EMC測試場地執(zhí)行EMI/EMS測試時(shí)，所需基本儀器之要求及其配備，隨著不同頻率范圍中之測試項(xiàng)目而有所差異，圖劃出典型EMI/EMS測試組合示意架構(gòu)，其中測試所需不同儀器之基本配備則如下列說明。
1.隔離室屏蔽效益(Shielding Effectiveness，SE)測試所需儀器之基本配備參考IEEE-299-1997和MIL-STD-285等測試隔離室屏蔽效益之標(biāo)準(zhǔn)，在不同頻率范圍內(nèi)將隔離室屏蔽效益分為磁場屏蔽(低阻抗場)，電場屏蔽(高阻抗場)平面波電磁場屏蔽和微波屏蔽，其測試儀器之基本配備為︰頻譜分析儀或EMI測試接收機(jī)、場強(qiáng)監(jiān)視系統(tǒng)、各類訊號產(chǎn)生器、功率放大器、各類衰減器、定向耦合器及各類發(fā)射、接收天線(棒狀天線、環(huán)路天線、對數(shù)螺旋天線、喇叭天線等)及輸出變壓器。
2.電磁干擾EMI測試所需儀器之基本配備需求
電流感應(yīng)器
電流感應(yīng)器是引用荷爾效應(yīng)(Hall effect)，從流動(dòng)導(dǎo)線之電流穿過電流感應(yīng)器產(chǎn)生磁場，執(zhí)行CE101/CE102等傳導(dǎo)干擾測試時(shí)，利用電流感應(yīng)器來感應(yīng)偵測導(dǎo)線所溢放射出之噪聲。
電源阻抗仿真網(wǎng)絡(luò)(LISN)
電源阻抗仿真網(wǎng)絡(luò)是一種耦合電路，主要用來提供干凈之DC/AC電源質(zhì)量，阻擋待測件噪聲回饋至電源及RF耦合，內(nèi)部電路架構(gòu)與阻抗特性曲線詳如圖。早期軍規(guī)傳導(dǎo)干擾測試是以10厲貫穿電容為主，電源阻抗仿真網(wǎng)絡(luò)(LISN) 為輔，1993年以來，軍規(guī)MIL-STD-462D要求改以LISN為主，所用導(dǎo)電桌或木桌上接地平面(Ground Plane)皆配備LISN作測試，而CISPR商規(guī)要求所用木桌上也配備LISN作測試。
EMI測試接收機(jī)
EMI測試接收機(jī)是EMC試驗(yàn)中*常用之基本測試儀器，EMI測試接收機(jī)實(shí)際上是含高頻選頻放大之超外差接收機(jī)，其靈敏度可通過輸入回路之可調(diào)衰減器來調(diào)變，由于測試訊號輸入常常是極寬之頻譜訊號，運(yùn)用可調(diào)諧高頻選擇器對輸入訊號進(jìn)行預(yù)選，可以改善混頻器之工作狀況，中頻放大器和中頻選擇器用來確定儀器之通行頻帶，并對訊號進(jìn)行功率放大?；跍y試接收機(jī)之頻率響應(yīng)特性要求，按CISPR16規(guī)定，測試接收機(jī)應(yīng)有四種基本檢波方式︰準(zhǔn)峰值檢波、均方根值檢波、峰值檢波及平均值檢波。然而，大多數(shù)電磁干擾都是脈沖干擾，它們對音頻影響之客觀效果是隨著重復(fù)頻率之增高而增大，具有特定時(shí)間常數(shù)之準(zhǔn)峰值檢波器之輸出特性，可以近似反應(yīng)這種影響。因此在無線廣播頻率領(lǐng)域，CISPR所推薦之電磁兼容性規(guī)范采用準(zhǔn)峰值檢波。由于準(zhǔn)峰值檢波既要利用干擾訊號之幅度，又要反映它之時(shí)間分布，因此其充電時(shí)間常數(shù)比峰值檢波器大，而放電時(shí)間常數(shù)比峰值檢波器小，對不同頻譜段應(yīng)有不同之充放電時(shí)間常數(shù)，這兩種檢波方式主要用于脈沖干擾測試。瞬間變化及重復(fù)頻率很低之脈沖干擾源已成為主流，使用準(zhǔn)峰值檢波器已不能客觀評估此類干擾之特性，軍規(guī)測試EMC對于單一脈沖或重復(fù)頻率很低之脈沖進(jìn)行檢測，常用峰值檢波，由于峰值檢波是要測試出干擾訊號振幅之*大值，故它只取決于訊號之幅度而與時(shí)間無關(guān)，其充電放電時(shí)間常數(shù)比值 TC/TD 要足夠小，通常TC/TD為幾百分之一。