CISPR16-2-3

CISPR16-2-3 / GB/T6113-203 无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范 第2-3部分：无线电骚扰和抗扰度测量方法 辐射骚扰测量 Specification for radio disturbance and immunity measuring apparatus and methods—Part 2-3: Methods of measurement of disturbances and immunity—Radiated disturbance measurements

测量的一般要求和条件

概述

无线电骚扰的测量应满足: a )具有可重复性, 例如与测量地点、环境条件, 尤其是与环境噪声无关。 b )无相互作用, 例如 EUT 与测量设备之间 的连接应既不影响 EUT 的功能, 也不影响测量设备的准确度。

如按以下条件, 可能会满足上述要求: a )在所需测量的电平上要有足够的信噪比, 例如在有关骚扰限值的电平点上。 b )对测量装置、 EUT 的运行条件和终端接法都做出 明确规定。

非EUT产生的骚扰

概述

涉及环境噪声的测量, 信噪比应满足下列要求, 若环境噪声超过所要求的电平, 则应把它记录在试验报告中。

符合性试验

试验场地应能够将EUT的各种发射从环境噪声中区分出来,环境噪声电平比所需测量电平最好低20dB,但至少要低6dB。对于环境噪声电平比测量电平低6dB的情况,测得的EUT骚扰电平可能比实际值最多高3.5 dB。可以将EUT放入测试场地且不通电测量环境电平,来确定存在环境电平时的场地适用性。

当按照限值进行符合性评估时, 环境噪声电平比限值低不足6dB ,只要环境电平和骚扰源发射电平合成的结果不超过规定的限值, 此时EUT被认为满足限值要求。更多关于存在环境噪声下的发射测量的内容参见附录A

连续骚扰的测量

窄带连续骚扰

接收机应保持调谐在要考察的离散频率点上, 如果频率发生波动则要重新调谐。

宽带连续骚扰

为了评价电平不稳定的宽带连续骚扰, 应找出 最大的可复现的测量值, 见 6.5.1 。

频谱分析仪和扫频接收机的应用

频谱分析仪和扫频接收机也可用于骚扰测量, 尤其是为了缩短测量时间。 然而, 对于这些仪器的某些特性应给予特殊的考虑, 包括过载、线性度、选择性、脉冲响应、扫频速率、信号捕捉、灵敏度、幅度准确度以及峰值检波、平均值检波和准峰值检波。 这些特性的要求参见附录 B

EUT的布置和测量条件

EUT的一般布置

概述

除非产品标准中另有规定,EUT应按如下章节配置。

EUT的安装、布置和运行应与典型应用情况相一致。测试布置尽可能的按照制造商规定或推荐的安装条件下执行。如果可能,测试布置应是典型的正常安装条件。应将接口电缆、负载或装置与EUT中的每一种类型的接口端口中至少一个端口相接,应尽可能按设备实际应用中的典型情况端接每一根电缆。

如果存在同一类型的多个接口 , 依据预测试的结果, 可能有必要对 EUT 添加互连电缆、负载或装置。 一般来说同一类型的端口 连接一根电缆或电线就足够了, 若 EUT 仍然满足要求, 可增加相同类型的线缆的数量应受到以下条件的限制: 再增加线缆不明 显影响骚扰电平的大小, 即变化小于 2 dB 。 有关端口 的配置和负载的选择理由 应在试验报告中注明。

互连电缆应符合具体设备要求中所规定的型号和长度。如果所规定的长度是可变的,则应选用会产生最大发射的长度。 如果在测试中使用了屏蔽的或者特殊的电缆以满足限值的要求,则应在使用说明书中注明建议使用这种电缆。

电缆的超长部分应在电缆的中心附近折叠后捆扎起来, 折叠长度为0.3 m~0.4 m , 如由于电缆体积过大或不易弯曲而无法这样做, 则应在测试报告中准确地注明对电缆超长部分所作的处理。

在 EUT 评估结果中, 每一种类型使用一个模块的评估结果可适用于同类型多个模块, 因为实验表明,相同模块产生的干扰几乎不会叠加。但是本章规定的2 dB条件应满足。

任何一组测试结果都应附有关于电缆和设备方位的完整说明, 以便使测试结果可以重现。如果为了满足限值要求有特定的使用条件, 这些条件应有详细记录, 例如电缆长度、电缆类型、屏蔽和接地。并且这些条件应在提供给用户 的使用说明中注明。

