試驗(yàn)桌對輻射騷擾測量的影響

錢永鑫周海貝孫玉萍/ 1.上海交通大學(xué)；.上海市計(jì)量測試技術(shù)研究院

試驗(yàn)桌對輻射騷擾測量的影響

錢永鑫1， 2周海貝2孫玉萍2/ 1.上海交通大學(xué)；2.上海市計(jì)量測試技術(shù)研究院

通過實(shí)驗(yàn)研究試驗(yàn)桌對輻射騷擾試驗(yàn)的影響，尋找測試數(shù)據(jù)差異產(chǎn)生的原因及解決方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，輻射騷擾測試時(shí)應(yīng)使用介電常數(shù)低的測試桌以減小不確定度。該研究對于電磁兼容測試中的輻射騷擾測量具有一定的參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。

輻射騷擾；試驗(yàn)桌；歸一化場地衰減；介電常數(shù)

0 引言

隨著各國電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的推廣和實(shí)施，人們越來越重視產(chǎn)品的電磁兼容性問題，各大電子設(shè)備制造商也越來越注重產(chǎn)品的電磁兼容性測試，特別是電磁輻射騷擾是否達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。在輻射騷擾測試中，場地對測試結(jié)果的影響非常明顯。在不同的測試場地，相同的儀器儀表會得到不同的測量結(jié)果，所以各個(gè)暗室的測試數(shù)據(jù)存在著差異。EN 55022:2010是歐洲旨在對適用范圍內(nèi)的信息技術(shù)設(shè)備無線電騷擾電平給出統(tǒng)一要求的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了騷擾限值、測量方法、運(yùn)行條件和結(jié)果的處理要求。EN 55022:2010輻射騷擾試驗(yàn)中，臺式設(shè)備要求放置在非金屬的桌子上，如圖1所示。標(biāo)準(zhǔn)中只提到桌面的大小通常為1.5 m×1.0 m，而對試驗(yàn)桌的材質(zhì)沒有明確規(guī)定。由于不同材料制作的試驗(yàn)桌介電常數(shù)不同，導(dǎo)致輻射騷擾測試結(jié)果不同。本文就試驗(yàn)桌對輻射騷擾測量的影響進(jìn)行定量分析。

圖1 輻射騷擾試驗(yàn)中臺式EUT布置

1 試驗(yàn)桌對場地性能的影響

EN 55022:2010規(guī)定，輻射騷擾試驗(yàn)要在開闊試驗(yàn)場地進(jìn)行。開闊試驗(yàn)場地應(yīng)平坦、無架空電力線、附近無反射物，場地足夠大，以便能在規(guī)定距離處放置天線，并使天線、受測設(shè)備和反射物體之間有足夠的間隔。但是隨著社會的發(fā)展，要尋找一塊符合要求的理想場地十分困難，所以電波暗室作為開闊試驗(yàn)場的可替換場地被廣泛應(yīng)用。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，歸一化場地衰減（簡稱NSA）是證明電波暗室是否能獲得有效結(jié)果的關(guān)鍵指標(biāo)。電波暗室是為模擬開闊試驗(yàn)場地而建造的，電波暗室的歸一化場地衰減應(yīng)該與開闊場地的差值小于4 dB，以證明兩者的相似程度。

采用歸一化場地衰減試驗(yàn)方法驗(yàn)證試驗(yàn)桌對試驗(yàn)結(jié)果的影響，如圖2所示。

圖2 歸一化場地衰減試驗(yàn)方法

在10 m暗室無測試桌的情況下，用信號源分別通過雙錐天線（頻率30～250 MHz）和對數(shù)天線（頻率250～1 000 MHz）發(fā)射電磁波。用接收機(jī)和另一組雙錐天線和對數(shù)天線測得一組場地衰減數(shù)據(jù)。

歸一化場地衰減的計(jì)算公式

AN= VT- VR- AFT- AFR- ΔAFTOT

式中：VT—— 發(fā)射天線輸入電壓，dBμV；

VR—— 接收天線輸出電壓，dBμV；

AFT—— 發(fā)射天線的天線系數(shù)，dB；

AFR—— 接收天線的天線系數(shù)，dB；

ΔAFTOT—— 互阻抗修正系數(shù)，dB（僅適用于用偶極子天線測量、且測量距離為3 m時(shí)的情況，除此之外，ΔAFTOT= 0）

表1 雙錐天線和對數(shù)天線測得的場地衰減數(shù)據(jù)

