电磁兼容中辐射发射测试技术的研究

马敏

（西南电子技术研究所 四川 成都 610036）

电磁兼容中辐射发射测试技术的研究

马敏

（西南电子技术研究所 四川 成都 610036）

针对电子产品制作生产中的电磁兼容性测试需求，文中对工作频率30～1 000 MHz的电子产品进行了电磁兼容性辐射发射测试方法的研究，通过深入了解相关标准，基于APD测试技术，设计测试方法，详细介绍了测试仪器的布置、使用。最后，通过实际的产品的电磁兼容性测试，检验了本方法的可行性。

电磁兼容；电磁骚扰；辐射发射测试；APD

随着电子技术的发展，电路频率的不断提高，在电子产品的设计、开发生产、使用和维护的整个周期中，电磁兼容性（EMC）已经成为必须考虑的一环[1]。按照电磁兼容目的为基准，电磁兼容可以分为诊断测试和达标测试。通过诊断测试，找到电磁兼容问题的原因，确定噪声源与被干扰的方位，进而解决。通过达标测试，评估产品是否达到电磁兼容标准。按照电磁兼容测试内容，电磁兼容可以分为骚扰（EMI）发射测试和设备的抗扰度（EMS）测试。EMI测试时设备向外界发射电磁骚扰，EMS则相反，通过给设备外加骚扰，测试其抗干扰能力。其中EMI骚扰发射的方式又分为辐射发射（RE）和传导发射（CE）。二者的区别在于骚扰发射传播的介质不同：一个为自由空间，一个为电源线。文中主要针对电磁辐射发射测试技术进行了相关研究。

随着电磁兼容理论的发展，电磁发射发射测试技术不断进步，一些新的试验场地得到了开发，例如TEMCELL，G-TEMCELL，混响室等等。新场地增强了输入功率和产生的骚扰场强的转化效率，使得抗扰度测试的进行更加容易。另一个新的发展是APD （幅度概率分布）在测试中的使用。本文基于APD设计了辐射发射方法，将在后文介绍。同时由于不同频率短的电子产品，电磁兼容测试的方法又有不同，主要体现在较高频段测量产品辐射的电场强度，较低频段测量产品的磁场强度。文中针对30～1 000 MHz频率段的辐射发射测试技术作详细研究与介绍。

1 辐射测试方法研究

在30～1 000 MHz的电磁兼容辐射发射测试中，由于频率大于30 MHz，测量骚扰的电场强度。同时由于频率低于1 GHz，需要半自由空间，可以选择测试场地为开阔场地或半电波暗室来模拟测试空间。在测试中，需要对为了对辐射骚扰进行统一的度量，根据电磁兼容标准，进行测量布置。选择合适的骚扰测量仪、天线和测量场地。下面对这些进行讨论[2]。

1.1 测量布置和测量方法

测试场地选择开阔场地或半电波暗室内，根据电磁兼容标准，场地需要满足归一化场地衰减的条件。将设备布置如图1所示。

布置时应注意设备间的距离：由于远场结构满足电场、磁场、传播方向的两两垂直，波阻抗377 Ω，电磁场场强随距离一次方衰减。远场使得测量方便，故测试天线和受试设备（EUT）之间的距离应尽可能满足远场条件，具体规定为3 m、10 m或30 m。

图1 测量设备布置

1.2 骚扰测量仪

由于骚扰波形中包含了多个频率成分，选用超外差式选频电压表作为骚扰测量仪。以测量不同频率的电压幅值，计算电场强度。其原理图如图2所示[4]。

图2 骚扰测量仪的电路原理

由图2的电路框图可以看出，该仪器电路与半导体收音机类似。在使用中首先对仪器调谐，对准一个频率fi。骚扰信号经高频衰减器和高频放大器到混频器，与频率为fl的本振信号发生混频。经过中频滤波得到频率为f0＝fl－fi的信号。该信号通中频衰减器、中频放大器，到包络检波器，通过包络检波去掉中频信号，得到自身低频包络A（t）。A（t）经过加权检波，根据需要获得A（t）的峰值、有效值等信号参数，在电表上显示测量。由于很多骚扰信号大多是脉冲信号，所以骚扰测量仪与一般电压表不同就在于可以测量脉冲信号。

