控制器以及电视监视系统等组成以及电视监视系统等组成n电波暗室可以在电波暗室可以在10kH

53、z18GHz的频段上隔离的频段上隔离外部电磁波，并且吸收内部待测体对外的辐射，外部电磁波，并且吸收内部待测体对外的辐射，从而产生一个纯净的电磁环境来进行电磁兼容从而产生一个纯净的电磁环境来进行电磁兼容研究和产品性能分析研究和产品性能分析n电波暗室分为：电波暗室分为：电磁屏蔽半电波暗室电磁屏蔽半电波暗室与与微波电微波电波暗室波暗室（全电波暗室）（全电波暗室）Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 半电波暗室与微波电波暗室的区别 n半电波暗室半电波暗室p五面五面贴吸波材料，模拟开阔试验场地，即电波传

54、播时只贴吸波材料，模拟开阔试验场地，即电波传播时只有直射波和地面反射波有直射波和地面反射波p半电波暗室用于电磁兼容测量，主要性能指标用半电波暗室用于电磁兼容测量，主要性能指标用归一化归一化场地衰减场地衰减NSA和和测试面场均匀性测试面场均匀性来衡量来衡量n微波电波暗室微波电波暗室p微波电波暗室微波电波暗室六面六面贴吸波材料，模拟自由空间传播环境贴吸波材料，模拟自由空间传播环境p微波电波暗室主要用于微波天线系统的指标测量，暗室微波电波暗室主要用于微波天线系统的指标测量，暗室性能用静区尺寸大小、反射电平（静度）、固有雷达截性能用静区尺寸大小、反射电平（静度）、固有雷达截面、交叉极化度等参数表示面、

55、交叉极化度等参数表示Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 半电波暗室n电波暗室分为电波暗室分为3m法，法，5m法，法，10m法法n对于大型设备一般采用对于大型设备一般采用10m法暗室进行测量法暗室进行测量3m法测试法测试:接收天线高度要求在接收天线高度要求在14m范围；如采用范围；如采用 垂直极化天线，还应在垂直极化天线，还应在4m上加天线上半部尺寸和天上加天线上半部尺寸和天线端与暗室顶部吸波材料尖端间的距离线端与暗室顶部吸波材料尖端间的距离0.25m。3m法测试空间高度约法测试空间高度约7m

56、Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 电波暗室的性能测试n屏蔽体的屏蔽效能测试屏蔽体的屏蔽效能测试屏蔽体建造完成后没有贴吸波屏蔽体建造完成后没有贴吸波材料前测试材料前测试n归一化场地衰减归一化场地衰减NSA整个暗室建设完成之后测试，整个暗室建设完成之后测试，NSA的值与标准开阔场测试的的值与标准开阔场测试的理论值的差在正负理论值的差在正负4dB之间之间n场均匀性测试场均匀性测试在转台位置附近，在转台位置附近，EUT的靠近的靠近天线的那个边沿，测试一个天线的那个边沿，测试一个1.51.5m2的垂

57、直平面上均匀分的垂直平面上均匀分布的布的16个点，保证其中个点，保证其中75%的的点电场均匀即可点电场均匀即可Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 吸波材料的选择 n单层铁氧体片：单层铁氧体片：30 1000MHz n角锥形含碳海绵复合吸波材料角锥形含碳海绵复合吸波材料 p由聚氨脂类泡沫塑料在碳胶溶液中渗透而成由聚氨脂类泡沫塑料在碳胶溶液中渗透而成p角锥长度应大于或等于最低吸收频率的四分之一波长。角锥长度应大于或等于最低吸收频率的四分之一波长。30MHz时，时，长达长达2.5m n角锥状吸波材

58、料粘贴在双层铁氧体砖上构成复合吸角锥状吸波材料粘贴在双层铁氧体砖上构成复合吸波材料波材料 p铁氧体片的应用，补偿吸波材料低频段的性能，使角锥形吸波材铁氧体片的应用，补偿吸波材料低频段的性能，使角锥形吸波材料长度可缩短至料长度可缩短至1m以内，最小以内，最小0.41mn泡沫尖劈型吸波材料的反射率与尖劈长度和使用频泡沫尖劈型吸波材料的反射率与尖劈长度和使用频率有关，尖劈愈长，频率愈高，反射率愈小率有关，尖劈愈长，频率愈高，反射率愈小Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 铁氧体吸波体 Copyrig

