電信終端設(shè)備輻射抗擾度測(cè)試方法

張亮/ 1.上海交通大學(xué)；2.上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院

電信終端設(shè)備輻射抗擾度測(cè)試方法

張亮1,2/ 1.上海交通大學(xué)；2.上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院

介紹了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)CISPR24：2010+A1：2015附錄A中針對(duì)電信終端設(shè)備輻射抗擾度測(cè)試的特殊條款，研究了符合這些條款的電信終端設(shè)備定義以及對(duì)其進(jìn)行輻射抗擾度測(cè)試的技術(shù)要求。提出了對(duì)電信終端設(shè)備進(jìn)行輻射抗擾度試驗(yàn)的注意事項(xiàng)，并對(duì)試驗(yàn)方法和試驗(yàn)布置有爭(zhēng)議的部分進(jìn)行了分析。通過與本行業(yè)權(quán)威專家的探討，就正確、合理的試驗(yàn)方法和試驗(yàn)布置達(dá)成了共識(shí)。

噪聲；電信終端設(shè)備；輻射抗擾度

0　引言

在日常生活中，當(dāng)手機(jī)放置于電視機(jī)附近，手機(jī)接通時(shí)，電視屏幕會(huì)出現(xiàn)花屏的現(xiàn)象，電視機(jī)的聲音輸出也會(huì)出現(xiàn)雜音。這些現(xiàn)象的產(chǎn)生都和產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)有很大關(guān)聯(lián)。電磁兼容性能（EMC）作為衡量產(chǎn)品可靠性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)被業(yè)界提出并進(jìn)行研究。隨著消費(fèi)類電子產(chǎn)品的廣泛運(yùn)用，電磁環(huán)境變得極其復(fù)雜。為了使產(chǎn)品的性能更加可靠，電磁兼容性能的重要性被上升到了更高的高度。但是可靠性與成本有著直接的關(guān)系，你也許可以花費(fèi)不到500元買到一部盜版的手機(jī)，但是當(dāng)你使用它來通話時(shí)，你對(duì)它的通話質(zhì)量不能有很高的要求，聽筒中總是能聽到各種噪聲，這都是由于這部盜版手機(jī)的電磁兼容抗干擾能力不強(qiáng)所引起的。

隨著射頻技術(shù)的廣泛應(yīng)用，產(chǎn)品的工作頻率越來越高，從無線電的幾十、上百兆赫茲頻率上升到了射頻技術(shù)的幾百甚至幾百萬兆赫茲頻率。隨著手機(jī)的普及使用，手機(jī)和基站之間通信所產(chǎn)生的射頻輻射對(duì)所在范圍內(nèi)的其他電子設(shè)備造成了越來越多的干擾。因此通信設(shè)備的射頻輻射被作為電磁兼容抗干擾的主要騷擾源來進(jìn)行研究。

1　電信終端設(shè)備國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)比較

國(guó)際無線電干擾特別委員會(huì)（CISPR）是專門研究電磁兼容技術(shù)并制定和發(fā)布電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)。對(duì)電信終端設(shè)備的電磁兼容，國(guó)際無線電干擾特別委員會(huì)要求產(chǎn)品滿足CISPR24：2010+A1：2015中所提到的要求，其中包括靜電抗干擾性能、輻射抗干擾性能、電快速瞬變脈沖群抗干擾性能、雷擊浪涌抗干擾性能、輻射抗擾度、傳導(dǎo)抗干擾性能、工頻磁場(chǎng)抗干擾性能、電壓暫降和短時(shí)中斷抗干擾性能等項(xiàng)目，并在附錄A中特別針對(duì)電信終端設(shè)備附加了特殊條款和測(cè)試要求。