1.3 测量用天线与测试场地

在电磁骚扰测试中，天线起转换作用，它接收辐射出的电磁场，然后将其转化为可以测量的电压，供骚扰测量仪测量。所以骚扰测量仪测量的是经过天线转变后的电压值，它的读数还需要加上天线系数，电缆损耗等才可以得到最终的骚扰场强。天线系数由天线厂商给出，在测量中为了方便自动化扫频，采用宽带天线，如在30～300 MHz采用双锥天线，200～ 1 000 MHz采用对数周期天线，当频率大于1 GHz，可以采用方向性强的喇叭天线。

测试场地若选择开阔地，要保证在场地的椭圆范围内电磁波传输时不会发生发射。放置时将EUT和天线分布于椭圆的两个焦点，测量仪放在椭圆外。场地的噪声应小于EUT限值6 dB。

2 APD测试结果分析

随着电磁兼容理论的发展，APD技术在辐射发射测试中逐渐兴起，APD幅度概率分布（Amplitude Probability Distribution），是骚扰幅度超过规定电平时间概率的累积，描述了骚扰的统计特性。与传统的测量方法相比，可以专注于描述干扰信号本身的特性，用统计的思想去探究干扰源的本质，这对比与峰值检波等方法是巨大的进步，APD测试已经成为了分析骚扰源对辐射干扰测试的新方法，在通信系统研究领域有了广泛的影响[6]。

在进行APD测量时，首先将APD分析仪与骚扰测试仪的包络检波输出端相连，APD是针对频率点的，APD分析仪连接在骚扰测量仪（测试接收机或频谱仪）的中频包络检波输出端，其结果如图3中C点的波形所示，APD分析仪对中频包络分层，每层的幅度与接收机输入端电平对应。具体结果如图3，图3中纵轴表示概率，横轴是对应该概率的电平，从曲线可以看出，大于低电平层的概率相对于大于高电平层的概率要大很多。当辐射的骚扰增强时，曲线会向右侧移动。

图3 APD做电磁兼容性测试结果

根据横纵轴坐标的含义，我们可以通过两种方法测量电子产品电磁兼容性是合格：设置电平门限Elimit或概率门限Plimit。图3左图为设置电平门限的方法，确定电平门限Elimit后，测量概率门限下Plimit的电平E，若E

3 结束语

文中通过对电磁兼容中辐射发射测试技术的研究，体会到对于电子产品的电磁兼容测试并不仅仅是根据标准的规定进行的简单操作。电磁兼容性问题是电磁场理论、微波技术、天线技术、电路、电波传播等多门基础理论交叉的学科，想要有争取的测试结果，除了必要的测量仪器、场地和正确的测试步骤之外，对测试人员的素质相关理论水平也有很高的要求，同时必须深刻理解电磁兼容的相关测试规范。随着电子技术的不断发展，电磁兼容势必成为科研、电子工程的研究热点。

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Research on the test technology of radiation emission in electromagnetic compatibility

MA Min
（Southwest Institute of Electronic Technology，Chengdu 610036，China）

With the development of modern electronic technique，in order to satisfy the requirement of emc testing，a test electromagnetic compatibility test methodisdesigned in this paper.The method is based on APD andresearch on the electromagnetic compatibility of the electronic products of the working frequency 30～1 000 MHz is carried out in this paper.Finally，the electromagnetic compatibility test of the product is finished.

EMC；EMD；radiated emission test；APD

TP311

A

1674－6236（2017）10-0125-03

2016-05-30稿件编号：201605302

马 敏（1971—），女，四川眉山人，硕士，工程师。研究方向：电磁兼容测试与设计整改及微波技术。