59、ht by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 高频吸波体30 MHz-18 GHzCopyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 不同形式的电波暗室（北电公司）Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China HP公司的电波暗室天线架控制器天线架控制器Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghu

60、a University,Beijing,China 各种形式的屏蔽门屏蔽门的设计直接关系到暗室性能的优劣屏蔽门的设计直接关系到暗室性能的优劣Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 暗室内部转台Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 不同形式的射频滤波器测试电缆、电源线进入屏蔽室之前加装滤波器测试电缆、电源线进入屏蔽室之前加装滤波器通风口等所有开口都要设计成截至波导的形式通风口等所有开口都要设计成

61、截至波导的形式Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 不同形式的电波暗室Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 不同形式的电波暗室Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 不同形式的电波暗室（cont.）Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua Univ

62、ersity,Beijing,China 不同形式的电波暗室（cont.）Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 微波暗室Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 4.4 TEM室（横电磁波室）n上世纪上世纪70年代中期问世，一种电磁兼容新技术设备年代中期问世，一种电磁兼容新技术设备n结构封闭，不向外辐射电磁能量，不干扰别的仪器工作；结构封闭，不向外辐射电磁能量，不干扰别的仪器工作；n当室内进行场强

63、仪校准、通讯机测试及当室内进行场强仪校准、通讯机测试及EMC 试验时，亦不试验时，亦不受外界环境电平及干扰的影响；受外界环境电平及干扰的影响；n工作频带较宽，可从工作频带较宽，可从DC1000MHz，甚至更高；，甚至更高；n场强范围大，强场场强范围大，强场(300V/m)、弱场、弱场(1.0 V/m)均可测试，且均可测试，且场值便于控制；场值便于控制；n用途广泛用途广泛p建立高频标准电磁场，校准高频近区场强仪和天线，测试电建立高频标准电磁场，校准高频近区场强仪和天线，测试电子设备的辐射敏感度，测试天线寻呼机的灵敏度、交调和互子设备的辐射敏感度，测试天线寻呼机的灵敏度、交调和互调，电磁波的生物效

64、应试验和电磁辐射发射试验等调，电磁波的生物效应试验和电磁辐射发射试验等Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 4.4 TEM室（横电磁波室）n原理：基本上是扩展的原理：基本上是扩展的50 ohms 传输线传输线p作为一种矩形同轴线，其截面一般为矩形和方形，表面为导电作为一种矩形同轴线，其截面一般为矩形和方形，表面为导电性能良好的金属板构成的封闭体，能起到很好的屏蔽作用，可性能良好的金属板构成的封闭体，能起到很好的屏蔽作用，可以产生几百以产生几百V/m的场强的场强p 场强场强E可以由公式：可以由公

65、式：E=U/d (V/m)u U:输入电压输入电压 d:芯板与底板的距离芯板与底板的距离120EH d UCopyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China TEM室测试系统Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China TEM室照片Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 4.5 ATEM小室 n非对称非对称TEM小室

66、小室 Asymmetric TEM cell 对称式对称式TEM 小室存在固有缺陷：小室存在固有缺陷：1.箱体尺寸越大，谐振频率越低，箱体尺寸越大，谐振频率越低，TEM 小室中可用空间大小与最小室中可用空间大小与最高试验频率之间存在制约矛盾。高试验频率之间存在制约矛盾。2.由于承重的原因，下半空间用由于承重的原因，下半空间用得多、上半空间用得少得多、上半空间用得少ATEM小室的改进：小室的改进：1.加大下半空间的有效试验区加大下半空间的有效试验区2.加大上半空间的场强，改善场加大上半空间的场强，改善场的均匀性的均匀性3.局部加贴吸波材料，改善驻波局部加贴吸波材料，改善驻波性能，扩展其最高使用频率性能，扩展其最高使用频率Copyright by Prof.He,Jinliang of THUTsinghua University,Beijing,China 4.6 GTEM室(Gigahertz TEM)EU/d(d 可以不同）可以不同）UE1E2芯板芯板吸波吸波材料材料匹配电阻匹配电阻n由变形的矩形同轴线构成由变形的矩形同轴线构成n为避免内部电磁波的反射及产生谐振，将其设计成尖劈形为避