電磁兼容中的測(cè)試與處理的相關(guān)技術(shù)分析

鮑禹辰

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國各行各業(yè)也呈現(xiàn)出良好的發(fā)展趨勢(shì)。本文是以電磁兼容為切入點(diǎn)，闡述了電磁兼容的概念，然后又分析了其測(cè)試技術(shù)。會(huì)以其為論點(diǎn)展開討論的原因是，現(xiàn)在空間中認(rèn)為電磁不斷增加，加速電磁環(huán)境的惡化，并且這這一問題也受到人們的廣泛關(guān)注，從而研發(fā)出電磁抗干擾技術(shù)。

關(guān)鍵詞：電磁兼容;測(cè)試;技術(shù)

引言

城市人口的迅速增長(zhǎng)，讓人們生活中的電子設(shè)備種類變得越來越豐富，同時(shí)數(shù)量也變得越來越多。電氣設(shè)備的大量涌入，讓人們的生活變得更加的豐富，但是有優(yōu)勢(shì)的同時(shí)也會(huì)存在著劣勢(shì)，這些問題的直接表現(xiàn)就是人們生活中的電磁污染情況變的越來越嚴(yán)重，并且不同種類的電磁干擾讓很多的機(jī)械設(shè)備無法以一個(gè)正常的姿態(tài)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。

1電磁兼容概念

在既定的工作環(huán)境和狀態(tài)下，總系統(tǒng)、分系統(tǒng)、元器件、電路等能夠按照設(shè)計(jì)的相關(guān)要求完成工作，并不會(huì)因?yàn)殡姶诺母蓴_造成功能失效或者性能降低等，就是電磁的兼容性。首先，電磁干擾和電磁敏感度共同組成了電磁兼容，電磁干擾特性、傳播方式、試驗(yàn)技術(shù)、模擬技術(shù)、電磁兼容性設(shè)計(jì)、頻譜利用、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、是其研究的主要內(nèi)容。其次，衡量分系統(tǒng)、電子設(shè)備在電磁環(huán)境下的響應(yīng)程度，主要依靠電磁敏感度來判定。再次，所有的系統(tǒng)和設(shè)備不能因?yàn)閭鲗?dǎo)或者輻射產(chǎn)生的電子干擾而影響或妨礙其他系統(tǒng)、設(shè)備的正常運(yùn)行。最后，電磁的兼容性具有抗干擾的能力，也即是說，其不會(huì)因?yàn)槭艿礁蓴_而降低本身的工作性能。

2電磁兼容的測(cè)試技術(shù)

2.1前期準(zhǔn)備

電磁兼容測(cè)試技術(shù)的前期準(zhǔn)備的工作包括三面，即測(cè)試儀器、場(chǎng)地與方法首先，對(duì)于測(cè)試儀器的選擇，可以使用具有自動(dòng)檢測(cè)特點(diǎn)的儀器，這類儀器能夠設(shè)置EMC的各項(xiàng)參數(shù)。使用新型的頻譜分析儀，可以實(shí)現(xiàn)可視化，對(duì)液晶電視內(nèi)部的各個(gè)儀器機(jī)型測(cè)試，檢測(cè)其產(chǎn)生電磁的情況。而使用干擾接收機(jī)，通常情況下，技術(shù)人員會(huì)同時(shí)使用兩臺(tái)干擾接收機(jī)，每臺(tái)接收機(jī)都有自己的頻段，接收處于不同頻段的電磁，要求對(duì)于不同的頻段，使用不同的天線，包括環(huán)形天線與平行偶極子天線，前者的頻段是10kHz到30kHz之間，后者的頻段是30kHz到1000kHz之間。其次，對(duì)預(yù)測(cè)場(chǎng)地的分析，需要把同一個(gè)電測(cè)的測(cè)試，放到不同的場(chǎng)地中，每個(gè)場(chǎng)地都可以得到各自的測(cè)試結(jié)果，其原因是每個(gè)場(chǎng)地都有自己的反射波，互相疊加后出現(xiàn)不同的效果。測(cè)試場(chǎng)地包括開闊試驗(yàn)場(chǎng)、屏蔽室、電波暗室等。開闊試驗(yàn)場(chǎng)是指周圍空曠，沒有可以反射的物體，地面平坦，可以均勻?qū)щ姟Ｕ麄€(gè)場(chǎng)地的形狀為橢圓形，具體測(cè)試的頻率由場(chǎng)地設(shè)置決定，它主要是用于電磁輻射騷擾測(cè)試，但需要控制場(chǎng)強(qiáng)，防止電磁干擾外部環(huán)境。屏蔽室的結(jié)構(gòu)為六面體，因?yàn)榻饘俨牧暇哂衅帘蔚奶攸c(diǎn)，所以不會(huì)受到外接電磁的干擾，減少檢測(cè)的誤差。電波暗室不會(huì)出現(xiàn)任何電波的反射，有良好的屏蔽效果，適用于不會(huì)出現(xiàn)任何反射的電磁干擾檢測(cè)。最后，測(cè)試方法共有三種，分別是直接測(cè)試法、替代測(cè)試法與自動(dòng)測(cè)試法。直接測(cè)試法是指利用現(xiàn)有的條件，完成電磁測(cè)試，保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，誤差較小或沒有誤差，可以與其他檢測(cè)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比，但成本較高。替代測(cè)試法對(duì)場(chǎng)地有很高的要求，并不屬于一般企業(yè)可以使用的范疇，但替代方案的選擇，是以可以對(duì)比為前提，減少成本的使用，被大部分企業(yè)接受。自動(dòng)測(cè)試法使用可以自動(dòng)檢測(cè)的工具，完成電磁兼容的測(cè)試，得到各類數(shù)據(jù)。