國(guó)內(nèi)對(duì)應(yīng)CISPR24：2010+A1：2015的標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17618-2015在2015年發(fā)布，替代了之前的GB/T 17618-1998。由于GB/T17618-1998在引用CISPR24：1997的內(nèi)容時(shí)將附錄A的內(nèi)容刪除了，造成國(guó)內(nèi)很多實(shí)驗(yàn)室在進(jìn)行CISPR24：1997的測(cè)試時(shí)忽略了標(biāo)準(zhǔn)差異，測(cè)試還是按照GB/T 17618：1998的要求進(jìn)行，造成了錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17618-2015等 同 引 用CISPR24：2010+A1：2015，本文將就CISPR2：2010+A1：20154附錄A的測(cè)試內(nèi)容進(jìn)行說明。

2　CISPR 24：2010+A1：2015附錄A解讀

在附錄A中提出：電信終端設(shè)備模式通話狀態(tài)下，在150 kHz到1 GHz的載波頻率上用1 kHz的AM信號(hào)進(jìn)行射頻干擾。適用于此項(xiàng)條款的電信終端設(shè)備定義如下：

1）所有電信終端設(shè)備能保持一個(gè)已建立的呼叫；

2）電信終端設(shè)備支持電話服務(wù)；

3）電信終端設(shè)備有聲音輸出接口。

上述定義可以解讀為，電信路由設(shè)備如用戶級(jí)交換機(jī)（PBX）、程控交換機(jī)等可以豁免附錄A條款和測(cè)試。但是如果用戶級(jí)交換機(jī)（PBX）有一個(gè)帶有聲音輸出接口的專用管理終端，那就不能豁免附錄A條款和測(cè)試。

CISPR 24 不適用于無繩電話終端如數(shù)字增強(qiáng)無繩通信（DECT）等設(shè)備，因?yàn)檫@些設(shè)備都有各自的標(biāo)準(zhǔn)。而電話、傳真機(jī)、數(shù)字電話、留言機(jī)和擴(kuò)音電話等設(shè)備都適用于附錄A條款和測(cè)試。

附錄A射頻輻射和傳導(dǎo)干擾抗擾度標(biāo)準(zhǔn)有兩種測(cè)量方法，所以也有兩種限值。

方法一，電信終端設(shè)備支持電話服務(wù)： 在通信端口測(cè)量的已解調(diào)1 kHz窄帶差模信號(hào)（最大測(cè)量帶寬100 Hz），在電信終端設(shè)備額定阻抗上測(cè)量值不應(yīng)大于表1的要求；電信終端設(shè)備有聲音輸出接口：在接收端的聲音解調(diào)聲壓級(jí)應(yīng)不大于表1的要求。

表1　在電信端口和聲音接收裝置處的最大聲音解調(diào)電平

方法二，電信終端設(shè)備支持電話服務(wù)：聲音通道開通且激活，在通信端口電信終端設(shè)備額定阻抗上測(cè)得的解調(diào)差模噪聲不應(yīng)大于表1的要求：電信終端設(shè)備有聲音輸出接口：將1 kHz、-40 dBm（沒有射頻場(chǎng)的信號(hào)電平）的正弦信號(hào)加到電信線上，用麥克風(fēng)測(cè)量聲音電平。測(cè)得的電平作為參考電平并記錄下來。在實(shí)際測(cè)試期間，用于建立參考電平的信號(hào)是斷開的。最大測(cè)量帶寬應(yīng)為100 Hz。背景噪聲應(yīng)至少比參考電平低15 dB。按上述測(cè)量參考電平的方法在接收端測(cè)得的解調(diào)差模噪聲電平應(yīng)不大于表2的要求。

使用dB或dBm作為單位有兩個(gè)原因。第一，當(dāng)考慮到影響信號(hào)強(qiáng)度的多種因素時(shí)使用dB作單位，因?yàn)檫@些影響可以很容易地用dB疊加表示，即只需將相應(yīng)的dB值簡(jiǎn)單相加；第二，用dB表示相對(duì)功率時(shí)只需記住+3 dB表示功率加倍，-3 dB表示功率減半，而且加性規(guī)則成立，即-6 dB表示1/4功率，-9 dB表示1/8功率，依次類推。