表1中，Aideal為標(biāo)準(zhǔn)的歸一化場地衰減值，偏差為Aideal減去AN，且均小于4 dB。

然后分別在采用泡沫桌和木桌情況下測得另兩組場地衰減數(shù)據(jù)，如圖3和圖4所示。

圖3 泡沫桌場地衰減數(shù)據(jù)測量之一

圖4 木桌場地衰減數(shù)據(jù)測量之一

對三組場地衰減數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如圖5所示。

圖5 場地衰減數(shù)據(jù)比較

2 試驗(yàn)桌對輻射騷擾試驗(yàn)測量結(jié)果的影響分析

現(xiàn)將同一信號源分別放置在泡沫桌（如圖6所示）和木桌（如圖7所示）上，接收天線在距離信號源10 m處分別測量輻射騷擾。

圖6 泡沫桌場地衰減數(shù)據(jù)測量之二

圖7 木桌場地衰減數(shù)據(jù)測量之二

測試得到的數(shù)據(jù)如圖8所示。

圖8 不同材質(zhì)試驗(yàn)桌對輻射騷擾影響的試驗(yàn)結(jié)果

從圖8中可看出，在頻率范圍700～900 MHz輻射騷擾試驗(yàn)結(jié)果存在較大差異，其中在800 MHz處差異達(dá)到了5.3 dB，而在GB/T 6113.402-2006《無線電騷擾和抗擾度測量設(shè)備和測量方法規(guī)范第4-2部分：不確定度、統(tǒng)計(jì)學(xué)和限值建模測量設(shè)備和設(shè)施的不確定度》中提到，輻射騷擾測量的不確定度最大允許值為5.2 dB?？梢姴煌馁|(zhì)試驗(yàn)桌造成的輻射騷擾差異超出了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的不確定度。

3 結(jié)語

從圖5和圖8中不難看出，不同材質(zhì)的試驗(yàn)桌產(chǎn)生最大差異的頻率相同，均在700～900 MHz之間。

由前述歸一化場衰減的計(jì)算公式可以得出：

VR= VT- AFT- AFR- ΔAFTOT- AN

因泡沫的介電常數(shù)接近空氣，比木頭小，所以暗室使用泡沫桌時(shí)測得的場地衰減數(shù)據(jù)與無測試桌相似；而當(dāng)暗室使用木桌時(shí)，測得的場地衰減數(shù)據(jù)與無測試桌時(shí)的數(shù)據(jù)存在較大差異。因木桌較大的介電常數(shù)使圖5中使用木桌的暗室場地衰減AN偏大，在AFT、AFR、ΔAFTOT不變的情況下接收機(jī)測得的最大測量電平值VR將減小。

所以，當(dāng)電波暗室使用木桌或其他較大介電常數(shù)材質(zhì)制作的試驗(yàn)桌等輔助設(shè)施時(shí)，會使場地衰減AN增大而導(dǎo)致接收機(jī)測得的電場強(qiáng)度減小，使測試結(jié)果造成差異。試驗(yàn)桌等輔助設(shè)備是試驗(yàn)場地有效性中不可分割的一部分，因此建議，在選擇暗室輔助設(shè)施時(shí)選擇介電常數(shù)小的材質(zhì)，并進(jìn)行場地衰減的測量比較，以保障各暗室測量結(jié)果的一致性。

［1］ 全國無線電干擾標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會（SAC/TC79）.GB 9254-2008.信息技術(shù)設(shè)備的無線電騷擾限值和測量方法［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

［2］ Clayton R.Paul 電磁兼容導(dǎo)論［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

［3］ 全國無線電干擾標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會（SAC/TC79）.GB/T 6113.402-2006 無線電騷擾和抗擾度測量設(shè)備和測量方法規(guī)范第4-2部分：不確定度、統(tǒng)計(jì)學(xué)和限值建模測量設(shè)備和設(shè)施的不確定度［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

［4］ 柳銳鋒，周波，喬巖，等.仿真暗室歸一化場地衰減理論值計(jì)算［J］.電磁場與微波，2010，40（3）：42-44.

［5］ European Committee for Electrotechnical Standardization.EN 55022:201O Information technology equipment-Radio disturbance characteristics-Limits and methods of measurement［S］.Brussels，2010.

The influence of setup tables on radiated disturbance measurement

Qian Yongxin1， 2， Zhou Haibei2， Sun Yuping2
（1.Shanghai Jiao Tong University； 2.Shanghai Institute of Measurement and Testing Technology）

This paper studied the influence of setup tables on radiated disturbance measurement by experiments， and looked for the causes of test data difference with different setup tables and found out solutions.The experimental results showed that test tables characterized by lower dielectric constant should be used in measurement to reduce the uncertainty of test data.The conclusions have certain reference value and guiding significance for radiated disturbance measurement.

radiated disturbance； setup table； normalized site attenuation；dielectric constant