辐射发射(RE)测试是EMC的重要测试项之一,也是问题较多、较不容易通过的项目。不同类型的设备进行辐射发射测试时都需选取相应的产品标准,按照不同的设备等级和分类,来确定被测试设备(EUT)的测量限值和测试需求。该部分文章主要从定义、试验目的、试验设备、试验方法、试验配置等方面展开,
辐射:辐射是能量以电磁波形式由源发射到空间的现象。虽然我们看不到摸不着,但就像空气一样,我们知道它是切实存在的,比如我们日常生活中经常说的手机辐射、电脑辐射等。
辐射发射:辐射发射指电子、电气产品或系统由其内部电路工作时向其周围空间发射的电磁波。这个发射是通过空气作为传播路径而不是导线(包括信号线和电源线),既然称之为发射,那么肯定相对而言在其周围空间就有接收物体或设备存在。辐射的能量如果被其他医用电子设备接收,则可能产生设 备的误操作,进而影响其他设备的工作。
试验目的
辐射发射(RE)试验主要测试电子、电气设备或系统在正常工作时自身对外界的辐射干扰强度,包括来自电路板、机箱、电缆及连接线等所有部件的辐射骚扰。通过将试验测量值与限值比较来判断EUT的辐射发射是否合格,测量值低于限值则PASS,反之则FAIL。大体来讲有三种情况:试验结果良好,即试验数据距限值裕量大;试验结果一般,即试验数据距离限值裕量小;试验结果超标,即限值无裕量。
一般来讲,结果越好相应的成本就越高,但这并不是一个企业老板想要的,因为没有利润最大化,很多国外的产品基本就是卡线过刚好有一点点裕量,而国内的话要么很差(设计开发可能并未考虑,还有试验数据几乎跳出示波器屏幕的惊人情况)
不同类型的产品可能有不同的限值,要结合我们上一篇讲述的产品专用标准或产品类标准来查找确定哦~,,简单的电动机驱动的设备或系统引用GB4343.1,以照明为主要功能的设备或系统引用GB17743,信息技术类的设备或系统引用GB9254,除上述的其他设备或系统引用GB4824。
设备及必备条件
测量接收机:测量接收机是EMI测试中最常用的基本测试仪器,仪器类型包括准峰值测量接收机、峰值测量接收机、平均值测量接收机和均方根值测量接收机。YY0505要求测量接收机测试范围覆盖30MHz—18GHz,具备PK(峰值)、QP(准峰值)、AV(平均值)检波器,测量接收机的几个重要指标分别是:6dB处的带宽、充电时间常数、放电时间常数、临界阻尼指示器的机械时间常数、过载系数。GB/T6113.1规定了频率段范围:
A频段——9~150kHz;
B频段——0.15~30MHz;
C频段——30~300MHz;
D频段——300~1000MHz;
E频段------1GHz以上
对于准峰值测量接收机(包含测试控制系统和计算机软件),要求特性如下
在准峰值测量时,如果想要在某个频率点得到比较稳定的测量值,则测量时间应大于检波器充放电时间和电表机械时间常数之和,并且测量不止一个周期,所以一般准峰值测量时间要求比较长,在实际测量,往往先用峰值进行全频段测量,然后再对接近或超过限值的频率点进行准峰值测量,这么做可以大大节省测量时间。
天线是辐射发射试验的接收装置,由于辐射发射试验频率范围覆盖30MHz—18GHz,所以相应的在不同频率范围段有不同的天线相匹配。
一般当3米法的测试结果和10米法的测试数据不一致时,以10米法的为准,当两个10米法的实验室数据结果有冲突时可以选择开阔场来进行仲裁,但是目前国内开阔场应该只有4个(不对的话欢迎纠正);
电波暗室可以由开阔场地替代:开阔场地至少应该在椭圆范围内没有任何可能反射电磁波的物体。使用开阔场地试验的话,EUT和天线放置于椭圆的两个焦点上,测量接收机则放在椭圆外。测试桌天线架都应是非金属的;地面应铺设金属板或金属栅网,板或网的连接处不应有电不连续点,孔、缝直径小于0.1λ,λ为拟测试的最高频率的波长,对于频率为1GHz,孔、缝直径应小于30mm;开阔场地的环境噪声越小越好,至少应比标准规定的EUT的骚扰限值低6dB。
EUT发出的电磁波将在各个金属面上发生发射和多次反射,故测试天线接受到的场强是直达波和反射波的矢量和,因此天线或者EUT的位置稍有变化,测试结果就会有很大不同,也因此在RE测试中,天线的高度、天线的极化方向以及转台的角度都要不断改变,以期检测到设备辐射的最大点。
测试要素:
场地:开阔场地或半电波暗室;
木桌:0.8米高;
转台:可360度旋转;
天线:选择合适类型,且在1~4米移动,并进行垂直极化和水平极化测试;
宽带天线、同轴电缆、骚扰测量仪组成50Ω匹配传输系统;
测试接收机:准峰值读值,峰值测量;
EUT:处于最敏感状态
曾经我有个困惑,天线为什么要上下移动呢?那我们知道由于EUT的结构,大小等的原因,天线并不能在固定的某一个高度就能接收到所有的EUT的发射最大值,上下扫描,总会探测到一个发射功率最大值,同时转动角度,可以获取到试验的最大值。那么为什么一定要在1m-4m之间而不是1m-5m或者其他的范围呢?当接收天线在1-4m移动时,接收到的场强以驻波形式变化,波峰波谷的高度差约为λ/4,那么为了保证在30MHz时也能找到最大场强,我们可以计算下此时λ=3*10^8/30MHz=10m,λ/4=2.5m,由于桌子本身高0.8m,所以下限设为1m,而上限则为0.8+2.5=3.3m,考虑到天线自身高度,故范围为1-4m
天线的阻抗、同轴电缆的阻抗和干扰测量仪的输入阻抗都应相等,阻抗不匹配将引起反射,形成驻波,影响读数准确性。水平和垂直两种状态都要测量,垂直放置时天线的最低端离地应大于25cm,以免影响天线的性能,采用频谱分析仪设在最大保持方式和对数dB显示方式。
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