不同國(guó)家電網(wǎng)電壓對(duì)傳導(dǎo)騷擾及輻射騷擾的影響

（國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心檢測(cè)中心，北京 100041）

如果仔細(xì)觀察電子設(shè)備的電源適配器大家會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)重要參數(shù)：輸入電壓及輸入頻率。以我們常用的手機(jī)充電器為例，目前的輸入電壓一般為100-240VAC；輸入頻率為50/60Hz。眾所周知，我國(guó)的民用公網(wǎng)規(guī)格為220V，50Hz，那么設(shè)置100-240VAC，50/60Hz的意義及影響將是本文討論的主要內(nèi)容。

1 世界各地電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的不同及可能帶來(lái)的影響

在科技高速發(fā)展的當(dāng)下，越來(lái)越多的電子電器被廣泛應(yīng)用到生活及生產(chǎn)中。這些電子電器不僅豐富了人們的生活，也給大家?guī)?lái)了更多便利，民用電網(wǎng)是所有電子電器能夠使用的必備條件，它實(shí)現(xiàn)電能的傳輸，同時(shí)還要保證傳輸過(guò)程的安全、可靠、靈活及高效。

目前世界各國(guó)的民用電網(wǎng)所使用的電壓大致有兩種，分別為100V-130V和220-240V二個(gè)類型。100V-130V被應(yīng)用于美國(guó)、日本等國(guó)家以及船上的電壓，為此它的設(shè)備都是按照這樣的低電壓設(shè)計(jì)的，注重的是安全及歷史原因。220-240V則視為高壓，包括了中國(guó)的220伏及英國(guó)的230伏和很多歐洲國(guó)家，注重的是效率。此外，除了電壓高低不同，與電壓對(duì)應(yīng)的輸電頻率也有50Hz和60Hz兩種規(guī)格。

然而隨著各國(guó)交流的增多，出國(guó)旅游工作及學(xué)習(xí)人數(shù)的上升，大家不可避免的就要使用不同規(guī)格的電網(wǎng)為自己的電子設(shè)備供電。以生活中使用頻率最高的手機(jī)為例，從環(huán)保，便捷和經(jīng)濟(jì)性來(lái)看，搭配不同輸入規(guī)格的充電器是必要的。但是在所使用的手機(jī)及充電器未通過(guò)該國(guó)電磁兼容認(rèn)證的情況下，不可避免地會(huì)面對(duì)產(chǎn)品相互干擾，影響正常使用的情況，甚至因設(shè)備相互干擾失效后出現(xiàn)安全隱患，給人們的人身和財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)危險(xiǎn)。

在此背景下，本著求知的態(tài)度設(shè)計(jì)了一套電磁兼容測(cè)試，對(duì)以上問(wèn)題進(jìn)行分析與探討。

2 實(shí)驗(yàn)流程制定及依據(jù)

電磁兼容相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)在不同國(guó)家地區(qū)有不同要求，因此本次測(cè)試方法研究的限值主要參考GB/T 9254-2008。電磁兼容的主要問(wèn)題包括電磁騷擾（EMI）和電磁抗擾（EMS）兩個(gè)方面。傳導(dǎo)騷擾（CE）和輻射騷擾（RE）是電磁騷擾測(cè)試最為常見(jiàn)的問(wèn)題，因此本次測(cè)試主要實(shí)驗(yàn)主要考察這兩方面內(nèi)容。

實(shí)驗(yàn)選取樣品為4G移動(dòng)數(shù)字電話機(jī)及其輔助設(shè)備，主要考察在進(jìn)行傳導(dǎo)騷擾測(cè)試和輻射騷擾測(cè)試時(shí)，對(duì)供電電壓及頻率進(jìn)行調(diào)整后測(cè)試結(jié)果會(huì)產(chǎn)生那些變化及影響。實(shí)驗(yàn)分別考察了供電電壓在110V-230V采用20V步進(jìn)的情況下與供電頻率在50Hz和60Hz的情況下，不同供電條件給實(shí)驗(yàn)結(jié)果帶來(lái)的影響。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1 傳導(dǎo)騷擾

傳導(dǎo)騷擾測(cè)試項(xiàng)在國(guó)際上一般采用統(tǒng)一的測(cè)試限值，所以按照GB/T 9254-2008標(biāo)準(zhǔn)《信息技術(shù)設(shè)備的無(wú)線電騷擾限值和測(cè)量方法》制定限值對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行判定，具體實(shí)驗(yàn)限值見(jiàn)表1。具體實(shí)驗(yàn)設(shè)置見(jiàn)表2。

表1 實(shí)驗(yàn)限值

表2 實(shí)驗(yàn)配置

參考通用換算公式

圖1 500kHz準(zhǔn)峰值數(shù)據(jù)

0dBm=+107 dBμV

0dBm=1mW

及系統(tǒng)置信度為95%的不確定度3.43dB的誤差，通過(guò)對(duì)比數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在500kHz頻率下準(zhǔn)峰值變化較小。

圖2 1MHz準(zhǔn)峰值數(shù)據(jù)

通過(guò)對(duì)比數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在1MHz頻率下準(zhǔn)峰值變化較小。

圖3 2MHz準(zhǔn)峰值數(shù)據(jù)

通過(guò)對(duì)比數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在2MHz頻率下準(zhǔn)峰值變化較小。

圖4 5MHz準(zhǔn)峰值數(shù)據(jù)

通過(guò)對(duì)比數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在5MHz頻率下準(zhǔn)峰值變化較小。

圖5 限值56dBμV 4組準(zhǔn)峰值數(shù)據(jù)