2.2測(cè)試工作

2.2.1輻射電磁場(chǎng)抗擾度

按照GB17626.3的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)輻射電磁場(chǎng)的抗擾程度進(jìn)行檢測(cè)，低頻狀態(tài)下磁場(chǎng)強(qiáng)均勻性較好的電波暗室、帶有吸波材料的屏蔽室都是較優(yōu)良的測(cè)試環(huán)境、80%的調(diào)頻幅度、80-1000MHz的載波頻率、1kHz的調(diào)制信號(hào)、線性極化天線、對(duì)數(shù)周期天線、雙錐天線、功率計(jì)、功率放大器、測(cè)試軟件等都是測(cè)試開始之前必不可少的布置。

2.2.2輻射騷擾

輻射騷擾的測(cè)量要比傳導(dǎo)騷擾復(fù)雜得多。首先是場(chǎng)地要求。輻射騷擾通常需要在開闊場(chǎng)（OATS）內(nèi)進(jìn)行測(cè)試。理想的開闊場(chǎng)一片沒有任何電磁波阻礙的場(chǎng)地。如，沒有建筑物，電纜，樹木等，地下也不能有管道，線纜等物。這樣的場(chǎng)地顯然是不容易找到，尤其是在經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)。所以，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了其他可替代的場(chǎng)地：半電波暗室和全電波暗室。半電波暗室是指除地面以外四周和頂部都安裝了吸波材料，因此除地面外其他地方幾乎沒有電磁波的反射。全電波暗室則是在半電波的基礎(chǔ)上，在地面也加裝了吸波材料，實(shí)際上是模擬了只有直射波的自由空間。通常，1G以下的輻射騷擾測(cè)試在半電波暗室進(jìn)行，1G以上則使用全電波暗室。測(cè)試前，EUT及其附件按照正常工作的狀態(tài)放置在80cm高的桌子上（1G以上為1.5m高），至少1m×1.5m，且材質(zhì)是非傳導(dǎo)性的。EUT及其附件的邊緣距天線的參考點(diǎn)為10m（1GHz以下）和3m（1GHz以上）。測(cè)試時(shí)，桌子連同放置的EUT及其附件進(jìn)行360度旋轉(zhuǎn)，并且在1～4m的范圍內(nèi)移動(dòng)天線，以找到最大值。

2.2.3傳導(dǎo)騷擾

傳導(dǎo)騷擾指的是電流或數(shù)據(jù)在線纜中傳輸時(shí)，通過線纜，電源端口，控制端口對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生的干擾。它的測(cè)試原理比較簡(jiǎn)單，以電源端口為例。為了測(cè)到被測(cè)設(shè)備（EUT）在電源端口產(chǎn)生的騷擾，首先需要將人工電源網(wǎng)絡(luò)（AMN）連接到電源上，它可以濾除電源的雜波，并且給EUT提供穩(wěn)定的匹配阻抗。然后，將EUT的電源與之相連，同時(shí)測(cè)量騷擾的接收機(jī)也連在AMN上。為避免EUT在上電期間產(chǎn)生大幅度的瞬態(tài)信號(hào)，從而對(duì)接收機(jī)造成損壞，還需要在AMN和接收機(jī)之間加上限幅器。對(duì)于非落地設(shè)備，像手機(jī)，電視機(jī)等EUT，測(cè)試時(shí)需要放置在80cm高，至少1m×1.5m的非導(dǎo)電的桌子上（一般為純木質(zhì)）;對(duì)于落地設(shè)備，需要放置在地面進(jìn)行測(cè)試，但是在地面和EUT之間需要放置最高15cm的絕緣層。

2.2.4傳導(dǎo)抗擾度

射頻發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的電磁場(chǎng)，可以通過EUT的某個(gè)或某些線纜，如電源線，信號(hào)線，控制線等，耦合到設(shè)備內(nèi)部從而產(chǎn)生干擾。傳導(dǎo)抗擾度就是檢驗(yàn)EUT抵抗這種干擾的能力。首先由信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生1kHz，80%AM調(diào)制的正弦波干擾信號(hào)，經(jīng)放大，匹配，濾波，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的騷擾電壓等級(jí)，通過注入設(shè)備加到EUT上。注入設(shè)備首選耦合/去耦合網(wǎng)絡(luò)，一般做在一個(gè)盒子里，稱為CDN。原因是CDN可以提供最好的測(cè)試可重復(fù)性，且保護(hù)輔助設(shè)備。目前有各種類型的CDN可適用于電源線，信號(hào)線等。但仍然有些情況下，CDN是不可用的，就必須用其他的注入方式，如電流鉗。測(cè)試在150k～80MHz的頻率范圍內(nèi)以1%的步進(jìn)方式執(zhí)行，在每個(gè)頻點(diǎn)上，對(duì)EUT的功能進(jìn)行監(jiān)控。

結(jié)語

綜上所述，電磁兼容測(cè)量技術(shù)有明確的設(shè)計(jì)原則，即設(shè)計(jì)人員需要分析電子設(shè)備運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的電磁干擾，了解電磁干擾傳播的路徑，客觀分析可能會(huì)受到電磁影響電子設(shè)備，并做好前期的測(cè)試準(zhǔn)備工作，積極做好測(cè)試工作，遵循相應(yīng)的原則與相關(guān)的注意事項(xiàng)，促進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)的快速發(fā)展，優(yōu)化技術(shù)內(nèi)容，為建立自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，研究新的算法和測(cè)試手段打好基礎(chǔ)，確定技術(shù)未來的研究方向。

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