平均值檢波主要用來測試窄頻之連續(xù)波、調(diào)諧波干擾，其充放電時(shí)間常數(shù)比值TC/TD為1若是干擾經(jīng)常由許多獨(dú)立之脈沖源產(chǎn)生，而往往是隨機(jī)的，則*好使用均方根檢波器。選用檢波器取決于被測受干擾源之性質(zhì)以及所受保護(hù)之對象，對于同一干擾噪聲用不同檢波器測得之值是不同，而各種檢波器對脈沖干擾之相對響應(yīng)也是不同。但將測試數(shù)據(jù)通過轉(zhuǎn)換后，仍可得出一致之結(jié)果，有些接收機(jī)只有峰值或準(zhǔn)峰值檢波器，此時(shí)只需通過準(zhǔn)峰值或峰值轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，就能滿足不同之測試要求。
頻譜分析儀
頻譜分析儀之檢波器為峰值檢波，因而滿足軍規(guī)EMC測試要求，但不符合歐美EMC商規(guī)及我國電磁兼容性國家標(biāo)準(zhǔn)(CNS13430系列)規(guī)定之極限值測試。為此必須在輸入端配備預(yù)選器(Preselector)以防止混頻器飽和，改善頻譜分析儀之S/N比，提高靈敏度，并且在中頻輸出端配備準(zhǔn)峰值轉(zhuǎn)換器或檢波器。則系統(tǒng)靈敏度、動(dòng)態(tài)范圍也提高，就可以滿足軍規(guī)EMC測試及CISPR標(biāo)準(zhǔn)測試。EMI測試接收機(jī)與頻譜分析儀兩類設(shè)備各有優(yōu)缺點(diǎn)︰測試接收機(jī)之優(yōu)點(diǎn)有測試準(zhǔn)確度高、動(dòng)態(tài)范圍大、頻率分辨率高、靈敏度高、互調(diào)干擾小及有四種基本檢波方式；缺點(diǎn)就是不能像頻譜儀分析儀在很寬之頻率范圍內(nèi)展開觀察，而對被測訊號無法快速進(jìn)行頻譜分析和振幅測試。頻譜分析儀之優(yōu)點(diǎn)是能在很寬廣之頻率范圍內(nèi)觀察而迅速地對被測訊號進(jìn)行頻譜分析和振幅測試、測試設(shè)備相對簡單及測試比較方便；缺點(diǎn)就是測試準(zhǔn)確度相對差一些、頻率分辨率較低、互調(diào)干擾大、選擇性較差及祇有單一峰值檢波方式。EMC測試用天線
電磁兼容性測試頻率范圍從幾10Hz到幾10GHz，在這么寬之頻率范圍內(nèi)作電磁干擾及電磁耐受性測試，所用天線種類繁多，且必須借助各種探測天線把被測場強(qiáng)轉(zhuǎn)換成電壓。電磁兼容性試驗(yàn)中各頻段優(yōu)先使用之天線，包括在150Hz～30MHz采用棒狀與環(huán)路天線，30MHz～300MHz采用偶極與雙錐天線，300MHz～1GHz采用偶極、對數(shù)周期及對數(shù)螺旋天線，1GHz～40GHz采用喇叭天線，這些天線之相關(guān)參數(shù)與理論可參考制造廠商提供天線出廠之?dāng)?shù)據(jù)。電磁兼容性測試用天線具有下列特點(diǎn)︰廣泛的應(yīng)用到寬帶帶天線，為了提高測試速度，不得不采用寬帶帶天線，除非只對少數(shù)已知之干擾頻率點(diǎn)進(jìn)行測試。寬頻頻帶天線在出廠前提供校正曲線，使用時(shí)需輸入此天線因素。天線增益不高，方向性不甚明顯。不少試驗(yàn)用天線都工作在近場區(qū)，測試結(jié)果對測試距離很敏感，為此試驗(yàn)中必須嚴(yán)格按試驗(yàn)規(guī)定進(jìn)行。其次，在近場區(qū)電場、磁場之比(波阻抗)不再是個(gè)常數(shù)，所以有些天線雖然給了電場、磁場之校正系數(shù)，但只有當(dāng)這些天線作遠(yuǎn)場測試時(shí)才有效，測試近場干擾時(shí)，電場與磁場測試結(jié)果不能再按此換算，這是在試驗(yàn)中容易忽略之問題。