電磁兼容測試技術(shù)分析

1、電磁兼容測試技術(shù)分析前 言DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)各式各樣之三C整合系統(tǒng)設(shè)備帶給人類生活無限方便利益, 卻也造成復(fù)雜電磁雜訊環(huán)境。四十年前歐體IEC/CISPR等委員會之電磁相容性(ElectroMagnetic Compatibility, EMC)研究小組有鑒于此電磁雜訊環(huán)境趨勢，發(fā)出 89/336/EEC EMC 指令(及后續(xù)修訂版92/31/EEC，93/68/EEC)，說明電子電機設(shè)備相關(guān)產(chǎn)品必須符合輻射干擾與傳導(dǎo)干擾發(fā)射規(guī)格外，同時陸續(xù)增訂輻射耐受性與傳導(dǎo)耐受性規(guī)格，要求1996年元旦起強制實施，國內(nèi)各類電子電機產(chǎn)品廠商為強化所生產(chǎn)產(chǎn)品符合內(nèi)外銷相關(guān)EMC指令，

2、促使EMC測試場地快速成長，較大規(guī)模之資訊廠都趨向自行籌建EMI (Electromagnetic Interference)除錯場地，加速產(chǎn)品EMC設(shè)計達(dá)到外銷各國相關(guān)EMC需求。然而為了驗證電子電機設(shè)備電磁相容性設(shè)計是否良好，就必須在研發(fā)之整個過程中，對各種電磁干擾源之發(fā)射雜訊、傳輸特性及受干擾設(shè)備能否負(fù)荷耐受性測試，驗證設(shè)備是否符合相關(guān)電磁相容性標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范；找出設(shè)備設(shè)計及生產(chǎn)過程中，在電磁相容性方面之盲點。在客戶安裝和使用設(shè)備時，提供了既真實又有效之?dāng)?shù)據(jù)，因此，電磁相容性測試是電磁相容性設(shè)計所不可或缺之重要環(huán)節(jié)。本文將針對EMC測試最新之軍規(guī)、商規(guī)、車輛規(guī)范等作一比較分析測試方法差異及相

3、關(guān)經(jīng)驗。DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)表一DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)常見美軍軍規(guī), 歐美商規(guī)及車輛用電磁干擾(EMI)測試項目摘要比較DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)表二DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)常見美軍軍規(guī), 歐美商規(guī)及車輛用磁用耐受性(EMS)測試項目摘要比較DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)EMC測試，電磁兼容測試DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)電磁相容性測試范圍與所采用之標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)依據(jù)相應(yīng)之電磁相容性標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，電磁干擾(EMI)及電磁耐受性測試(EMS)在不

4、同頻率范圍內(nèi)，采用不同之方式進(jìn)行。基于任意電子電機設(shè)備既可能是一個干擾源，也可能是被干擾者。因而，電磁相容性測試包含電磁干擾測試(EMI)及電磁耐受性測試(EMS)。由于電磁相容性測試種類太多，實在無法逐一詳細(xì)說明，本文就表及表摘要列舉了幾個典型EMC測試標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范(含常見美軍軍規(guī)、歐美商規(guī)及車輛用EMC標(biāo)準(zhǔn))，在不同頻率范圍中之測試項目，從軍規(guī)EMC標(biāo)準(zhǔn)之演變，就可觀察到歐美商規(guī)EMC標(biāo)準(zhǔn)之趨勢。近年來，車輛工業(yè)界面對二十一世紀(jì)車輛設(shè)計新穎要求，紛紛成立車輛研發(fā)中心，由于國內(nèi)主要汽車制造廠均需符合相關(guān)車輛用EMC標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，因此更需了解比較車輛EMC設(shè)計與測試驗證之方法。DYc安規(guī)與電磁兼容

