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电磁兼容测试的方法
时间:2017-08-24 17:13 字体:[ ]

  电磁兼容测试的方法介绍:

  电磁兼容测试所需不同仪器之基本配备如下列说明:

  1. 隔离室屏蔽效益(Shielding Effectiveness,SE)测试所需仪器之基本配备参考IEEE-299-1997和MIL-STD-285等测试隔离室屏蔽效益之标准,在不同频率范围内将隔离室屏蔽效益分为磁场屏蔽(低阻抗场),电场屏蔽(高阻抗场)平面波电磁场屏蔽和微波屏蔽,其测试仪器之基本配备为︰频谱分析仪或EMI测试接收机、场强监视系统、各类讯号产生器、功率放大器、各类衰减器、定向耦合器及各类发射、接收天线(棒状天线、环路天线、对数螺旋天线、喇叭天线等)及输出变压器。

电磁兼容测试的方法

  2. 电磁干扰EMI测试所需仪器之基本配备需求

  由于使用测试仪器时也会产生一定电磁干扰,为了保证测试之准确性,CISPR16要求测试仪器之干扰量至少比待测装置干扰电压或电流小20dB,且比允许之干扰量小40dB。测试仪器精确度要求为︰电压测试时误差不超过正负2dB,场强测试时误差不超过正负3dB。测试仪器之屏蔽效益至少要有60dB,测试仪器接入测试系统后,既不应改变被测电子电机设备之工作状态,也不应对被测干援源有分压分流效应,测试仪器本身之干扰耐受性应远低于可能受到之干扰量。常用之电磁干扰EMI(含RE及CE)测试仪器配备有︰

  EMI自动测试控制系统(计算机及其接口单元)

  EMI测试接收机(或频谱分析仪)

  各式天线(主动、被动棒状天线、大小形状环路天线、功率双锥天线、对数螺旋天线、喇叭天线)及天线控制单元等

  电流注入感应器(Current Probe)、电压感应器、隔离变压器

  电源阻抗仿真网络(Line Impedance Stabilization Network,LISN)贯穿电容,储存式示波器,各型滤波器、定向耦合器等

  3.电磁耐受性(EMS)测试仪器之基本配备需求常用之电磁耐受性EMS(含RS及CS)测试仪器之基本配备需求有︰

  EMS自动测试控制系统(计算机及其接口单元)

  EMI测试接收机(或频谱分析仪)

  各式发射、接收天线

  讯号产生器2功率放大器、场强监视系统

  储存式示波器,注入隔离变压器,各型滤波器、定向耦合器

  电源阻抗仿真网络,射频抑制滤波器,光纤数据传输系统

  4.EMC测试重点仪器和设备电磁兼容性测试除了通用测试仪器外,还需许多特殊仪器和设备,下面将简介一些电流感应器、电源阻抗仿真网络、EMI测试接收机、频谱分析仪、各式发射接收天线、平行板线、及TEM/GTEM Cell等横向电磁波测试室等主要仪器设备之工作原理和使用特点。

  电流感应器:

  电流感应器是引用荷尔效应(Hall effect),从流动导线之电流穿过电流感应器产生磁场,执行CE101/CE102等传导干扰测试时,利用电流感应器来感应侦测导线所溢放射出之噪声。

  电源阻抗仿真网络(LISN)

  电源阻抗仿真网络是一种耦合电路,主要用来提供干净之DC/AC电源品质,阻挡待测件噪声回馈至电源及RF耦合,内部电路架构与阻抗特性曲线详如图。早期军规传导干扰测试是以10厉贯穿电容为主,电源阻抗仿真网络(LISN) 为辅,1993年以来,军规MIL-STD-462D要求改以LISN为主,所用导电桌或木桌上接地平面(Ground Plane)皆配备LISN作测试,而CISPR商规要求所用木桌上也配备LISN作测试。