表2　在電信端口最大解調(diào)差模噪聲電平

在輻射抗擾的限值中，900 MHz的限值要比其他頻率的限值要嚴(yán)，因?yàn)?00 MHz是移動(dòng)終端和網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行頻段。如果在一些國(guó)家或地區(qū)900 MHz不是移動(dòng)終端和網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行頻段，此頻段限制可以豁免。

3.5試驗(yàn)布置和步驟注意事項(xiàng)

3.5.1 試驗(yàn)布置注意事項(xiàng)

圖1為主受試驗(yàn)設(shè)備的射頻輻射電磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)布置圖。由于射頻輻射電磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)屬于空間耦合騷擾，如果試驗(yàn)布置不正確的話，很有可能影響到周邊設(shè)備從而使測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確，所以射頻輻射電磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)布置必須注意以下事項(xiàng)：

1）所有的電纜至少要伸出1 m，使之暴露在電磁場(chǎng)中。

2）當(dāng)電纜短于3 m時(shí)，折成1 m長(zhǎng)后捆扎起來；或按照安裝要求的長(zhǎng)度來捆扎。

3）當(dāng)電纜長(zhǎng)于3 m或者沒有安裝要求定義時(shí)，對(duì)超出1 m的部分用去耦鉗去耦。

4）電信終端設(shè)備大多屬于臺(tái)式受試驗(yàn)品，應(yīng)放在0.8 m高的非金屬工作臺(tái)上，以防止受試驗(yàn)品的偶爾接地而產(chǎn)生場(chǎng)失真。

5）所有的電纜如電源線、電話線、電話分線等必須接濾波器后才能接入至全波暗室。濾波器應(yīng)該被安置在全波暗室的地平面或金屬平面上。濾波器的選擇參考標(biāo)準(zhǔn)IEC 61000-4-6。

3.5.2 試驗(yàn)步驟注意事項(xiàng)

受試驗(yàn)設(shè)備的四個(gè)面都要測(cè)試，以全方位考察受試驗(yàn)設(shè)備的抗擾特性。試驗(yàn)表面中集中控制電路板的這一面更容易受到射頻輻射騷擾的影響。

天線需要旋轉(zhuǎn)90°，分別對(duì)水平和垂直極化方向進(jìn)行測(cè)試。如果天線是水平方向架設(shè)的導(dǎo)線，產(chǎn)生的電場(chǎng)也是水平方向的，被稱為水平極化天線。如果天線是垂直于地面方向架設(shè)的導(dǎo)線，產(chǎn)生的電場(chǎng)也是垂直方向的，被稱為垂直極化天線。

圖1　主受試驗(yàn)設(shè)備的射頻輻射電磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)布置

圖2　附屬受試驗(yàn)設(shè)備的射頻輻射電磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)布置

按照標(biāo)準(zhǔn)IEC61000-4-3要求，掃描速率不超過1.5×10-3（decades/s，十倍頻程/秒）。若掃頻是以步進(jìn)方式進(jìn)行的，則步伐不能超過前一頻率的1%，依據(jù)下面算法可以得出每個(gè)頻段的駐留時(shí)間不能小于3 s。

十倍頻程公式：Log（f2/f1）

式中：f1—— 起始頻率；

f2—— 截止頻率

由Log（1 000/80） =1.096 9 decades（十倍頻程）得出，80～1 000 MHz大約是1.09十倍頻程。

由1.096 9（decades）/1.5×10-3（decades/s）=731.273 s得出掃描時(shí)間為731.273 s。

1%步進(jìn)公式：f1（1.01n） = f2

由80×（1.01n） = 1 000 n = 253.834，得出頻率點(diǎn)數(shù)為253.834

731.273（掃描時(shí)間）/253.834（頻率點(diǎn)數(shù)）= 2.9 s，即每個(gè)點(diǎn)至少駐留2.9 s，經(jīng)過四舍五入以后得到3 s。

4　結(jié)語(yǔ)

圖1和圖2 分別是主受試驗(yàn)設(shè)備和附屬受試驗(yàn)設(shè)備的射頻輻射電磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)布置圖。

