电磁兼容辐射骚扰样品测试桌的设计与研究

叶长青,赵海波,王　杰（惠州出入境检验检疫局，广东　惠州516006）



电磁兼容辐射骚扰样品测试桌的设计与研究

叶长青,赵海波,王杰
（惠州出入境检验检疫局，广东惠州516006）

摘要：为减小木质测试桌对辐射骚扰测试结果的影响，以低介电常数的聚苯乙烯颗粒为材料，设计一款高频低反射样品测试桌，参考标准GB/T 6113.104——2008测试桌影响的评估程序，搭建测试系统。使用3m法电波暗室测试环境，在30 MHz～1 GHz和1～8 GHz两个频段对聚苯乙烯泡沫桌和木桌进行对比测试并进行数据分析，验证聚苯乙烯泡沫桌对辐射骚扰测试结果的影响。研究结果表明：测试时，应使用介电常数低、耐潮湿性、绝缘性优良和稳定性高的样品测试桌，以减小由测试桌引入的标准不确定度。该研究结论对电磁兼容领域的辐射骚扰测试、辐射杂散测试、辐射抗扰度测试具有一定的参考价值和指导意义。

关键词：电磁兼容；辐射骚扰；测试桌；介电常数；不确定度

0 引　言

在电子产品电磁兼容检测项目中，辐射骚扰测试是最重要的测试项目之一。依据标准要求该项目的测试需在电波暗室中进行，电波暗室能有效地将内外电磁场隔离开来，使实验环境中的干扰电平足够低，并保证实验过程中产生的辐射干扰信号不对周围环境产生有害的影响[1]。辐射骚扰测试是检测结果离散性比较大的检测项目[2]，检测环境条件、测试设备和设施、被测样品布置及类型等因素均会对辐射骚扰测试结果产生影响。相关文献资料中介绍了不同HDMI电缆线、布线方式、电源引线对检测结果的影响[3-5]，但针对样品测试桌做为影响因素的研究内容较少。现行GB 9254——2008《信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法》[6]中仅说明了辐射骚扰测试的测试桌应为非导电桌，并未对材料有明确的要求，如厚度及材质等。标准GB/T 6113.104——2008《无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范》[7]中提及了测试桌的形状、结构和材料的介电常数都会对场强的测量结果产生影响，对30 MHz～1 GHz辐射骚扰测试桌的评估给出了评定流程，但没有1 GHz以上检测时测试桌的验证方法。

目前，绝大部分实验室辐射骚扰测试所用的测试桌均为木桌，木桌本身介电常数较大，移动不方便，木材还具有较强的吸湿性，易变形，介电常数随含水率和温度的增加而增大[8]，绝缘性能也会受到影响。因此，由木质测试桌引入的标准不确定度分量较大，无法保证测试结果的准确性、真实性，从而影响了检测结果的质量和工作效率。

结合以上所述，有必要设计和研究一款新型材料的样品测试桌，在实际测试中减小测试桌对辐射骚扰测试结果的影响，来保证结果的真实性和准确性。

1 样品测试桌材料选择及结构设计

1.1 测试桌材料选择

材料本身介电常数的不同，会对干扰源发射的电磁波辐射能量有一定的影响。材料的介电常数越大，影响的程度越高。通过对不同材质的介电常数及性能进行比较，选择低介电常数“聚苯乙烯颗粒”做为测试桌的材料。表1为常用物质介电常数表。

1.2 测试桌结构设计

由于进行辐射骚扰测试的样品种类较多，测试桌的结构需要考虑两方面内容：1）测试桌必需安装及拆卸方便且稳固；2）测试桌须有较强的承重能力。

图1 有测试桌时实验布置图

表1 介电常数表

新型测试桌由聚苯乙烯泡沫板组合而成，尺寸为1.5m×1.0m×0.8m，荷重≥100kg。

2 验证测试方法及系统构成

2.1 验证方法

验证新型测试桌对辐射骚扰测试结果的影响主要是研究测试桌对电磁波辐射和传播特性的影响。由于测试桌材质相对于空气有一定的介电常数，即存在于桌面的辐射干扰源的电磁波有部分会被桌面吸收和反射，导致辐射骚扰测试结果的偏差。为了验证测试桌的影响，应使用一特定的发射天线在有无测试桌的特定布置的情况下进行两次发射测量，两次测量结果之差可给出测试桌影响的验证结果。