对于通常带有多个模块(抽屉单元、插卡、底板等)的设备应按典型应用中的模块数目和组合情况进行试验,若EUT仍然满足要求, 则增加的相同类型的电路板或插卡的数量应按以下条件限制:再增加电路板或插卡不明显影响骚扰电平的大小, 即变化小于2dB。选择模块的数量和类型的理由应在实验报告中注明。

由数个独立单元组成的系统应按最小的、有代表性的配置来组合。试验配置中所包含单元的数量和组合通常应能代表典型系统所使用的那种配置。选择单元的理由应在试验报告中注明。

在 EUT 里的每一个被评定的设备中, 应确保每种类型的模块有一个处于工作状态, 而对于 EUT系统而言, EUT 应包括系统配置中可能包含的每种类型的设备各一个。

EUT 相对于参考接地平板的位置应与实际使用相符合。因此,落地式设备应放在参考接地平板上, 并与参考接地平板绝缘;台式设备应放在非导电的桌子上。

被设计为墙壁上使用的设备(壁挂式)和吸顶式(悬挂式)应按台式设备进行试验。设备的朝向应与正常使用情况相一致。

上述类型设备组合在一起的设备也应采用与正常使用情况相一致的布置。被设计成台式和落地式两用的设备应按台式设备进行试验, 除非其典型的安装形式为地面放置,则应采用落地式布置。

对于一端与EUT连接而另一端没有与其他单元或外围设备连接的信号电缆应端接正确的阻抗,该阻抗由产品标准中定义。

与试验区域以外的辅助设备相连的电缆或其他的连接线应垂落到地,然后再走线至它们离开试验空间的位置。

外围设备应按正常的安装方法进行布置。如果这意味着外围设备也需要安装在试验现场, 则应按照适用于 EUT 的同样条件(例如, 到接地平板的距离; 如果是落地式设备,则是绝缘垫的厚度; 电缆的布置等)对其进行布置。

CISPR16-2-3骚扰类型

由于物理和生理心理上的原因, 在测量和评定无线电骚扰时,依据骚扰频谱的分布情况、测量接收机带宽、骚扰持续时间、发生率以及骚扰影响的程度,骚扰可分为以下三类:

a )窄带连续骚扰: 一种离散频率的骚扰,例如: 应用射频能量的工、科、医( ISM )设备所产生的基波及其谐波,构成其频谱的只是一些单根谱线, 这些谱线的间隔大于测量接收机的带宽。以致在测量中与下述 b )相反,只有一根谱线落在带宽内。

b )宽带连续骚扰: 通常由诸如带换向器的电机的重复脉冲产生的骚扰。它们的重复频率低于测量接收机的带宽, 以致在测量中不止一根谱线落在带宽内。

c )宽带断续骚扰:由机械的或电子的开关过程产生的骚扰, 例如由重复率低于1Hz(喀呖声率小于30/min)的温度自动调节器或程序控制器产生的骚扰。对于一些孤立(单个)脉冲,b)和c)的频谱具有连续频谱的特点,对于重复脉冲,它具有不连续频谱的特点。两种频谱的特点在于其频率范围宽于 CISPR16-1-1 中规定的测量接收机的带宽。

CISPR16-2-3检波器的功能

根据骚扰的类型, 测量时可使用带有如下检波器的测量接收机: a )AV平均值检波器: 通常用于窄带骚扰和窄带信号的测量,特别适用于窄带骚扰和宽带骚扰的鉴别。 b )QP准峰值检波器: 用于宽带骚扰的加权测量,以评价骚扰对无线电听众的影响,但也能用于窄带骚扰的测量。 c )RMS均方根 - 平均值检波器:用于宽带骚扰的加权测量,以评价脉冲骚扰对数字无线通信服务的影响,也用于窄带骚扰的测量。 d )PK峰值检波器: 可用于宽带骚扰和窄带骚扰的测量。CISPR16-1-1中规定了带有这些类型的检波器的测量接收机。

现场测量(9 kHz~18 GHz）

现场测量的适用性和准备

现场测量可用于研究特定位置骚扰的问题,例如, 当怀疑电气设备干扰到附近的无线电信号接收时。如果由于技术原因无法在标准试验场地进行辐射发射测量, 而相关的产品标准允许, 则现场测量也可用于符合性评估。由于EUT太大、太重等技术原因, 或者EUT布置费用太高等其他原因, 也允许进行现场试验。同一型号的EUT在不同场地的现场测量结果与标准试验场测得的结果通常是不同的,因此现场测量不能用于型式试验。

