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常用的EMC測試儀器簡介

作者: 時間:2010-06-11 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

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。

電源阻抗模擬網(wǎng)路(LISN)
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,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
EMI測試接收機是試驗中最常用之基本測試,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之通行頻帶,并對訊號進行功率放大?;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,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)范採用準(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)測試對于單一脈沖或重復(fù)頻率很低之脈沖進行檢測,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。
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。

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)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。
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、選擇性較差及祇有單一峰值檢波方式。
EMC測試用天線
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。電磁相容性試驗中各頻段優(yōu)先使用之天線,包括在150Hz~30MHz採用棒狀與環(huán)路天線,30MHz~300MHz採用偶極與雙錐天線,300MHz~1GHz採用偶極、對數(shù)週期及對數(shù)螺旋天線,1GHz~40GHz採用喇叭天線,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,不得不採用寬頻帶天線,除非只對少數(shù)已知之干擾頻率點進行測試。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)定進行。其次,在近場區(qū)電場、磁場之比(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。

平行板天線
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,另一端接匹配負載,可在兩平行板間產(chǎn)生橫電磁波之行波狀態(tài),平行板線之工作頻率與終端負載之匹配情況有關(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。
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)面佈置適當(dāng)之可移動吸波材料墻。當(dāng)頻率進一步提高時,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。與一般採用輻射天線對待測件進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,用以進行電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。

橫電磁波室 (TEM/GTWM CELL)
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置,除了可進行射頻連續(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)進行校正用之標(biāo)準(zhǔn)場源裝置。
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載,因為工作頻率與終端負載之匹配情況有關(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。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/260991.htm


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