5、網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)此二表中CE表示可以傳導(dǎo)發(fā)射(Conducted Emission)，CS表示傳導(dǎo)耐受性(Conducted usceptibility)，RE表示輻射發(fā)射(Radiated Emission)，RS表示輻射耐受性(Radiated Susceptibility)。一般電磁干擾(EMI，包括CE及RE)測試主要內(nèi)容有電子電機產(chǎn)品和設(shè)備在各種電磁雜訊環(huán)境中之傳導(dǎo)干擾和輻射干擾發(fā)射量之測試(例如電子電機設(shè)備之交換式電源之脈沖干擾和連續(xù)干擾)及各種訊號傳輸時，干擾傳遞特性之測試(例如如各種傳輸線之傳輸特性和屏蔽效果)。DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)而電磁耐受性(

6、EMS，包括CS及RS)測試主要內(nèi)容則有DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)1.對電場、磁場之輻射耐受性測試DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)2.對電源線、控制線、訊號線、地線等注入干擾之傳導(dǎo)耐受性測試DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)3.對靜電放電和各種暫態(tài)電磁波(突波或電性快速暫態(tài))之耐受性測試DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)EMC測試場地之一般要求DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)如何有效地量測出實際待測產(chǎn)品設(shè)備溢出之雜訊，與產(chǎn)生類似EMI之干擾源，用來驗證待測產(chǎn)品設(shè)備之電磁耐受性，都是EMC工程人員所必須掌握。因此

7、，為了模擬復(fù)雜電磁雜訊環(huán)境及保證EMC測試結(jié)果之重復(fù)性、準(zhǔn)確性和可靠性，EMC測試對環(huán)境有較高之需求，測試場地可分為隔離室(包含 TEM/GTEM Cell等積向電磁波EMC測試室)、電波暗室和室外開放測試區(qū)之場地(open Area Test Site，OATS)等。這些EMC測試場地之功能、建材和限制條件簡述如下DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)就隔離室而言，隔離室之作法一方面是對外來電子電機干擾加以屏蔽，從而保證室內(nèi)電磁雜訊環(huán)境滿足要求，另一方面是對內(nèi)部如天線等發(fā)射源進(jìn)行屏蔽而不對外界造成干擾。DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)MIL-STD-461及其它相關(guān)電磁相容性標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，許多測試項

8、目必須在隔離室內(nèi)進(jìn)行，隔離室為一個由金屬材料做成之六面體，其建材形式為鍍鋅鋼板式、銅網(wǎng)式、多層復(fù)合金板式等等不勝枚舉。影響隔離室性能之主要原因有屏蔽門、屏蔽材料、電源濾波器、通風(fēng)波導(dǎo)、安裝及焊接接縫、接地等。從屏蔽效益來看，鋼板式最好，在10kHz至18GHz頻率范圍，可滿足屏蔽效益80120dB之要求。在使用隔離室進(jìn)行電磁相容性測試時，要注意隔離室之共振及反射。根據(jù)電磁理論，隔離室是一個很大之方形波導(dǎo)共振腔，具有一系列之電磁共振頻率，當(dāng)隔離室發(fā)生共振時，將會影響屏蔽效益及測試結(jié)果，隔離室基本共振頻率公式為：DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng) DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)隔離室D

9、Yc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)式中為共振頻率(MHz)，a，b，c為隔離室之長、寬、高度(公尺)；m，n，p為及正整數(shù)，三者中最多只能一個為零，對于TE波m不能為零，舉例來說，商規(guī)長、寬、高9*6*6立方公尺之隔離室基本TE101波之共振頻率約為30MHz。由式(1)可見，隔離室有許多個共振頻率，當(dāng)隔離室共振時，其屏蔽效益大幅下降，并且會造成很大之測試誤差，因此在進(jìn)行EMC測試時應(yīng)避免這些共振頻率。天線等發(fā)射源將會在隔離室壁面上產(chǎn)生多重反射，從而影響測試結(jié)果，往往誤差大到3040dB，為此在條件許可之各種狀況下，在體積較大之隔離室內(nèi)進(jìn)行測試，同時使待測件在保證入射為平面波之前提下，