注: 一般来说,由于现场环境中导电结构(或多或少影响了环境电磁场)与测量天线/EUT间的相互的耦合造成的缺陷使现场测量不能完全替代GB /T6113.104 — 2016中规定的适宜的测量场地(开阔测试场或或其他替换场地,例如(半)电波暗室)。

EUT通常由一个或多个装置和/或系统组成, 或是成套设备的一部分,或与成套设备连接。EUT连接外围各部分的边界通常作为确定测量距离的参考点。在某些产品标准中, 将商业园区或工业园区的外墙或边界作为参考点。

初步试验用以从环境信号中识别EUT中潜在骚扰源(例如, 振荡器) 的骚扰场强的频率和幅度。

对于这些测量, 推荐使用频谱分析仪替代接收机, 这样可进行大量的频谱分析, 附录E中给出了使用频谱分析仪进行符合性试验的适用性测定。

推荐将电流探头放在连接线缆上或将近场探头或测量天线放置在靠近EUT处, 来确定骚扰信号的频率和幅值。

若可能, 应在EUT产生最高骚扰场强的运行模式下, 对选定的频率进行测量。后续测量也应在EUT的这些运行模式下进行。

当EUT是设备的一部分且不能独立于其他设备运行, 很难找到产生最大骚扰的条件。对于某些设备及其运行模式, 运行状况(尤其是周期性运行的设备) 可能与时间相关。此时选定的观察周期应足够长以保证达到产生最大骚扰的条件。

在近似相同的测量距离上围绕EUT对每一个被选频率进行测量, 以确定最大骚扰场强产生的方向。应至少测量EUT三个不同方向产生的骚扰。在每个频率上的最终骚扰场强测量时应考虑当地的环境条件,并在产生最大骚扰场强的方向上(频率不同方向可能不同) 进行测量。应分别在天线水平极化和垂直极化下测量最大骚扰场强。如果被测骚扰场强与环境电平之比小于6 dB,可参照附录A的方法进行测量。

现场测量(9 kHz~30 MHz）频率范围内的场强

测量方法

磁场骚扰场强应在 EUT 产生最大骚扰场强的运行模式下在最大辐射方向上测量。 水平极化骚扰场强应使用GB/T6113.104 — 2016中4.3.2规定的环天线, 在标准测量距离dlimit下测量, 天线高度为1m (地面与天线最低部分间的距离),旋转天线以确定最大骚扰场强。

在任意布置的方向上测量最大骚扰场强, 应将天线定位在三个正交方向上, 被测的场强由下式计算:

当给出了E场的等效限值,而被测场强为磁场分量, H场强可以通过自由空间阻抗377Ω转化为对应的E场强, 即将H场强的读数乘以377。H场强由下式给出:

当限值为磁场强度时, H 场强值可直接应用。 如果天线不能在三个正交方向上测量,为了测量到最大骚扰场强, 可以手动旋转天线至最大读数的方向。

非标准距离测量

如果无法在产品或通用标准上规定的标准测量距离 d limit 进行测量,那么应在最大辐射方向上, 在小于或大于标准测量距离的位置进行测量。如果无法在标准距离测量,应至少在大于或小于标准测量距离的三个不同测量距离上测量。

测量结果(用dB表示)作为测量距离的函数在对数坐标上描点。用一条线连接测量结果。这条线表示场强随距离的增加而减小,可用此线确定其他测量距离上的骚扰场强,例如,标准距离处的场强。

现场测量（above 30 MHz）范围的场强

现场测量（30 MHz以上频率）范围的场强

测量方法

骚扰场强应在 EUT 产生最大骚扰场强的运行模式下和在 EUT 最大辐射方向 的标准距离位置上测得。应尽可能使用宽带天线在 1 m~4 m 高度范围测量水平极化和垂直极化的骚扰场强的最大值。测得的最大值即为测量值。

推荐使用双锥天线测量200MHz以下频段, 使用对数周期天线测量200MHz以上频段。测量天线与附近任意金属物体(包括线缆)的距离应大于2m。

非标准测量距离

在产品标准或通用标准中规定了 标准测量距离 d std 。 如果不能在标准测量距离测量, 应按照条款在不同的测量距离上测量骚扰场强。 每次测量都应进行天线高度扫描, 在对数坐标上被测场强是测量距离的函数, 因此可以按照 7.7.2.2 通过描点确定标准距离 d std 上的骚扰场强。如果测量距离处受限于建筑物的外墙或边界, 因而不能在不同距离进行测量, 可用式( 14 )将测量结果转换为标准距离的场强:

式中: E std———标准距离上的场强, 单位为分贝 微伏每米[ dB ( μ V / m )], 用于与发射限值比较;

E meas———测量距离处的场强, 单位为分贝 微伏每米[ dB ( μ V / m )]; d meas———测量距离, 单位为米( m ); d std———标准测量距离, 单位为米( m ); n 取决于测量距离 d meas , 如下:

• 若 30 m≤ d meas n =1 ;
• 若 10 m≤ d meas <30 m n =0.8 ;
• 若 3 m≤ d meas <10 m n =0.6 。

注: n <1 适用于测量距离与到 EUT 的距离不同的情况。 测量距离不能小于 3 m 。 如果不能在不同距离测量, 和因测量距离未涉及建筑物的外墙或边界而不能使用式( 14 ), 则通过测量辐射骚扰功率来确定场强(见 7.7.4 )。

用替换法进行骚扰有效辐射功率的现场测量

一般测量条件

若EUT可以关闭且EUT可以被移除和替代,则使用替换法没有附加条件。

若EUT不能被移除且其前表面为大的平面, 应考虑到此表面对替换法的影响[见式( 14 )]。 如果测量方向上EUT的前表面不平,无需考虑因此引起的附加的测量不确定度。

若EUT不能关闭, 只要EUT在特定频率点的骚扰场强比其邻近频率的场强至少高20dB(邻近频率指在一个或两个接收机 IF带宽内的频率),就仍可以在邻近频率上用替换法测量辐射功率,选择频率时应尽可能考虑可能对无线电业务的骚扰。

30 MHz~1 000 MHz 频率范围

测量距离

所选的测量距离应满足远场条件。 如果满足以下条件, 则被认为满足远场条件, 见式( 15 ):

• d > λ /( 2π ); 且
• d ≥2× D2 /λ

式中: d———测量距离, 单位为米( m ); D———包括线缆在内的 EUT 最大的尺寸, 单位为米( m ); λ———波长, 单位为米( m )。 或者如果测量距离 d ≥30 m , 也认为满足远场条件。 在远场条件下, 式( 14 ) 中 的系数 n 假定为 1 。 如果选定的测量距离较短, 可通过 7.7.3.2 提到的程序验证场强与距离成反比以 确认此假定的有效性。 若由于客观条件需要缩短测量距离, 应给予说明。

测量方法

有效辐射骚扰功率应在EUT产生最大骚扰场强模式下的最大辐射方向上测量。按照 7.7.4.2.1 选取测量距离, 应尽可能地在1m~4m范围内改变天线的高度确定所选频率点的最大骚扰场强。 有效辐射骚扰功率的测量应按照步骤 a )~g)进行: a )EUT 应被断开并移除。 用半波偶极子天线或其他具有类似辐射特性的天线(增益为 G ) 替代。若移除 EUT 是不现实的, 则应将半波或宽带偶极子天线(频率低于 150 MHz 时 EUT 耦合最小)放在靠近 EUT 的位置。 天线与 EUT 的距离不超过 3 m 。 b )信号发生器给半波(或宽带)偶极子发送与 EUT 运行时发射频率相同的信号。 c )半波偶极子(或宽带天线)的位置和极化方向应使接收机能接收到最大场强。如果EUT未被移除,若可能,关闭EUT, 将偶极子在距EUT不超过3m的范围内移动。 d )改变信号发生器输出 的功率, 直至测量接收机的读数与所测 得的 EUT 的最大骚扰读数相同为止。 e )如果EUT的前面为一个大的平面(例如,一个带有有线电视网络的建筑物),替代天线(半波偶极子)放置在此平面 (建筑物前壁)前约1m 处。替代的位置应选择在虚拟替代天线和测量天线的连线垂直于建筑物表面。 f )改变接收天线的高度、极化方向和半波偶极子(或宽带天线)到平面的距离, 使接收机接收到最大场强。 g )信号发生器的功率按照 d )进行变化。 对于被移除的 EUT , 或者无法移除的 EUT [分别见步骤 a )和步骤 c )], 信号发生器功率 P G 加上发 射天线相对半波振子天线的增益 G 等于要测量的有效辐射骚扰功率 P r , 如式( 16 )。 P r = P G + G …………………………( 16 )