本验证方法参考GB/T 6113.104——2008中5.9.2条款（试验桌影响的评估程序）。具体方法如下：在3m法电波暗室中，采用偶极子天线（30 MHz～1 GHz）、喇叭天线（1～8 GHz）作为干扰源发射天线，对数周期天线（30 MHz～1 GHz）、喇叭天线（1～8 GHz）作为接收天线。采用小型泡沫作为支撑体模拟无测试桌体（模拟空气）放置发射天线的状态，天线椎体部分伸出支撑体边缘，尽可能减少支撑体对天线发射的影响。有测试桌体时，参考图1布置方法将发射天线贴近于桌面的某位置固定放置，同时确保相对于地面的摆放参考点与无测试桌布置时相同。天线杆轴线方向正对接收天线，需保证天线杆整体与桌面平行且固定。测试时，仅验证水平极化即可，采用符合验证频段要求的信号源连接发射天线进行发射，测试环境为3m法电波暗室，接收天线接收后应用测量接收机（30 MHz～1 GHz）及频谱分析仪（1～8 GHz）进行数据处理。

表2 测试系统仪器设备

图2 测试系统示意图

2.2 测试系统组成

测试用仪器见表2，测试系统如图2所示。

3 试验及结果分析

3.1 试验实施

首先将仪器设备按照验证方法的要求进行布置，在30 MHz～1 GHz频段测试时，将信号源发射信号电平设置为-20dBm，即为87dB（μV）；1～8 GHz频段测试时，信号源发射信号电平设置为-10 dBm，即为97dB（μV）。应用系统测试软件对上述频段进行测试，保存结果数据，测试状态分为无测试桌测试，木桌测试，聚苯乙烯泡沫桌测试3种。

3.2 30 MHz～1 GHz测试结果分析

通过对30 MHz～1 GHz测试结果数据进行整理，绘制出相应的数据图，图3为使用聚苯乙烯泡沫桌、常用木桌与无测试桌时绝对测试结果比较图，图4为聚苯乙烯泡沫桌与常用木桌的相对测试结果比较图。

在测试频率范围内，聚苯乙烯泡沫桌与无测试桌测试结果曲线吻合程度较高，仅有个别频段有偏差；木桌与无测试桌测试结果曲线仅在30～90 MHz频段吻合度较高，其余频段偏差较大。在整个30MHz～1 GHz频率范围内，聚苯乙烯泡沫桌与无测试桌测试结果差值绝对值均小于2dB，绝对值最大差值频点为540 MHz，值为-1.72 dB；木桌与无测试桌测试结果差值绝对值在200～650 MHz频段变化较为明显，540 MHz为绝对值最大差值频点，值为5.66 dB，在860MHz～1GHz频段内结果差值绝对值均大于2dB。

图3 30 MHz～1 GHz绝对测试结果比较图

图4 30MHz～1 GHz相对测试结果比较图

参考GB/T 6113.104——2008中条款5.9.2（实验桌影响的评估程序），定义有测试桌与无测试桌测量结果差为Δ，其中，Vr/有为有测试桌时测得的结果电压，dB（μV）；Vr/无为无测试桌时测得的结果电压，dB（μV）。30 MHz～1 GHz频段内的最大差值可作为评估的最大偏差Δmax=max|Vr/有-Vr/无|30MHz～1GHzdB；由测试桌引入的标准不确定度u测试桌（单位：dB）可由测得的最大差值Δmax来进行评估，并假设为矩形分布。因此可得到聚苯乙烯泡沫桌的标准不确定度最大值为，。

3.3 1～8 GHz测试结果分析

通过对1～8GHz测试结果数据进行整理，绘制出相应的数据图，图5为使用聚苯乙烯泡沫桌、常用木桌与无测试桌时绝对测试结果比较图，图6为聚苯乙烯泡沫桌与常用木桌的相对测试结果比较图。

在测试频率范围内，聚苯乙烯泡沫桌与无测试桌测试结果曲线吻合程度较高，木桌与无测试桌测试结果曲线吻合程度不高，特别在1～2.7GHz频率范围内偏差较大。在整个1～8 GHz频率范围内，绝大部分聚苯乙烯泡沫桌与无测试桌测试结果差值的绝对值均小于2dB，仅在频点2.3 GHz及2.7 GHz处超过2dB，值分别为-2.07dB和-2.08dB；木桌与无测试桌测试结果差值绝对值在1～2.7 GHz频段内变化较为明显，1 GHz处为最大值频点，值为-13.44 dB，在6～8 GHz频段内结果差值绝对值均大于2dB。

