電磁兼容測試中試驗桌對輻射騷擾測量的影響

摘 要        通過實驗研究試驗桌對輻射騷擾試驗的影響，尋找測試數據差異產生的原因及解決方法。實驗結果表明，輻射騷擾測試時應使用介電常數低的測試桌以減小不確定度。該研究對于電磁兼容 測試中的輻射騷擾測量具有一定的參考價值和指導意義。

關鍵詞      輻射騷擾；試驗桌；歸一化場地衰減；介電常數
 
     

隨著各國電磁兼容標準的推廣和實施，人們越來越重視產品的電磁兼容性問題，各大電子設備制造商也越來越注重產品的電磁兼容性測試，特別是電磁輻射騷擾是否達到相關標準要求。在輻射騷擾測試中，場地對測試結果的影響非常明顯。在不同的測試場地，相同的儀器儀表會得到不同的測量結果，所以各個暗室的測試數據存在著差異。EN55022:2010是歐洲旨在對適用范圍內的信息技術設備無線電騷擾電平給出統一要求的試驗標準，規定了騷擾限值、測量方法、運行條件和結果的處理要求。EN 55022:2010 輻射騷擾試驗中，臺式設備要求放置在非金屬的桌子上，如圖1所示。標準中只提到桌面的大小通常為1.5m×1.0m，而對試驗桌的材質沒有明確規定。由于不同材料制作的試驗桌介電常數不同，導致輻射騷擾測試結果不同。本文就試驗桌對輻射騷擾測量的影響進行定量分析。

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1 試驗桌對場地性能的影響
     EN 55022:2010 規定，輻射騷擾試驗要在開闊試驗場地進行。開闊試驗場地應平坦、無架空電力線、附近無反射物，場地足夠大，以便能在規定距離處放置天線，并使天線、受測設備和反射物體之間有足夠的間隔。但是隨著社會的發展，要尋找一塊符合要求的理想場地十分困難，所以電波暗室作為開闊試驗場的可替換場地被廣泛應用。標準中規定，歸一化場地衰減（簡稱NSA）是證明電波暗室是否能獲得有效結果的關鍵指標。電波暗室是為模擬開闊試驗場地而建造的，電波暗室的歸一化場地衰減應該與開闊場地的差值小于4dB，以證明兩者的相似程度。
采用歸一化場地衰減試驗方法驗證試驗桌對試驗結果的影響，如圖2所示。
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在10m暗室無測試桌的情況下，用信號源分別通過雙錐天線（頻率30~250MHz）和對數天線（頻率250~1000MHz）發射電磁波。用接收機和另一組雙錐天線和對數天線測得一組場地衰減數據。歸一化場地衰減的計算公式
AN = VT - VR - AFT - AFR - ΔAFTOT
式中：VT —— 發射天線輸入電壓，dBμV； VR —— 接收天線輸出電壓，dBμV； AFT —— 發射天線的天線系數，dB； AFR ——接收天線的天線系數，dB；
ΔAFTOT —— 互阻抗修正系數，dB（僅適用 于用偶極子天線測量、且測量距離為 3 m 時的情況， 除此之外，ΔAFTOT = 0）
 

表 1 雙錐天線和對數天線測得的場地衰減數據
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表 1 中，Aideal 為標準的歸一化場地衰減值，偏差為 Aideal 減去 AN，且均小于 4 dB。
然后分別在采用泡沫桌和木桌情況下測得另兩組場地衰減數據，如圖 3 和圖 4 所示。

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圖 3 泡沫桌場地衰減數據測量之一

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圖4 木桌場地衰減數據測量之一 
對三組場地衰減數據進行比較，如圖 5 所示。 
圖 5 場地衰減數據比較

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2試驗桌對輻射騷擾試驗測量結果的影響分析
現將同一信號源分別放置在泡沫桌（如圖 6 所示）和木桌（如圖 7 所示）上，接收天線在距離信號源 10 m 處分別測量輻射騷擾。

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圖 6 泡沫桌場地衰減數據測量之二

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圖 7 木桌場地衰減數據測量之二
測試得到的數據如圖 8 所示。
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  從圖 8 中可看出，在頻率范圍 700~900 MHz 輻射騷擾試驗結果存在較大差異，其中在 800 MHz 處差異達到了 5.3 dB，而在 GB/T 6113.402-2006《無線 電騷擾和抗擾度測量設備和測量方法規范第 4-2 部分：不確定度、統計學和限值建模測量設備和設施的不確定度》中提到，輻射騷擾測量的不確定度*大允許值為 5.2 dB。可見不同材質試驗桌造成的輻射騷擾差異超出了標準規定的不確定度。

3 結語
     從圖 5 和圖 8 中不難看出，不同材質的試驗桌產生*大差異的頻率相同，均在 700~900 MHz 之間。
     由前述歸一化場衰減的計算公式可以得出：
     VR = VT - AFT - AFR - ΔAFTOT - AN

因泡沫的介電常數接近空氣，比木頭小，所以暗室使用泡沫桌時測得的場地衰減數據與無測試桌相似；而當暗室使用木桌時，測得的場地衰減數據與無測試桌時的數據存在較大差異。因木桌較大的介電常數使圖 5 中使用木桌的暗室場地衰減 AN 偏大， 在AFT、AFR、ΔAFTOT 不變的情況下接收機測得的*大測量電平值 VR 將減小。
     所以，當電波暗室使用木桌或其他較大介電常數材質制作的試驗桌等輔助設施時，會使場地衰減AN 增大而導致接收機測得的電場強度減小，使測試結果造成差異。試驗桌等輔助設備是試驗場地有效性中不可分割的一部分，因此建議，在選擇暗室輔助設施時選擇介電常數小的材質，并進行場地衰減的測量比較，以保障各暗室測量結果的一致性。