当 EUT 在假想的平面(例如, 电信交换大楼) 内, 放置在此表面前的偶极子天线的增益将增加, 有效辐射功率由 式( 17 )给出 : P r = P G + G +4 dB…………………………( 17 ) 式中: P r ———单位为分贝 皮瓦[ dB (pW)]; P G ———单位为分贝 皮瓦[ dB (pW)]; G———单位为分贝 ( dB )。 有效辐射骚扰功率可用于计算在标准测量距离d std处的骚扰场强。自由空间场强E free可由式( 18 )计算。 …………………………( 18 )

式中: E free ———单位为微伏每米( μ V / m ); P r———单位为皮瓦(pW); d std ———单位为米( m )。

如果要将式( 18 )计算得到的自由空间场强与标准测量场地骚扰场强限值比较, 应考虑到由于地面反射, 在标准场地测量的场强幅度高于式( 18 )得到的自由空间场强大约 6 dB 。考虑此增量修改式( 18 )。 因此可用式( 19 )计算垂直极化方向上标准距离处的骚扰场强:

E std = P r -20lg d std +22.9…………………………( 19 )

由 于 160 MHz 频率以下水平极化方向上的最大场强不是在标准试验场地测量, 因 此 6 dB 系数应

修正如式( 20 ):E std = P r -20lg d std +16.9 + ( 6 - C c )…………………………( 20 )

式中: E std ———单位为分贝 微伏每米[ dB ( μ V / m )]; f———测量频率; d std ———单位为米( m ); C c———水平极化修正系数(见表 6 )。假定辐射源高度为 1 m 。

这种骚扰场强的测量方法主要用于测量天线和 EUT 之间有障碍物的情况。

表 6 作为 频率的函数水平极化修正系数

表 6 作为 频率的函数水平极化修正系数

f MHz	30	40	50	60	70	90	100	120	140	160	180	200	750	1000
C cdB	11	10.2	9.3	8.5	7.6	5.9	5.1	3.4	1.7	0	0	0	0	0

1 GHz~18 GHz 频率范围

测量距离

测量距离的选择应满足远场条件。用双脊波导喇叭天线或对数周期天线测量得到的辐射骚扰功率与距离的函数来验证远场条件。若测量距离等于或大于转折距离, 则满足远场要求。转折距离由图22的转折点确定。对测量结果进行描点, 两条间距5 dB的平行线应包括尽可能多的测量结果。转折点前为横线, 转折点后的辐射功率随距离增加而下降,斜率为20 dB/10倍频程。

图 22 转折距离的确定

测量方法

辐射骚扰功率应在EUT产生最大骚扰场强的模式下且在最大辐射方向上测得。用双脊波导喇叭天线或对数周期天线确定最大辐射的方向。根据 7.7.4.2.1 选择测量距离,测量被选定频率的骚扰场强。稍微改变天线的位置,确保此处不是场强的最小点(例如, 反射)。

测量辐射骚扰功率时, EUT应关闭,双脊波导喇叭天线或对数周期天线靠近EUT放置或取代EUT的位置。在相同频率上, 信号发生器给天线馈送信号。天线的方位应能使测量接收机接收到最大场强。应固定天线位置。改变信号发生器的输出功率直到测量接收机接收值与EUT产生的功率相同。信号发生器的输出功率PG加上传输天线相对于半波偶极子的增益G等于辐射骚扰功率Pr,如式( 21 ):

P r = P G + G…………………………( 21 )

式中: P r ———单位为分贝 皮瓦[ dB (pW)];

P G ———单位为分贝 皮瓦[ dB (pW)]; G———单位为分贝 ( dB )。

测量结果说明

现场测量的特殊环境和条件应给予说明, 以便当重复测量时能重现测量条件。测量说明应包括以下内容: ———用现场测量替代标准场地测量的原因; ———EUT 的描述; ———技术文件; ———标明测量位置现场测量示意图; ———被测装置的描述; ———被测装置和 EUT 之间所有连接的细节: 技术数据和位置/布置细节; ———运行条件的描述; ———测量设备的细节; ———测量结果: ●天线极化; ●测量值: 频率、测量电平和骚扰电平; 注: 骚扰电平是指归一化到标准测量距离上的电平。 ●干扰程度的评估(如果适用)。

现场测量的不确定度

CISPR TR16-4-1 中给出 了发射测量不确定度的一般和基本考虑。

替换法测量(30 MHz~18 GHz）

概述

替换法用于测量EUT包括线缆和内部电路在内的机箱EUT辐射的无线电骚扰。EUT既可以是不带任何连接端口的独立单元, 也可以是带有一个或几个电源或外部连接端口的设备。为了将来产品标准的制定,要求产品委员会采用在7.6中描述的1 GHz~18 GHz的场强测量方法。