爭(zhēng)議一：可以看出這兩張圖都沒標(biāo)出音頻分析儀的測(cè)試點(diǎn)，測(cè)試點(diǎn)不同會(huì)造成測(cè)試結(jié)果有很大差異。由射頻場(chǎng)感應(yīng)所引起的傳導(dǎo)騷擾抗擾度也有同樣的問題，由于標(biāo)準(zhǔn)制定的不完善，造成業(yè)界對(duì)這一點(diǎn)有很大的爭(zhēng)議。經(jīng)過多方面分析，考慮到測(cè)試點(diǎn)不應(yīng)設(shè)在騷擾注入后端，最終確認(rèn)測(cè)試點(diǎn)應(yīng)該放置在靠公共交互網(wǎng)這端。同時(shí)由于傳導(dǎo)騷擾抗擾度是一種共模干擾，可以在音頻測(cè)試點(diǎn)和受試設(shè)備間添加一個(gè)共模扼流圈來減少騷擾信號(hào)對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。在輻射抗擾度的測(cè)試中，由于輻射抗干擾騷擾頻率較高，可以使用高頻的去耦鉗來進(jìn)行騷擾信號(hào)的隔斷，達(dá)到和共模扼流圈同樣的效果。

爭(zhēng)議二：如圖1所示的主受試驗(yàn)設(shè)備的射頻輻射電磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)布置，按照標(biāo)準(zhǔn)要求如果主受試驗(yàn)設(shè)備有聽筒的話，聽筒放置位置和測(cè)試方法與附屬受試驗(yàn)設(shè)備一致。主受試驗(yàn)設(shè)備測(cè)試時(shí)，附屬受試驗(yàn)設(shè)備在全波暗室外面，按照要求需將聽筒放置在全波暗室外面，顯然這樣的布置對(duì)有些電信終端設(shè)備是不可行的。舉例來說，對(duì)帶有聽筒的傳真機(jī)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，如果通過一根很長(zhǎng)的電話線將聽筒放置在全波暗室外面遠(yuǎn)離主機(jī)，顯然違背了傳真機(jī)真實(shí)的工作狀態(tài)和擺設(shè)。因?yàn)槿魏坞姶偶嫒蓓?xiàng)目都要求盡量模擬真實(shí)工作環(huán)境。經(jīng)過和多家國(guó)外權(quán)威試驗(yàn)室溝通比對(duì)，最后達(dá)成共識(shí)，應(yīng)將聽筒放置在全波暗室中模擬真實(shí)使用環(huán)境。

［1］ International Special Committee on Radio Interference，CISPR24：2010+A1：2015 Information technology equipment-immunity characteristics-limits and methods of measurement［S］. Geneva， 2015.

［2］ 全國(guó)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì). GB/T 17618-2015 信息技術(shù)設(shè)備抗擾度限值和測(cè)量方法［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2015.

［3］ International Electrotechnical Commission ，IEC61000-4-3：2006+A2：2010 Electromagnetic compatibility-Part 4-3： testing and techniques-radiated， radio-frequency， electromagnetic field immunity test［S］.Geneva， 2010.

［4］ 全國(guó)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì). GB/T 17626.3-2006 電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

Test methods for radiated immunity of telecommunication terminal equipment

Zhang Liang1，2
（1. Shanghai Jiao Tong University； 2. Shanghai Institute of Measurement and Testing Technology）

This paper introduces the special clauses for radiated immunity test of telecommunication terminal equipment in Appendix A of the international standard CISPR24：2010+A1：2015， and studies the defnition of telecommunication terminal equipment which conforms to the clauses and technical requirements for the radiated immunity test. The paper proposes some matters needing attention about the radiated immunity test of telecommunication terminal equipment， and analyzes some ambiguities on the test method and test setup. A common understanding of the correct and reasonable test method and test setup is reached after discussing with some industry experts.

noise； telecommunication terminal equipment； radiated immunity