10、縮短待測件與接收天線之距離，對于最近之反射路徑，針對反射點局部加貼吸波材料，可以減少反射波。DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)就電波暗室(全電波暗室或半電波暗室)而言，全電波暗室是針對一般隔離室各內(nèi)壁面反射，將會影響測試結(jié)果，因而在六個壁面上，加裝吸波材料而形成之隔離室(為了模擬室外開放測試區(qū)之場地測試，接地地板上不貼吸波材料之電波暗室稱為半電波暗室)。吸波材料一般采用介質(zhì)損耗型(如聚氨脂類之泡沫塑料，亞鐵磁磚等)，為了確保其耐燃燒特性需在碳酸溶液中滲透，吸波材料通常作成圓錐狀、棱角錐狀及方楔形狀，以保持連續(xù)漸變之焦耳阻抗。？軍規(guī)MIL-STD-462D對吸波材料之最小吸收量有所規(guī)定

11、，即頻率80MHz250MHz至少6dB，頻率大于250MHz則至少10dB以上。而為了保證內(nèi)部測試場之均勻，吸波體之長度相對于隔離室工作頻率下限，所對應(yīng)之波長要足夠長(1/4波長效果較好)，吸波體之體積也會限制吸波材料之有效工作頻率(一般在30MHz以上)減小了隔離室之有效空間，電波暗室之屏蔽效益要求與隔離室相同。此外，商規(guī)EMC測試對電波暗室之場地衰減 (Site Attenuation，SA) 規(guī)定NSA (Normalized SA)要在理論值±4dB之范圍；對電波暗室內(nèi)部測試場強之均勻度，則要求執(zhí)行16點場強之均勻度校正試驗，此試驗之測試方法詳加說明如圖，發(fā)射天線與待測場強

12、之均勻面(1.5m×1.5m)相距3公尺，16點均勻面正方形(4點×4點，點距0.5m)場強之均勻度，至少要求其中12點 (75%) 要符合規(guī)格需求，這種測試方法與1993年版之軍規(guī)MIL-STD-462D要求相當(dāng)就室外開放測試區(qū)之場地(OATS)而言，開放測試區(qū)之場地通常用于精確測量待測件之發(fā)射極限值，OATS要求平坦開闊，遠(yuǎn)離建筑標(biāo)地、塔臺、電線、樹林、地下電纜和金屬管道，環(huán)境電磁干擾背景要很小(如一般電磁相容性標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求至少低于允許之極限值6dB)，接地地板可為鋼板或其他低阻金屬結(jié)構(gòu)，場地尺寸在不同之EMC標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求不盡相同。 EMC測試所需基本儀器之要求及其

13、配備DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)在前節(jié)所述EMC測試場地執(zhí)行EMI/EMS測試時，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。DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)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

14、為頻譜分析儀或EMI測試接收機、場強監(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。DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)、電磁干擾EMI測試所需儀器之基本配備需求 DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)由于使用測試儀器時也會產(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。測試儀器精確度要求為電壓測試時誤差不超過正負(fù)2dB，場強測試時誤差不超過正負(fù)3dB。測試儀器之屏蔽效益至少要有60dB，測試儀

15、器接入測試系統(tǒng)后，既不應(yīng)改變被測電子電機設(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DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)EMI自動測試控制系統(tǒng)(電腦及其介面單元)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)EMI測試接收機(或頻譜分析儀)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)各式天線(主動、被動棒狀天線、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DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)電流注入感應(yīng)器(Current Probe)、電壓感應(yīng)器、隔離變壓器DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)電源阻抗模擬網(wǎng)路(Line Imp