试验场地

试验场地应是一块平坦场地。 可以使用室内场地, 但为了 满足稳定性要求及避免来自 于周 围环境 的严重反射, 需要一些特殊布置, 尤其是在较高频段。 例如, 测量天线需要加上角 形反射器, EUT 后面 需要有吸波墙。 场地的适用性用如下方法确定。

两个水平极化半波偶极子天线, 记作A和B (见 7.8.3 ), 应间隔测量距离d、以相同的架设高度h相互平行放置,天线的架设高度离地不小于1 m。偶极子天线B连接到信号发生器,偶极子天线A连接到测量接收机的输入端。信号发生器调谐至测量接收机给出最大指示值位置,其输出也调节至一个合适的电平。如果偶极子天线B沿任意方向移动100mm时,测量接收机的指示变化不超过±1.5dB,则认为该场地适用于该测量频段内的测量。测量应在整个测量频段内重复进行, 频率间隔应足够小以 保证场地对在所有频点上的测量都是满足要求的。如果EUT还需要垂直极化测量(见 7.8.5 ),则测量场地的适用性试验还应在两偶极子天线垂直极化放置时重复进行。

试验天线

如图23所示的测量天线A和B如上所述为半波偶极子天线。对于1 GHz以下的频段,对发射天线B的基本要求是在它最大辐射方向上的辐射功率应与其终端功率相关。接收天线A也应是半波偶极子天线,其实际的灵敏度应包含在替代法测量系统的校准中。对于1GHz~18 GHz的频率范围,宜使用线极化喇叭天线。

a )测量

b )校准

图 23 替代测量法的配置

EUT 的布置

EUT应放置在一个具有水平旋转装置的绝缘台上, EUT应布置得使它的几何中心与早先用作偶极子天线B(图23)中心点的那点相重合。如果EUT是由一个以上的单元组成,则每个单元应分别测量。如果工作不会受到不利影响,则卸去EUT可拆卸的导线。需要的导线应配备铁氧体吸收环, 并放置在不会影响测量结果的位置上。对于屏蔽的EUT,所有不使用的连接端都应屏蔽端接。

试验程序

按 7.8.4 所叙述的方法布置 EUT 时, 水平极化测量偶极子天线 A 的放置与验证测量场地时相同。 偶极子天线应垂直于通过其中心和EUT中心的垂直面。第1次EUT在其正常使用时的台式放置位置上测量,第2次将其垂直旋转90°后,在平时的垂直面一侧进行测量。每次测量时,EUT都要在水平面内旋转360°,最大读数即为EUT的被测特性值。

用半波偶极子天线B来代替EUT即可以进行测量系统的校准。与信号发生器相连的该校准偶极子天线B的中心应放置在与之前EUT的几何中心相同的位置上并与测量天线A平行。EUT机箱在每个测量频点上的辐射功率定义为当信号发生器的输出 调节为测量接收机之前所记录的最大读数(Y)时,半波偶极子天线B的终端功率。

当用测量偶极子天线进行水平极化和垂直极化测量时,对两种方式都应分别校准。

替换试验方法的测量不确定度

CISPR TR16-4-1 中给出 了发射测量的不确定度的一般和基本考虑。

混响室测量( 80 MHz~18 GHz )

辐射发射可按照 IEC61000-4-21 [ 8 ] 中规定的方法在混响室中进行测量。 使用可替换的试验方法的条件见 CISPR TR16-4-5 。 CISPR16-4-1 给出 了发射测量不确定度的一般和基本描述。

TEM 室测量( 30 MHz~18 GHz )

辐射发射可按照 IEC61000-4-20 中规定的方法在 TEM 室中进行测量。 使用可替换的试验方法的条件见 CISPR TR16-4-5 。 CISPR TR16-4-1 给出 了发射测量不确定度的一般和基本描述。

发射的自动测量

概述———自动测量注意事项

多数情况下,用自动测量替代枯燥的EMI重复行测量可以使操作人员在读数和记录中的差错减到最小。由计算机采集数据产生的错误,可由操作人员检查发现。在某些情况下,自动测量可能产生比熟练的操作者手动测量更大的不确定度。不过,无论是手动测量还是用软件控制,测得的发射值的准确度是没有差异的。两种情况下,测量不确定度都是基于所用仪器在测量设置时的精确度。当实际的测量情况与软件设定的条件不同时,可能会增加评估不确定度的难度。

