全电波暗室30 MHz～1 GHz辐射杂散骚扰测量不确定度评定

陈钧，王鑫，赖金泉，吴熙，曾博，刘国荣

（威凯检测技术有限公司，广州 510663）

引言

辐射杂散骚扰是通信产品电磁兼容测试中一个重要的参数，为了评估该参数的测试准确性，非常有必要对其进行测量不确定度评定，本文将对辐射杂散骚扰测量不确定度进行评定。

1 辐射杂散骚扰不确定度评定

1.1 测量模型

E—被测辐射杂散骚扰功率电平；

Er—测量接收机读取的辐射杂散骚扰功率电平测量值。

1.2 输入量影响因素分析

对辐射杂散骚扰测量系统进行分析，影响辐射杂散骚扰功率电平测量值Er的主要因素有：

1）测量接收机多次测量引入的标准不确定度；

2）天线与测量接收机之间的衰减引入的标准不确定度；

3）天线系数引入的标准不确定度；

4）测量接收机正弦波电压的修正引入的标准不确定度；

5）测量接收机脉冲幅度响应的修正引入的标准不确定度；

6）测量接收机脉冲重复频率响应的修正引入的标准不确定度；

7）测量接收机本底噪声的修正引入的标准不确定度；

8）天线与接收机之间失配的修正引入的标准不确定度；

9）天线系数的频率内插的修正引入的标准不确定度；

10）天线系数的高度偏差的修正引入的标准不确定度；

11）天线的方向性差异的修正引入的标准不确定度；

12）天线相位中心的位置的修正引入的标准不确定度；

13）天线的交叉极化的修正引入的标准不确定度；

14）天线的平衡的修正引入的标准不确定度；

15）场地不理想的修正引入的标准不确定度；

16）测量距离的修正引入的标准不确定度；

17）试验桌材料的修正引入的标准不确定度；

18）测试桌高度的修正引入的标准不确定度。

鉴于此，辐射杂散骚扰的测量模型也可建立为如（2）式：

式中：

E—被测辐射杂散骚扰功率电平；

Vr—测量接收机读数；

ac—天线与测量接收机之间的衰减；

δVSW—测量接收机正弦波电压的修正；

δVpa—测量接收机脉冲幅度响应的修正；

δVpr—测量接收机脉冲重复频率响应的修正；

δVnf—测量接收机本底噪声的修正；

δM—天线与接收机之间失配的修正；

Fa—天线系数；

δFaf—天线系数的频率内插的修正；

δFah—天线系数的高度偏差的修正；

δFadir—天线的方向性差异的修正；

δFaph—天线相位中心的位置的修正；

δFacp—天线的交叉极化的修正；

δFabal—天线的平衡的修正；

δAN—场地不理想的修正；

δd—测量距离的修正；

δANT—试验桌材料的修正；

δh—测试桌高度的修正。

1.3 各输入量的标准不确定度的评定

1）输入量Vr标准不确定度u（Vr）的评定

接收机读数，即重复性测量引入的标准不确定度采用A类评定方法进行评定。

本文以特征频率点70 M（天线垂直极化）为例说明，重复条件下分别重复测量10次，得到一组测量值如表1。

测量平均值=65.3 dBm。

本文以测量平均值为结果报出最终测试结果。

所以由测量接收机重复性测量引入的标准不确定度u（Vr）：

这里表示n次测量的算术平均值，这里n=10。

2）输入量ac引入的标准不确定度u（ac）的评定

查辐射杂散骚扰链路插入损耗校准证书知，由接收机与天线之间引用的衰减其不确定度估计值为0.24 dB；其服从正态分布，取k=2，所以由接收机和天线连接衰减引入的标准不确定度u（ac）：

3）输入量δVSW引入的标准不确定度u（δVSW）的评定

对接收机正弦波电压准确度的修正δVSW的估计值，查接收机校准报告，确认接收机正弦波测量准确度符合CISPR 16-1-1标准要求（±2 dB），并且校准报告给出了具体的偏差值和不确定度，因此取δVSW的区间半宽度为：0.47 dB（取最大偏差），服从均匀分布，且校准扩展不确定度为0.3 dB，k=2。所以δVSW引入的标准不确定度u（δVSW）：

4）输入量δVpa引入的标准不确定度u（δVpa）的评定

查接收机校准报告，其脉冲幅度响应符合CISPR 16-1-1标准要求所规定的（±1.5 dB）允许误差要求且校准报告给出了具体的偏差值和不确定度，因此取δVpa的区间半宽度为：0.50 dB（取最大偏差），服从均匀分布，且校准扩展不确定度为0.6 dB，k=2。所以δVpa引入的标准不确定度u（δVpa）：

5）输入量δVpr引入的标准不确定度u（δVpr）的评定

查接收机校准报告，其脉冲频率响应符合CISPR 16-1-1标准要求所规定的（±1.5 dB）允许误差要求且校准报告给出了具体偏差值和不确定度，因此取δVpr区间半宽度为：0.62 dB（取最大偏差），服从均匀分布，且校准扩展不确定度为0.6 dB，k=2。所以δVpr引入的标准不确定度u（δVpr）：