天線之場強(qiáng)測試動(dòng)態(tài)范圍較寬，應(yīng)根據(jù)測試對象正確選用，電磁兼容性試驗(yàn)之場強(qiáng)相差很大，對強(qiáng)大場強(qiáng)雖然可用衰減器擴(kuò)大天線量測范圍，但應(yīng)以不損壞天線轉(zhuǎn)換器為前提。收、發(fā)天線有時(shí)是不能互易，如同為雙錐天線，收、發(fā)用天線有區(qū)別，收、發(fā)環(huán)路天線也不同，使用時(shí)不能互換。
平行板天線
車輛零組件執(zhí)行電磁場輻射耐受性試驗(yàn)(ISO 11452-6)時(shí)，需要均勻橫電磁波之測量環(huán)境。利用平行板線，在其一端接相應(yīng)之訊號產(chǎn)生器與功率放大器，另一端接匹配負(fù)載，可在兩平行板間產(chǎn)生橫電磁波之行波狀態(tài)(詳見圖 )。當(dāng)兩板間距為d，所加電壓為V時(shí)，平行板之電場強(qiáng)度E為 E = V / d ．．．．（２）平行板線之工作頻率與終端負(fù)載之匹配情況有關(guān)，而且與平行板之間之距離d成反比，距離越大，上限工作頻率越低。隨頻率上升，傳輸訊號之?/4送到平皮間距d時(shí)，平行板在其開放之側(cè)面將產(chǎn)生強(qiáng)烈輻射，以致于影響周圍其它測試設(shè)備之工作，甚至危害試驗(yàn)人員之健康。
因此，當(dāng)其內(nèi)部電場較強(qiáng)時(shí)，應(yīng)將其放在電磁隔離室內(nèi)，或在其開放之側(cè)面布置適當(dāng)之可移動(dòng)吸波材料墻。當(dāng)頻率進(jìn)一步提高時(shí)，板間將出現(xiàn)高次模，使板間電磁場發(fā)生畸變，一般把出現(xiàn)高次模之頻率定為平行板線之上限頻率。當(dāng)待測件置于平行板時(shí)，原來之均勻電場將發(fā)生畸變，為此通常規(guī)定待測件之體積應(yīng)小于兩板中間體積之1/3。與一般采用輻射天線對待測件進(jìn)行電場輻射耐受性試驗(yàn)相比，平行板線有下列優(yōu)點(diǎn)︰可在寬帶段范圍內(nèi)產(chǎn)生平面波場；所有能量集中在平行板間，因而電磁能量利用率高，不需很大瓦特?cái)?shù)之功率訊號放大器就可在板間產(chǎn)生高于25V/m之場強(qiáng)(車輛零組件規(guī)格)；平行板線之造價(jià)與其它產(chǎn)生場強(qiáng)，用以進(jìn)行電磁耐受性試驗(yàn)之方法和裝置相比，成本較低。其主要缺點(diǎn)是︰僅適用于如車輛零組件等小型設(shè)備之試驗(yàn)，對周圍之輻射較為嚴(yán)重，影響監(jiān)測儀器之功能及操作人員之健康。這些缺點(diǎn)限制了應(yīng)用，從1980年以來，平行板線已逐漸被橫電磁波室所取代，但在電磁脈沖(EMP)研究中，仍將其作為場強(qiáng)仿真裝置。
電磁波室 (TEM/GTWM CELL)
電磁波(Transverse Electro Magnetic，TEM)室是利用傳輸線原理，由同軸線演變而來，一種內(nèi)部能傳輸均勻橫電磁波之長方形測試室。它是電子電機(jī)設(shè)備電場輻射耐受性試驗(yàn)之理想裝置，除了可進(jìn)行射頻連續(xù)波耐受性，脈沖波耐受性試驗(yàn)外，還可用于測試電子電機(jī)設(shè)備所產(chǎn)生之輻射干擾，及作為對各種近場測試探夾(如電流注入感應(yīng)器、電壓感應(yīng)器、場強(qiáng)感應(yīng)器等)進(jìn)行校正用之標(biāo)準(zhǔn)場源裝置。圖 為橫電磁波室之示意圖，如圖所示，橫電磁波室由矩形外導(dǎo)體和平板中心接地導(dǎo)電板所構(gòu)成，兩端通過四面尖錐過渡區(qū)與精密50咫冷型同軸連接器連接，接地導(dǎo)電板用絕緣支架固定，將橫電磁波室分成兩部分。