16、edance Stabilization Network，LISN)貫穿電容，儲存式示波器，各型濾波器、定向耦合器等DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)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DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)EMS自動測試控制系統(tǒng)(電腦及其介面單元)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)EMI測試接收機(或頻譜分析儀)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)各式發(fā)射、接收天線DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)訊號產(chǎn)生器、功率放大器、場強監(jiān)視系統(tǒng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)儲存式示波器，注入隔離變壓器，各型濾波器、定向耦合器DYc安規(guī)與電磁兼容

17、網(wǎng)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)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)4.簡介常用之EMC測試重點儀器和設(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、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。DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)電流感應(yīng)器DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)電流感應(yīng)器是引用荷爾效應(yīng)(Hall effect)，從流動導(dǎo)線之電流穿過電流感應(yīng)器產(chǎn)生磁場，執(zhí)行CE10

18、1/CE102等傳導(dǎo)干擾測試時，利用電流感應(yīng)器來感應(yīng)偵測導(dǎo)線所溢放射出之雜訊。DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)電源阻抗模擬網(wǎng)路(LISN)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)電源阻抗模擬網(wǎng)路是一種耦合電路，主要用來提供干凈之DC/AC電源品質(zhì)，阻擋待測件雜訊回饋至電源及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，電源阻抗模擬網(wǎng)路(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

19、作測試。DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)EMI測試接收機DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)EMI測試接收機是EMC試驗中最常用之基本測試儀器，EMI測試接收機實際上是含高頻選頻放大之超外差接收機，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試接收機之頻率響應(yīng)特性要求，按CISPR16規(guī)定，測試接收機應(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，

20、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所推薦之電磁相容性規(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，又要反映它之時間分布，因此其充電時間常數(shù)比峰值檢波器大，而放電時間常數(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最大值，故它只取

21、決于訊號之幅度而與時間無關(guān)，其充電放電時間常數(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，其充放電時間常數(shù)比值TC/TD為1。DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)若是干擾經(jīng)常由許多獨立之脈沖源產(chǎn)生，而往往是隨機的，則最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，對于同一干擾雜訊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，有些接收機只有峰值或準(zhǔn)峰值檢波器，此時只需通過準(zhǔn)峰值或峰值轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，就能滿足不同之測試要求。DYc安規(guī)與電磁

22、兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)頻譜分析儀DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)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)及我國電磁相容性國家標(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。DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)EMI測試接收機與頻譜分析儀兩類設(shè)備各有優(yōu)缺點測試接收機之優(yōu)點有測試準(zhǔn)確度高、動

23、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、選擇性較差及只有單一峰值檢波方式。EMC測試用天線DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)電磁相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轉(zhuǎn)換成電壓。電磁相

24、容性試驗中各頻段優(yōu)先使用之天線，包括在150Hz30MHz采用棒狀與環(huán)路天線，30MHz300MHz采用偶極與雙錐天線，300MHz1GHz采用偶極、對數(shù)周期及對數(shù)螺旋天線，1GHz40GHz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資料。電磁相容性測試用天線具有下列特點廣泛的應(yīng)用到寬頻帶天線，為了提高測試速度，不得不采用寬頻帶天線，除非只對少數(shù)已知之干擾頻率點進(jìn)行測試。寬頻頻帶天線在出廠前提供校正曲線，使用時需輸入此天線因素。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，為此試驗中必須嚴(yán)格按試驗規(guī)定進(jìn)行。其次，在近場區(qū)電場、磁場

25、之比(波阻抗)不再是個常數(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)場測試時才有效，測試近場干擾時，電場與磁場測試結(jié)果不能再按此換算，這是在試驗中容易忽略之問題。天線之場強測試動態(tài)范圍較寬，應(yīng)根據(jù)測試對象正確選用，電磁相容性試驗之場強相差很大，對強大場強雖然可用衰減器擴(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，使用時不能互換。DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)EMC測試，電磁兼容測試DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)平行板天線DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼

26、容網(wǎng)車輛零組件執(zhí)行電磁場輻射耐受性試驗(ISO 11452-6)時，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，平行板之電場強度E為 E = V / d （）DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)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，平行板在其開放之側(cè)面將產(chǎn)生強烈輻射，以致于影響周圍其它測試設(shè)備之工作，甚至危害試驗人員之健康。DYc安規(guī)與電磁

27、兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)因此，當(dāng)其內(nèi)部電場較強時，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)之可移動吸波材料墻。當(dāng)頻率進(jìn)一步提高時，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，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相比，平行板線有下列優(yōu)點可在寬頻段范圍內(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，不需很大瓦特數(shù)之功率訊號放大器就可在板間產(chǎn)生高于25V/m之場強(車輛零組件規(guī)格)；平行板線之造價與其它產(chǎn)生場強，用以進(jìn)行電

28、磁耐受性試驗之方法和裝置相比，成本較低。其主要缺點是僅適用于如車輛零組件等小型設(shè)備之試驗，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，仍將其作為場強模擬裝置。DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)橫電磁波室 (TEM/GTWM CELL)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)橫電磁波(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。它是電子電機設(shè)備電場輻射耐受性試驗之理想裝

29、置，除了可進(jìn)行射頻連續(xù)波耐受性，脈沖波耐受性試驗外，還可用于測試電子電機設(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)點是腔體內(nèi)之場強比較均勻，而正方形橫電磁波室之優(yōu)點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

30、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，因為工作頻率與終端負(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。 DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)典型

31、軍規(guī)、商規(guī)之電磁相容性測試DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)無論是美軍軍規(guī)、歐美商規(guī)或車輛用電磁相容性測試標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，都對EMI/EMS各類試驗，就儀器之配備、場地布置、試驗步驟、連接方式等都有嚴(yán)格之規(guī)定，試驗時應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)格要求執(zhí)行。由表及表 摘要得知電磁相容性測試種類太多，實在無法逐一詳細(xì)說明，因此下面列舉了幾個典型CE、RE、CS及RS等EMC測試之試驗方法。DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)電源線傳導(dǎo)干擾發(fā)射測試(Conducted Emission，CE)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)參考規(guī)格MIL-STD-461D/462D，CE102(10kHz

32、10MHz)，規(guī)格極限如圖7DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)FCC Part 15 （450kHz30MHz）DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)CISPR Pub 22（150kHz30MHz）DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)從規(guī)格極限圖就可知道以上各種CE規(guī)格之差異，實際擺設(shè)、電纜、引線和接地平板間之最小間隔亦有些差異，其中細(xì)節(jié)相關(guān)規(guī)格皆有闡述。DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)電源線傳導(dǎo)干擾測試目的待測件所有適用于上列參考規(guī)格之頻率范圍內(nèi)交直流電源輸入和輸出線(包括設(shè)備內(nèi)部不接地之中線)之傳導(dǎo)干擾測試。DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

33、電源線傳導(dǎo)干擾測試所需配備如圖所示，以CE102為例，電纜、引線和接地平板間之最間隔為5cm，從待測件LISN或到貫穿電容之電源線長度不超過2cm，待測設(shè)備之每條電源線，從導(dǎo)線分界處到LISN或貫穿電容器之長度是2m，根據(jù)測試系統(tǒng)之靈敏度及寬頻帶測試要求選用阻抗匹配變換器和濾波器。電源線傳導(dǎo)干擾測試步驟將電流探夾沿每根電源線之導(dǎo)線分界處到LISN或貫穿電容器之線段上移動，以使頻譜分析儀或測試接收機之讀數(shù)最大，并記錄讀數(shù)，所得結(jié)果與規(guī)格極限圖比較即可知道是否合格。DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)電場輻射干擾發(fā)射測試(Radiated Emission，RE)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DY