图5 1～8 GHz绝对测试结果比较图

图6 1～8 GHz相对测试结果比较图

同理，参考30 MHz～1 GHz测试结果分析中对测试桌引入的标准不确定度计算方法，即可得到聚苯乙烯泡沫桌的标准不确定度最大值为

4 结束语

综上所述，通过30 MHz～1 GHz频段及1～8 GHz频段结果数据对比分析，木桌测试桌对辐射骚扰测试结果的影响较大，标准不确定最大值为7.76dB，聚苯乙烯泡沫桌对辐射骚扰测试结果影响较小，标准不确定度最大值为1.2dB。同时检测环境温湿度变化对木桌测试桌绝缘性及介电常数的影响也较大，聚苯乙烯的电绝缘性优良，且不受温度和湿度的影响[9]，聚苯乙烯泡沫桌具有更好的耐潮湿性、绝缘性和稳定性。

聚苯乙烯泡沫桌具有较低的介电常数，适合在辐射骚扰、辐射杂散、辐射抗扰度等检测项目中使用，可替代行业普遍应用的木质测试桌，检测时能真实体现待测产品的辐射状态，提高检测结果的准确度，提高工作效率。在CNAS-GL07《电磁干扰测量中不确定度的评定指南》[10]中，仅提及了安放被测设备的桌子的高度做为辐射骚扰电场强度测量要考虑的影响量，本文对比研究的测试桌材料对辐射骚扰的影响结论有助于检测人员对检测结果的不确定度评估进行较全面的综合评定。本文提出的聚苯乙烯泡沫桌的材质应用广泛，易于回收利用，节省成本，有较好的推广和使用价值。

目前对于普通民用电子产品来讲辐射骚扰测试最高测试频率为6GHz，聚苯乙烯泡沫板测试桌在8 GHz以上对辐射骚扰测试结果的影响有待于进一步的验证和分析。另外，在EMC技术指标的测量过程中，引起测量不确定度的因素有很多[11]，暗室性能、仪器设备、人员的操作、待测样品的布置及测试桌等均是影响辐射骚扰检测结果的标准不确定分量，实际应用中，检测人员对检测结果的不确定度评估要充分考虑各种影响因素，以便获得准确的检测结果。

参考文献

[1]周晓燕. EMC及用于EMC测试的电波暗室[J].环境技术，1998（3）：35-36.

[2]武彤，沈庆飞.实验室之间辐射骚扰场强比对的设计[J].电子质量，2007（8）：82-84.

[3]何飞，孙小妹.不同HDMI电缆线对辐射骚扰场强测试的影响[J].电子质量，2013（12）：65-70.

[4]周毅，张少杰，谢晋雄，等.布线方式对信息技术设备辐射骚扰场强测试的影响[J].辽宁工程技术大学学报（自然科学版），2014，33（2）：255-260.

[5]杨立委，陈继宣，庞达.电源引线对信息技术设备辐射骚扰特特性的影响[J].科技传播，2011（11）：70-71.

[6]信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法：GB 9254—2008[S].北京：中国标准出版社，2008.

[7]无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范第1-4部分：无线电骚扰和抗扰度测量设备辅助设备辐射骚扰：GB/T 6113.104—2008[S].北京：中国标准出版社，2008.

[8]吴晔.木材介电常数的研究[J].安徽农学院学报，1989 （1）：59-74.

[9]郭明洋.浅谈家电中聚苯乙烯的应用前景[J].化学工程与装备，2010（10）：131-132.

[10]电磁干扰测量中不确定度的评定指南：CNAS-GL07[S].北京：中国合格评定国家认可委员会，2006.

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（编辑：刘杨）

The design and research of test table applied in radiated emission of electromagnetic compatibility

YE Changqing，ZHAO Haibo，WANG Jie
（Huizhou Entry-exit Inspection and Quarantine Bureau，Huizhou 516006，China）

Abstract:To decrease the influence caused by wooden test tables on the results of radiated emission measurement，a low reflective test table that is especially used in high frequency is made with low dielectric constant polystyrene. A testing system is designed as per the evaluation procedure for test table influences of standard GB/T 6113.104——2008. Comparison testing and research are done under the frequency scope of 30 MHz- 1 GHz and 1- 8 GHz in a 3- meter anechoic chamber. It turns out that the polystyrene test table has smaller influence than the wooden test table in reference to the radiated emission measurement. The experiment shows test tables characterized by low dielectric constant，moisture resistance，good insulation，and high stability should be used to reduce standard uncertainty in radiated emission measurement. The conclusions are instructive and meaningful for measuring radiated emission，spurious emission and radiated susceptibility.

Keywords:electromagnetic compatibility；radiated emission；test table；dielectric constant；uncertainty

文献标志码：A

文章编号：1674-5124（2016）04-0089-04

doi：10.11857/j.issn.1674-5124.2016.04.019

收稿日期：2015-07-20；收到修改稿日期：2015-09-09

作者简介：叶长青（1978-），男，山东武城县人，高级工程师，硕士，主要从事电子电器产品安全与电磁兼容检测与研究工作。