待測件之供電系統(tǒng)通過電源濾波器進(jìn)入，長方形橫電磁波室之優(yōu)點(diǎn)是腔體內(nèi)之場強(qiáng)比較均勻，而正方形橫電磁波室之優(yōu)點(diǎn)是在相同可用空間條件下，工作頻率范圍較寬，所需用料省，體積較小。與平行板線相類似，待測件在橫電磁波室占有之空間一般不超過接地導(dǎo)電板到底板間距的三分之一和前后壁板間距的三分之一，橫電磁波室之工作頻率與終端負(fù)載之匹配情況有關(guān)，上限頻率依賴于接地導(dǎo)電板到上下底板間距之尺寸，而且與接地導(dǎo)電板到底板間距d成反比，距離越大，上限工作頻率越低。為了使橫電磁波室之工作頻率提高到1GHz范圍，于是GTEM(Gigahertz TEM)橫電磁波室因應(yīng)而生，它之外型是斜面角錐狀，詳加說明如圖，待測件放置方式與TEM橫電磁波室類似，如圖所示，有各種不同之終端負(fù)載，因?yàn)楣ぷ黝l率與終端負(fù)載之匹配情況有關(guān)，目前歐美EMC商規(guī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用GTEM橫電磁波室來執(zhí)行輻射發(fā)射與輻射耐受性測試。
由于使用測試儀器時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一定電磁干擾，為了保證測試之準(zhǔn)確性，CISPR16要求測試儀器之干擾量至少比待測裝置干擾電壓或電流小20dB，且比允許之干擾量小40dB。測試儀器**度要求為︰電壓測試時(shí)誤差不超過正負(fù)2dB，場強(qiáng)測試時(shí)誤差不超過正負(fù)3dB。測試儀器之屏蔽效益至少要有60dB，測試儀器接入測試系統(tǒng)后，既不應(yīng)改變被測電子電機(jī)設(shè)備之工作狀態(tài)，也不應(yīng)對被測干援源有分壓分流效應(yīng)，測試儀器本身之干擾耐受性應(yīng)遠(yuǎn)低于可能受到之干擾量。常用之電磁干擾EMI(含RE及CE)測試儀器配備有︰
EMI自動(dòng)測試控制系統(tǒng)(電腦及其介面單元)
EMI測試接收機(jī)(或頻譜分析儀)
各式天線(主動(dòng)、被動(dòng)棒狀天線、大小形狀環(huán)路天線、功率雙錐天線、對數(shù)螺旋天線、喇叭天線)及天線控制單元等
電流注入感應(yīng)器(Current Probe)、電壓感應(yīng)器、隔離變壓器
電源阻抗模擬網(wǎng)路(Line Impedance Stabilization Network，LISN)貫穿電容，儲存式示波器，各型濾波器、定向耦合器等
3.電磁耐受性(EMS)測試儀器之基本配備需求常用之電磁耐受性EMS(含RS及CS)測試儀器之基本配備需求有︰
EMS自動(dòng)測試控制系統(tǒng)(電腦及其介面單元)
EMI測試接收機(jī)(或頻譜分析儀)
各式發(fā)射、接收天線
訊號產(chǎn)生器2功率放大器、場強(qiáng)監(jiān)視系統(tǒng)
儲存式示波器，注入隔離變壓器，各型濾波器、定向耦合器
電源阻抗模擬網(wǎng)路，射頻抑制濾波器，光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)
4.簡介常用之EMC測試重點(diǎn)儀器和設(shè)備電磁相容性測試除了通用測試儀器外，還需許多特殊儀器和設(shè)備，下面將簡介一些電流感應(yīng)器、電源阻抗模擬網(wǎng)路、EMI測試接收機(jī)、頻譜分析儀、各式發(fā)射接收天線、平行板線、及TEM/GTEM Cell等橫向電磁波測試室等主要儀器設(shè)備之工作原理和使用特點(diǎn)。
公安機(jī)關(guān)備案號：