34、c安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)參考規(guī)格MIL-STD-461D/462D，RE102（10kHz18GHz）DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)FCC Part 15（30MHz1GHz）DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)CISPR Pub 22（30MHz1GHz）DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)電場輻射干擾測試目的測試電子電機、電氣和機電設(shè)備及其組件所輻射之電磁發(fā)射，包括來自所有組件、電纜及連接線上之雜訊發(fā)射。它適用于發(fā)射機之基本波發(fā)射、假電訊發(fā)射、振蕩器發(fā)射及寬頻帶發(fā)射，但不包括天線之輻射發(fā)射與交連導(dǎo)線上之電場輻射。DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)電場輻射干

35、擾測試所需配備如圖所示，按照待測件之性質(zhì)，可分為桌上型配備及落地型配備。以CISPR Pub 22之開放空間測試為例，旋轉(zhuǎn)臺上木桌高度80公分，天線與待測件距離10m，在1m至4m間升降天線，同時待測件應(yīng)在轉(zhuǎn)臺上旋轉(zhuǎn)，找出最大輻射點。對不同頻率，選擇相應(yīng)之測試天線，以上電場輻射試驗亦可在隔離室內(nèi)進(jìn)行之。DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)傳導(dǎo)耐受性測試(Conducted Susceptibility，CS)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)參考規(guī)格MIL-STD-461D/462D，CS102(10kGHz10MHz)IEC 1000-4-6(150kHZ30MHz)DYc

36、安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)傳導(dǎo)耐受性測試如圖10示，以IEC1000-4-6為例，RF電壓直接注入電源線或訊號線，試驗水準(zhǔn)有三種1、3及10V；頻率范圍是150kHz80MHz，使用耦合去耦合網(wǎng)路，可加振幅調(diào)變。DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)電場輻射耐受性測試(Radiated Susceptibility，RS)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)參考規(guī)格MIL-STD-461D/462D，RS103(10kHz18GHz)，IEC 1000-4-3(80MHz1GHz)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)電場輻射耐受性測試如圖11 所示，以IEC1

37、000-4-3為例，測試設(shè)備對于規(guī)定頻譜成分和規(guī)定強度之電場輻射場之耐受性。RF訊號經(jīng)由天線輻射RF功率，對試件產(chǎn)生干擾，干擾頻率范圍在80MHz1GHz，試驗水準(zhǔn)分1V/m，3V/m，10V/m；試驗方向包括前、后、左、右(上、下)，使用無電波反射室(需符合16點均勻場之規(guī)定)，試件至天線距離3米，可加振幅調(diào)變。 DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)電場輻射耐受性測試(橫電磁波室法，10kHz200MHz)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)參考規(guī)格ISO 11452-3(10kHz200MHz)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)橫電磁波室法電場輻射耐受性測試以IS

38、O 11452-3為例，如圖12所示，使設(shè)備盡可能置于接近地電位處，待測件尺寸最好符合三分之一原則，連接線和電源線保持在底板上面46cm處。待測件應(yīng)在它直立位置之兩個方向上進(jìn)行測試，一個方向使設(shè)備前面板，沿著橫電磁波室長度方向。另一個方向使設(shè)備之前面板，對著錐形過渡段方向。設(shè)定對待測件耐受性之頻率和最小場強或按規(guī)定之極限值作耐受性試驗，試驗頻率不應(yīng)超出正常之工作頻率范圍。DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)其他較常用之電磁耐受性測試DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)DYc安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)靜電放電耐受性測試(ESD)參考規(guī)格IEC 1000-4-2 (如圖13所示靜電放電波形)，模擬人體所帶靜電對產(chǎn)品之影響。試驗點包括所有接觸面(如圖14所示)，空氣放電加至15kV，接觸放電加至8kV(含垂直與水平耦合)，試驗次數(shù)分正負(fù)極性，至少各放電10次，試驗間隔一般約1秒鐘，靜電放電測試前后要同時監(jiān)測待測件功能是否正常，以判定是否合格。電性快速暫態(tài)耐受性測試(EFT/Burst