例如, 若在自动测量期间存在环境信号,EUT的发射频率临近高电平环境信号时,可能无法准确测量。一个有经验的测量人员可以轻松地辨别实际骚扰与环境信号,根据情况调整测量EUT发射的方法。在OATS可以通过关闭EUT进行环境测量,记录当时试验场的环境信号,减少测量时间。在这种情况下,软件能通过适当的信号识别方法提示测量人员在某些频率上存在潜在环境信号。在EUT发射存在一个低的开关周期或出现瞬态的环境信号(例如电弧焊瞬变)时,或 EUT 的发射缓慢变化时,则需要测量人员进行人工干预测量。

一般测量程序

在使 EUT 处于最大发射并进行最终测量之前, EMI 接收机先捕捉信号。 用准峰值检波器测量频段内的所有频率的发射最大值, 会耗费过多的时间(见 6.6.2 ), 因 此不需要对每个发射频率进行像天线高度扫描那样耗时的过程, 只要对发射幅值接近或超过发射限值的频率点进行测量, 即仅对发射幅值接近或超过限值的关键的频率点测量其最大值。

图 24 描述能减少测量时间的通用流程。

预扫频测量

概述

预扫作为整个测量过程的第一步有多个作用。预扫的目的是获得将要进行的附加试验或扫频所需求的基础信息,因此它对测量系统设置提出最基本的要求和限制。这种测量模式适用于对那些发射频谱不了解的新产品的测量。通常,预扫是数据采集过程,用于确定测量频段内显著信号的频率范围。为了达到该测量目的可能需要移动天线塔和转台(辐射发射测量) 不但需要提高频率准确度(例如在OATS进行进一步测量),而且还要经过幅值与限值比较, 减少数据量。这些因素确定了预扫的测量程序。在任何情况下,结果应保存在数据列表中,以作进一步处理。当对未知发射频谱的EUT进行预扫以快速获取信息时,按6.6要求进行扫频。

测量时间的确定

如果 EUT 的发射频谱,尤其是最大的脉冲重复间隔T p未知,应对其进行调研以确保测量时间T m不短于T p。EUT发射的间歇特性与发射频谱的临界峰值十分相关。首先应确定发射幅值不稳定的发射频率,这可以通过比较15 s观察期间内最大值保持与最小值保持(测量设备或软件的清除/写入功能) 获得。观察期间不能改变测量布置(传导发射时不改变导线, 功率测量时不移动吸收钳, 辐射发射时不移动转台或天线)。例如可以把最大值保持结果与最小值保持结果之差大于 2 dB的信号作为间歇信号(注意不要把噪声当作间歇信号)。

辐射发射测量时, 改变天线的极化方向进行复测以减小由于间歇信号低于噪声电平而被遗漏的风险。可以用零跨度扫频或将示波器接到测量接收机的中频输出端测量每个间歇信号的脉冲重复周期T p。增加测量时间直到最大值保持和清除/写入的结果之差小于2 dB,此时的测量时间为适宜的测量时间。进一步测量(最大值测量和终测)时,应确保频率范围内 的每个部分的测量时间T m不小于脉冲重复周期T p 。

不同类型测量的预扫要求

测量类型决定预扫内容, 方法如下:

• 9 kHz~30 MHz频率范围(例如 CISPR11[ 1 ])的辐射发射中,当接收机对发射频谱进行扫频时,环天线(见 CISPR11[ 1 ] )和EUT 都需旋转以获得最大场强。30 MHz~1 000 MHz 频率范围,按照表7,根据测量距离、频率范围和极化方向对天线的高度预先调整。预测量应在EUT-足够多的方向上进行。快速测 量是最大化最终测量的第一步,用以获得辐射发射的值。如果要更详细地确定最大发射状态下的天线高度、极化方向和EUT的方位,采用的标准应有能确定最大骚扰的适宜程序。
• 在1 GHz以上频率范围,当对发射频谱进行扫频时,天线需水平极化和垂直极化放置, 并旋转EUT以找到最大场强值。详细的测量程序见 7.6.6.1

