CDN輻射騷擾測(cè)試影響因素的探究

敖 丹，曾 博，賴金泉

（威凱檢測(cè)技術(shù)有限公司，廣州 510663）

1 測(cè)試原理

圖1左圖是符合IEC 61000-4-6和CISPR 15中要求的CDN，型號(hào)是CDN M016，可用于30MHz～300MHz的輻射發(fā)射測(cè)試。

右圖是它的內(nèi)部原理簡(jiǎn)圖，在輻射騷擾的測(cè)試中，受試設(shè)備連接到EUT端，電源通過AE端口給受試設(shè)備提供工頻電壓，而受試設(shè)備的射頻騷擾信號(hào)通過電纜耦合到100Ω的阻抗上，可從RF端讀出。

圖2是輻射騷擾測(cè)試的連接框圖。受試設(shè)備發(fā)出的信號(hào)通過耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)分壓、衰減后在信號(hào)端口連接的接收機(jī)接收得到測(cè)量結(jié)果。

2 測(cè)試實(shí)際布置

圖1 CDN

圖2 輻射騷擾測(cè)試連接圖

圖3 輻射騷擾測(cè)試實(shí)際連接布置圖

如圖3的測(cè)試布置，本次試驗(yàn)采用一個(gè)信號(hào)源發(fā)出信號(hào)，該信號(hào)源在30MHz～300MHz的范圍內(nèi)每隔10MHz的頻段發(fā)出一個(gè)幅值固定的正弦脈沖。脈沖信號(hào)經(jīng)電源線，通過CDN的耦合，在射頻輸出端讀出，從而模擬燈具的試驗(yàn)情況。

通過CDN的AE端供電給信號(hào)源，RF信號(hào)端通過6dB、50Ω的衰減器連接到有準(zhǔn)峰值檢波器的測(cè)量接收機(jī)。

在CISPR 15標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定了以下環(huán)境條件：

1）受試設(shè)備在常規(guī)實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行，環(huán)境溫度在15～25℃范圍內(nèi)。

2）電源電壓在±2%的額定電壓范圍內(nèi)，電源頻率為額定頻率。

3）根據(jù)不同產(chǎn)品類型，規(guī)定預(yù)熱時(shí)間。

而在連接圖中，規(guī)定了以下布置條件：

1）照明設(shè)備放置在高度（10±0.2）cm高度的非導(dǎo)電支撐件（國標(biāo)翻譯成木塊，標(biāo)準(zhǔn)中用的是nonconducting blocks）上，金屬板的尺寸比照明設(shè)備至少大20cm。

2）照明設(shè)備通過一根長（20±10）cm的電源電纜與適當(dāng)?shù)鸟詈?去耦網(wǎng)絡(luò)連接，而非用一根根的電線分別連接相線、中線和地線，因標(biāo)準(zhǔn)中用的單詞是cable電纜而不是wires電線。

3）電纜離金屬板的距離應(yīng)為（4±1）cm，用（4±0.2）cm的非導(dǎo)電支撐件。

圖3布置即是按照以上條件進(jìn)行的布置。

3 測(cè)試影響因素

針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中的具體布置要求，在其他因素保持不變的情況下，只改變其中一個(gè)條件，由測(cè)試數(shù)據(jù)得出此條件是否會(huì)影響測(cè)試結(jié)果。主要改變的因素有4個(gè)：環(huán)境溫度、受試設(shè)備的電源線纜的布置狀態(tài)、受試設(shè)備的布置狀態(tài)、CDN的接地狀態(tài)。

3.1 環(huán)境溫度因素

在其他條件不變的情況下，使用冷暖風(fēng)機(jī)、電吹風(fēng)對(duì)EUT的環(huán)境和樣品進(jìn)行加熱與降溫，對(duì)固定的幾個(gè)頻點(diǎn)考核，在溫度18℃～45℃的范圍內(nèi)，隨著溫度的增加，可清晰得出測(cè)試值的走向趨勢(shì)圖，在此列出頻點(diǎn)60MHz和180MHz的曲線圖，分別如下圖4。

在圖4中，每兩分鐘進(jìn)行一次測(cè)試，可以看出隨著溫度的升高，測(cè)得的幅度會(huì)相應(yīng)的減小，幾乎成線性關(guān)系。在18℃～45℃的范圍內(nèi)，測(cè)試值降低了約2dB。因此，環(huán)境溫度是對(duì)本測(cè)試具有影響力的因素之一。