由于供電電壓頻率對(duì)傳導(dǎo)騷擾測(cè)試結(jié)果影響較小此處不再單獨(dú)討論。通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比顯示，在不同的供電電壓等級(jí)下測(cè)試結(jié)果曲線圖會(huì)有一定幅度的波動(dòng)（測(cè)試圖見(jiàn)附錄），其中波動(dòng)主要集中在150kHz-5MHz。雖然測(cè)試結(jié)果曲線會(huì)有波動(dòng)，但是無(wú)論是峰值數(shù)據(jù)還是平均值數(shù)據(jù)都未超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值，所以在電源適配器允許的輸入電壓及頻率范圍內(nèi)無(wú)需擔(dān)心其傳導(dǎo)騷擾超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)限值，電子設(shè)備可在不同國(guó)家安心使用。

3.2 輻射騷擾

輻射騷擾測(cè)試項(xiàng)在國(guó)際上除FCC外一般采用統(tǒng)一的測(cè)試限值，所以按照GB/T 9254-2008標(biāo)準(zhǔn)《信息技術(shù)設(shè)備的無(wú)線電騷擾限值和測(cè)量方法》制定限值對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行判定，對(duì)于FCC限值會(huì)在后面章節(jié)做單獨(dú)分析，具體實(shí)驗(yàn)限值見(jiàn)表3，具體實(shí)驗(yàn)設(shè)置見(jiàn)表4。

表3 實(shí)驗(yàn)限值

表4 實(shí)驗(yàn)配置

圖6 30MHz峰值數(shù)據(jù)

參考通用換算公式

dBμV/m= dBμV+AF

0dBm=+107 dBμV

0dBm=1mW

以及系統(tǒng)置信度為95%的不確定度4.99dB的誤差，通過(guò)對(duì)比數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在30MHz頻率下峰值變化較大。

通過(guò)對(duì)比數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在40MHz頻率下峰值變化較大。

圖8 45MHz峰值數(shù)據(jù)

通過(guò)對(duì)比數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在45MHz頻率下峰值變化較小。

通過(guò)對(duì)比數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在60MHz頻率下峰值變化較小。

按FCC相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)Part 15 RADIO FREQUENCY DEVICES進(jìn)行測(cè)試，使用的是3米處低頻測(cè)試方法，對(duì)應(yīng)限值也有相應(yīng)變化，具體實(shí)驗(yàn)限值見(jiàn)表5，具體實(shí)驗(yàn)設(shè)置見(jiàn)表6。

圖9 60MHz峰值數(shù)據(jù)

表5 FCC實(shí)驗(yàn)限值

表6 實(shí)驗(yàn)配置

圖10 FCC限值30MHz峰值數(shù)據(jù)

通過(guò)對(duì)比數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在30MHz頻率下峰值變化較小。

圖11 FCC限值60MHz峰值數(shù)據(jù)

通過(guò)對(duì)比數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在60MHz頻率下峰值變化較小。

圖12 限值40dBμV/m 2組峰值數(shù)據(jù)

圖13 限值30dBμV/m 4組峰值數(shù)據(jù)

由于供電電壓頻率對(duì)傳導(dǎo)騷擾測(cè)試結(jié)果影響較小此處不再單獨(dú)討論。通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比顯示，在不同的供電電壓等級(jí)下測(cè)試曲線圖會(huì)有較大幅度的波動(dòng)，尤其是集中在30MHz-60MHz的輻射騷擾信號(hào)。雖然最終測(cè)試結(jié)果曲線未出現(xiàn)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)限值的情況，但是仍有一些特殊配置距限值的余量較小，所以在電源適配器允許的輸入電壓及頻率范圍內(nèi)需要考慮輻射騷擾超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)限值的情況，避免帶來(lái)不可控的相互干擾，影響電子設(shè)備正常使用。

4 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合所有實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，國(guó)內(nèi)外基于普通民用公網(wǎng)供電的電子電器產(chǎn)品會(huì)在不同的供電電壓及供電頻率上產(chǎn)生不同的騷擾測(cè)試結(jié)果，本次實(shí)驗(yàn)僅對(duì)傳導(dǎo)騷擾與輻射騷擾進(jìn)行了測(cè)試。在傳導(dǎo)騷擾實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果受供電電壓及頻率的影響較小，測(cè)試圖形曲線基本無(wú)差異，考慮到測(cè)試精準(zhǔn)度及不確定度的影響，基本可以認(rèn)為被測(cè)樣品的傳導(dǎo)

騷擾不會(huì)受到供電電壓及頻率的影響。在輻射騷擾實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)受供電電壓及頻率的影響，測(cè)試圖形曲線在30MHz-60MHz有波動(dòng)，考慮到測(cè)試精準(zhǔn)度及不確定度的影響，基本可以認(rèn)為被測(cè)樣品的輻射騷擾會(huì)受到供電電壓及頻率的影響。

隨著跨國(guó)交流的日益增加，我們所用的電子產(chǎn)品要通過(guò)所有國(guó)家的電磁兼容認(rèn)證代價(jià)較大，而實(shí)現(xiàn)世界各國(guó)供電電網(wǎng)規(guī)格的改變更是無(wú)法實(shí)現(xiàn)，所以類似的驗(yàn)證與摸索也愈發(fā)重要。作者會(huì)在日后的工作中進(jìn)行更系統(tǒng)和全面的測(cè)試，發(fā)現(xiàn)不同供電系統(tǒng)下電子電器的騷擾及抗擾性能變化，以期避免因 電磁兼容問(wèn)題而影響人們正常的生產(chǎn)及生活。