数据筛减

作为整个测量程序的第二步,通过减少预扫收集的信号数量,以进一步减少整个的测量时间。此过程可以完成多项任务, 例如确定频谱中的关键信号,辨别环境或外围设备信号和 EUT 的发射信号, 比较信号与限值,或根据用户的要求进行数据筛减。数据筛检的另一方法是根据GB/T6113.201 — 2018的附录C中的流程图给出 的振幅与限值的对比表,依次使用不同幅值的检测器。数据筛减可以用全自动或交互的方式,包括软件工具或操作人员的手动操作介入来实现,其不需要独立于自动测量, 例如可作为预扫的一部分。

在某些频段, 尤其是调频频段,通过声音辨别环境信号是非常有效的。这就要求对调制信号进行解调,以便能听到其调制的内容。如果预扫的结果中包含有大量的信号,辨别声音广播信号就很必要,那可能是一个相当漫长的过程。不管怎样, 如果调谐和收听的频率范围是确定的,那么只需在这些频段对信号进行解调。将数据筛减的结果保存在一个单独的信号列表里,以便进一步处理。

发射最大值的选取及最终测量

最终测量是通过测量发射的最大值,以确定其最高电平。在找到发射信号的最大值后,以适当的测量时间用准峰值检波和/或平均值检波测量发射电平(如果读数在限值附近波动,则至少需要15s时间)。辐射发射测量的类型决定了获得最大信号幅值的测量过程。

辐射发射测量:

• 9 kHz~30 MHz,改变EUT方位角和环天线(垂直)面方位角得到最大电平(例如: CISPR11[ 1 ]中的试验);
• 30 MHz~1 000MHz ,改变测量天线的高度和极化方向及改变EUT的方位得到最大电平;
• 1 GHz以上,改变测量天线的极化方向且改变EUT的方位得到最大化电平; 如果EUT表面比天线波瓣宽度更宽,天线顺着 EUT 表面移动。

在执行实际最大化(量测值)程序之前,应将EUT设置在最不利的状态以确定能检测到最大发射幅值。寻找产生最大发射的EUT和线缆布置的过程主要由手动操作完成。可以使用具有频谱显示功能和信号最大值保持功能的扫频接收,观察线缆和设备不同布置时幅度的变化。在EUT最严酷的工作模式下,布局配置到位后进行发射的自动最终测量。

典型的辐射发射测量包括EUT的旋转,在高度范围内扫描接收天线和改变天线极化方向这些最大化程序。这个耗时的搜索程序可以自动进行,但需要注意的是使用不同搜索方法,得到的结果可能不同。假如EUT的辐射特性已知,应在天线杆和转台的搜索范围内选择确定最大骚扰幅值的最大化程序,例如,EUT在水平面有一个方向性很强的信号发射(如EUT 有缝隙存在), 接收机采集数据时, 转台应连续旋转。也就是说,如果转台步进旋转,则可能由于旋转的角度增量间隔太大, 无法检测到信号的最大幅度或引起信号的完全丢失。频谱分析仪的扫频时间应小于转台旋转15°的时间以得到有效最大值数据。

可以将天线固定在一个高度, 360°旋转转台,寻找产生最大发射幅度的角度。然后,改变天线极化方向(例如, 由 水平极化改为垂直极化),转台反向旋转 360°。此过程中,接收机连续采集数据,根据转台角度和天线极化方向,在第二次转台扫频后确定最高幅值。然后选定发射幅值最大时天线和转台的位置, 在要求高度范围内移动天线,寻找产生最大幅值的位置。将天线返回至测到最大发射幅值的高度后通过接收机在准峰值检波模式记录此点的发射电平或通过旋转转台角度并接着再增加天线高度连续搜寻,更精确地获得给定频率下的最大发射幅度。此外,了解EUT的辐射发射的特性,有利于选用最适宜的搜索方法设置软件,以便在最短时间内找到EUT的发射最大值。当最终测量是在辐射特性曲线边沿而非峰值点进行, 则会导致测量结果的不确定。

注: 基于 FFT 的测量仪器可同时完成多个频率的最终测量。

数据处理和报告出具

作为整个测量过程的最后一步是对文件处理的要求,其功能是定义、分类和比较用自动或手动交互的方式进行测量的规程, 适用于信号列表,并作为用户编制所需的报告和文件依据。而作为分类或选取的有效依据,则应获得修正的峰值、准峰值或平均值的幅值。这些处理的结果以分列的数据表或组合的数据表形式保存,用于文件或进一步处理。

检测报告应用列表和图形的形式表示测量结果。此外,有关测量系统的信息也应作为测量报告的一部分,如所用的传感器、测量仪器以及产品标准所要求的EUT布置的有关描述。