6）输入量δVnf引入的标准不确定度u（δVnf）的评定

通常，CISPR接收机的本底噪声远低于骚扰电压或骚扰功率限值，此时本底噪声对那些接近限值的测量结果的影响可忽略不计，但对于非限值附近的测量结果，其影响评价较复杂，因此本文参考CISPR16-4-2:2018中相关资料，认为接收机的本底噪声引入的允许误差为±0.5 dB，服从均匀分布，因此δVnf所引入的标准不确定度u（δVnf）：

7）输入量δM引入的标准不确定度u（δM）的评定

该影响量的评价复杂，本文参考CISPR16-4-2:2018中相关资料，认为天线与接收机之间的失配的修正引入影响量的波动区间为（-1.0，+0.9）dB，服从U形分布，因此δM所引入的标准不确定度u（δM）：

8）输入量Fa引入的标准不确定度u（Fa）的评定

天线系数Fa的估计值，其扩展不确定度和包含因子均可以在校准报告中得到，查找设备校准证书知，其扩展不确定度为1.5 dB，服从正态分布，取k=2，因此由天线系数Fa引入的标准不确定度u（Fa）：

9）输入量δFaf引入的标准不确定度u（δFaf）的评定

天线系数的频率内插的修正δFaf引入的允许误差参考CISPR16-4-2:2018中相关资料，认为其波动区间为±0.3 dB，服从均匀分布，因此由天线系数的频率内插的修正δFaf引入的标准不确定度u（δFaf）：

10）输入量δFah引入的标准不确定度u（δFah）的评定

天线系数的高度偏差的修正δFah引入的允许误差参考CISPR16-4-2:2018中相关资料，认为其波动区间为±0.5 dB，服从均匀分布，因此由天线系数的高度偏差的修正δFah引入的标准不确定度u（δFah）：

11）输入量δFadir引入的标准不确定度u（δFadir）的评定

天线方向性差异的修正δFadir引入的允许误差参考CISPR16-4-2:2018中相关资料，认为其波动区间为±0.5 dB，服从均匀分布，因此由天线方向性差异的修正δFadir引入的标准不确定度u（δFadir）：

12）输入量δFaph引入的标准不确定度u（δFaph）的评定

本文认为天线相位中心位置的修正可忽略不计，因此由天线相位中心位置的修正δFaph引入的标准不确定度u（δFaph）=0。

13）输入量δFacp引入的标准不确定度u（δFacp）的评定

本文认为天线的交叉极化的修正可忽略不计，因此由天线的交叉极化的修正δFacp引入的标准不确定度u（δFacp）=0。

14）输入量δFabal引入的标准不确定度u（δFabal）的评定

天线的平衡的修正δFabal引入的允许误差参考CISPR16-4-2:2018中相关资料，认为其波动区间为±0.5 dB，服从均匀分布，因此由天线的平衡的修正δFabal引入的标准不确定度u（δFabal）：

15）输入量δAN引入的标准不确定度u（δAN）的评定

场地不理想的修正δAN引入的允许误差参考CISPR16-4-2:2018中相关资料，认为其波动区间为±4 dB，服从三角分布，因此由场地不理想的修正δAN引入的标准不确定度u（δAN）：

16）输入量δd引入的标准不确定度u（δd）的评定

测量距离的修正δd引入的允许误差参考CISPR16-4-2:2018中相关资料，认为其波动区间为±0.3 dB，服从均匀分布，因此由测量距离的修正δd引入的标准不确定度u（δd）：

17）输入量δANT引入的标准不确定度u（δANT）的评定

本文认为试验桌材料的修正引入的影响量可忽略不计，因此由试验桌材料的修正δANT引入的标准不确定度u（δANT）=0。

18）输入量δh引入的标准不确定度u（δh）的评定

本文认为测试桌高度的修正引入的不确定度影响量可忽略不计，因此由测试桌高度的修正δh引入的标准不确定度u（δh）=0。

1.4 合成不确定度的评定

按如下数学模型：

E=Vr+ac+δVSW+δVpa+δVpr+δVnf+δM+Fa+δFaf+δFah+δFadir+δFaph+δFacp+δFabal+δAN+δANT+δd+δh

灵敏系数：ci=1，i=1，…，18。

标准不确定度一览表2。

表2 30 MHz～1 GHz辐射杂散骚扰测量不确定度一览表

合成标准不确定度的计算：

1.5 扩展不确定度的评定

根据公式：

通常，取置信概率p=95 %，相应的取k=2。

计算得：U=k×uc（E）=2×2.14=4.28。

所以，扩展不确定度：U=4.3 dB k=2。

2 结语

测量不确定度是衡量测试准确性的一个重要参数，本文对辐射杂散骚扰测量不确定度进行了评定，该不确定度评定涉及的影响量众多且有些影响量的评估相当复杂，本文对那些复杂的影响量引用了CISPR 16-4-2:2018的数据而并未详细阐述，这一部分内容有待进一步的研究。另外，本文仅对测试系统的不确定度进行了评估，并未考虑测试样品带来的不确定度，这部分内容也同样有待于进一步的研究。