电磁兼容测试与控制技术11

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1、http://www.autoage.net电力自动化时代电磁兼容测试和控制技术北京交通大学抗电磁干扰研究中心沙斐2008-3-10―1―http://www.autoage.net电力自动化时代电磁兼容测试电磁兼容测试贯穿在产品的设计、开发生产、使用和维护的整个周期，对设备达到电磁兼容起到至关重要的作用。电磁兼容测试按其目的可分为诊断测试和达标测试。诊断测试的目的是调查产生电磁兼容问题的原因，确定产生噪声和被干扰的具体部位，从而为采取抑制措施做准备。达标测试是根据有关电磁兼容标准规定的方法对设备进行测试，评估其是否达到标准提出的要求。产品在定型和进人市场之前必须进行达标测试。电磁骚扰发

2、射测试电磁骚扰发射（EMI）包括辐射发射（RE）和传导发射（CE），所以测试也应分两部分进行。一、骚扰的辐射发射测试辐射发射测试是测量受试设备（EUT）通过空间传播的骚扰辐射场强，标准要求在开阔场地上进行，测试布置如图3所示。测试天线和被测设备（EUT）之间的距离标准规定为3、10m或30m。测试天线接收到噪声后由同轴电缆送至骚扰测量仪进行测量，测量频率一般为30～1000MHz。随着设备内时钟频率的加快，测量频率现在有上升的趋势，有些标准要求测到18GHz，甚至扩展到40GHz。由于达标测试是测量EUT可能辐射的最大值，所以EUT应放在转台上（可360°旋转）以便寻找EUT的最大噪声辐

3、射方向，EUT离地面高度通常为0.8m。接收天线的高度应该在1～4m（如测试距离为3m或10m）或2～6m（如测试距离为30m）内扫描。记录最大辐射场强。EUT的辐射电磁波到达天线有两条途径，如图4所示。一条是直达波EA，一条是通过地面的反射波EB，天线接收到的总场强为直达波和反―2―http://www.autoage.net电力自动化时代射波的矢量和，即E=EA+EB由于二条路径长度不同，电磁波到达天线所需时间不同，因此EA和EB有一定相位差Δφ，总场强与Δφ有关．如果EA和EB同相，则两者相加，总场强最大。如果EA和EB反相，则两者相减，总场强最小。而Δφ与天线高度有关，所以接收天

4、线应该在1～4m之间变化，以寻找并记录最大场强。为了对辐射骚扰有一个统一的度量，标准不但对测量布置、测量方法作了规定，而且对骚扰测量仪、天线和测量场地都作了严格的规定，现分别加以讨论。1.骚扰测量仪骚扰测量仪实际上是一台超外差式选频电压表。骚扰波形通常是由很多频率组成的，骚扰测量仪可用来测量这些频率的电压幅值。图5是其电路方框图。图5骚扰测量仪的电路框图其电路结构很象半导体收音机。测量时先将测量仪调谐，对准某个频率fi，该频率经高频衰减器和高频放大器后进人混频器，与本地振荡器的频率fl混频，产生很多混频信号。经过中频滤波器以后仅得到中频f0＝fl－fi。中频信号经中频衰减器、中频放大器后

5、，由包络检波器进行包络检波，滤去中频得到其低频包络信号A（t）。A（t）再进一步进行加权检波，加权可根据需要获得A（t）的峰值（Peak）、有效值（rms）、平均值（Ave）或准峰值（Qp），这些值经低频放大后可推动电表指示。测量前如果用校准信号发生器的信号进行预先校准，则可以直接读数。骚扰信号的读数等效于正弦信号的有效植。由于很多骚扰都是脉冲性的，―3―http://www.autoage.net电力自动化时代所以骚扰测量仪应该可以测量脉冲信号，这是它与一般电压表的不同之处。设输人信号是幅度为A、宽度为τ、周期为T的脉冲信号。由图5可见其中频信号波形[（b）点]为载波频率为中频f0的调

6、幅信号，其包络幅度为2AτGB，G为中频放大器和以前各级电路的增益，B为中频带宽；包络主瓣宽度为2/B，两个主瓣之间间隔为T．包络检波器后的波形[（c）点]只不过是滤去中频载波后的中频包络。由于包络的宽度和幅度都与中频带宽B有关，因此测量仪的中频带宽一定要有统一的规定否则对于同一脉冲信号，由于中频带宽不同，测量结果可能不同，这是与仅能测量正弦波的电压表的一个不同之处。对同一包络进行不同形式的加权检波，可能得到不同的值，一般包络的峰值＞准峰值＞有效值＞平均值。骚扰测量中的发射限值（即标准允许的最大骚扰发射量）绝大多数都是以准峰值形式规定的，因为准峰值可以反映人耳或人眼对脉冲骚扰的响应，当脉

7、冲很快上升时，人耳不能立即反应，当脉冲跌落后，人耳的感觉仍有滞留效应。加权检波的形式是由检波电路的充放电时间常数决定的，充电快、放电慢得到的加权值就越低，所以对准峰值的充放电时间也要有统一规定。图中（d）点的波形是准峰值加权波形，（e）点是电表读数。由于电表也有一定的惯性（即电表机械时间常数）所以电表读数将受一定影响，因此标准规定电表应处于临界阻尼状态，并具有确定的机械时间常数。由于测量仪以测量脉冲信号为主，脉冲幅度往往很大，所以测