圖4 60MHz 和180MHz 頻點(diǎn)處測(cè)試幅值隨溫度變化走向

3.2 受試設(shè)備的供電線纜布置狀態(tài)因素

1）線纜的長度和折疊角度

分別按照?qǐng)D5的標(biāo)準(zhǔn)布置方式，選擇10cm～30cm的電源線，每隔5cm取一個(gè)長度，依次將不同長度的線纜連接到受試設(shè)備，其中左圖線纜折疊成90°，右圖線纜平鋪伸直，分別測(cè)試這兩種情況下不同線纜長度的測(cè)試值，得出表1和其相對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)圖6。

從圖6可以看出，折疊角度對(duì)測(cè)試值并沒有多少影響。總體的測(cè)試曲線相同。但是線纜長度的變化對(duì)測(cè)試值有影響，但是每個(gè)頻點(diǎn)的變化情況都不同。原因是每個(gè)頻點(diǎn)的波長不同，信號(hào)在線纜上傳輸時(shí)由于諧振駐波的影響，呈一定正弦分布的規(guī)律，而上圖中的數(shù)據(jù)曲線中隨長度變化，數(shù)值的起伏與正弦波形有一定程度的相似，可以知道，在測(cè)試時(shí)選用不同的長度的線纜對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生的影響較大。

圖5 電源線纜布置方式

表1 不同長度和角度的測(cè)試值

圖6 垂直折疊條件下不同長度線纜的測(cè)試值

2）線纜的高度

其他條件不變，使用一個(gè)絕緣的塑料泡沫墊，改變電源線纜的高度，依次為1CM、3CM、4CM、5CM、6CM，布置成如圖5所示狀態(tài)，得出的測(cè)試值如圖7。

從圖7可以看到隨著高度的增加，測(cè)試的信號(hào)值是測(cè)試值低頻段增大，高頻段則減小。因?yàn)榫€纜與參考地構(gòu)成了寄生電容，其間距增大，電容量減小，電容上電壓更高，且對(duì)高頻吸收效果更好，影響更大。

3.3 受試設(shè)備的高度和絕緣墊材料的影響

按照?qǐng)D8，通過將受試設(shè)備依次放在高度為5cm、10cm的木塊和泡沫材料上進(jìn)行測(cè)試，比較測(cè)試值，如表2所示。

從表2的數(shù)值可移清晰的看出：受試設(shè)備布置的高度越高，測(cè)試值越低。

圖7 在不同高度下測(cè)試值

圖8 在不同高度的木板和塑料泡沫上布置受試設(shè)備

表2 5cm 和10cm 高度下木板和塑料泡沫墊的比較

圖9 CDN 不同接地方式

圖10 不同接地方式測(cè)試值

在受試設(shè)備下使用木板絕緣墊的情況下測(cè)試，比使用塑料泡沫絕緣墊的測(cè)試值要高。而且使用木板和塑料泡沫夾雜的絕緣墊的測(cè)試值則位于兩者的數(shù)值之間。

這說明受試設(shè)備使用的絕緣材料的高度和材質(zhì)都是影響測(cè)試結(jié)果的。而影響的原因：一是木板或多或少含有水分，電磁波在其中會(huì)產(chǎn)生變化，也改變了受試設(shè)備對(duì)參考地的寄生電容；二是與電源線纜高度影響的原因類似，受寄生電容的影響，因而在高頻段的影響更大一點(diǎn)。

3.4 CDN接地方式的影響

在一般情況下，CDN的接地情況會(huì)影響共模抑制比，從而影響測(cè)試結(jié)果。在本次試驗(yàn)中，將CDN以不同的接地方式連接，如圖9，分別是重物壓接、線纜接地、銅箔粘貼接地以及普通接地。普通接地就是CDN放置在金屬板上，通過外殼接地。

在這四種情況下對(duì)若干頻點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試值如圖10所示。不論何種接地方式，接地效果都類似，但是高頻段處由于共模抑制比的改變，線纜接地測(cè)試值略低。故采用普通接地，保持測(cè)試值不因接地方式的改變而變化。

4 結(jié)論

根據(jù)數(shù)據(jù)的分析，主要是環(huán)境溫度、受試設(shè)備的電源線纜的布置狀態(tài)、受試設(shè)備的布置狀態(tài)、CDN的接地狀態(tài)這四個(gè)影響測(cè)試結(jié)果的因素。因此，我們?cè)谶M(jìn)行測(cè)試時(shí)，要注意保證這些條件與標(biāo)準(zhǔn)要求一致。

如果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)測(cè)試，就更要注意保持以上4個(gè)因素的一致。這對(duì)保持實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的一致性具有重要的意義。如果數(shù)據(jù)間出現(xiàn)較大的差別，可先從上述原因開始著手分析，從而能夠快速地得出比對(duì)結(jié)論。

[1]CISPR 15 Limits and methods of measurement of radio disturbance characteristics of electrical lighting and similar equipment [S].2013.