  EMI测试接收机

  EMI测试接收机是EMC试验中最常用之基本测试仪器,EMI测试接收机实际上是含高频选频放大之超外差接收机,其灵敏度可通过输入回路之可调衰减器来调变,由于测试讯号输入常常是极宽之频谱讯号,运用可调谐高频选择器对输入讯号进行预选,可以改善混频器之工作状况,中频放大器和中频选择器用来确定仪器之通行频带,并对讯号进行功率放大。基于测试接收机之频率响应特性要求,按CISPR16规定,测试接收机应有四种基本检波方式︰准峰值检波、均方根值检波、峰值检波及平均值检波。然而,大多数电磁干扰都是脉冲干扰,它们对音频影响之客观效果是随着重复频率之增高而增大,具有特定时间常数之准峰值检波器之输出特性,可以近似反应这种影响。因此在无线广播频率领域,CISPR所推荐之电磁兼容性规范采用准峰值检波。由于准峰值检波既要利用干扰讯号之幅度,又要反映它之时间分布,因此其充电时间常数比峰值检波器大,而放电时间常数比峰值检波器小,对不同频谱段应有不同之充放电时间常数,这两种检波方式主要用于脉冲干扰测试。瞬间变化及重复频率很低之脉冲干扰源已成为主流,使用准峰值检波器已不能客观评估此类干扰之特性,军规测试EMC对于单一脉冲或重复频率很低之脉冲进行检测,常用峰值检波,由于峰值检波是要测试出干扰讯号振幅之最大值,故它只取决于讯号之幅度而与时间无关,其充电放电时间常数比值 TC/TD 要足够小,通常TC/TD为几百分之一。平均值检波主要用来测试窄频之连续波、调谐波干扰,其充放电时间常数比值TC/TD为1。

  若是干扰经常由许多独立之脉冲源产生,而往往是随机的,则最好使用均方根检波器。选用检波器取决于被测受干扰源之性质以及所受保护之对象,对于同一干扰噪声用不同检波器测得之值是不同,而各种检波器对脉冲干扰之相对响应也是不同。但将测试数据通过转换后,仍可得出一致之结果,有些接收机只有峰值或准峰值检波器,此时只需通过准峰值或峰值转换器转换,就能满足不同之测试要求。

  频谱分析仪

  频谱分析仪之检波器为峰值检波,因而满足军规EMC测试要求,但不符合欧美EMC商规及我国电磁兼容性国家标准(CNS13430系列)规定之极限值测试。为此必须在输入端配备预选器(Preselector)以防止混频器饱和,改善频谱分析仪之S/N比,提高灵敏度,并且在中频输出端配备准峰值转换器或检波器。则系统灵敏度、动态范围也提高,就可以满足军规EMC测试及CISPR标准测试。

  EMI测试接收机与频谱分析仪两类设备各有优缺点︰测试接收机之优点有测试准确度高、动态范围大、频率分辨率高、灵敏度高、互调干扰小及有四种基本检波方式;缺点就是不能像频谱仪分析仪在很宽之频率范围内展开观察,而对被测讯号无法快速进行频谱分析和振幅测试。频谱分析仪之优点是能在很宽广之频率范围内观察而迅速地对被测讯号进行频谱分析和振幅测试、测试设备相对简单及测试比较方便;缺点就是测试准确度相对差一些、频率分辨率较低、互调干扰大、选择性较差及祇有单一峰值检波方式。

  EMC测试用天线:

  电磁兼容性测试频率范围从几10Hz到几10GHz,在这么宽之频率范围内作电磁干扰及电磁耐受性测试,所用天线种类繁多,且必须借助各种探测天线把被测场强转换成电压。电磁兼容性试验中各频段优先使用之天线,包括在150Hz~30MHz采用棒状与环路天线,30MHz~300MHz采用偶极与双锥天线,300MHz~1GHz采用偶极、对数周期及对数螺旋天线,1GHz~40GHz采用喇叭天线,这些天线之相关参数与理论可参考制造厂商提供天线出厂之资料。电磁兼容性测试用天线具有下列特点︰广泛的应用到宽频带天线,为了提高测试速度,不得不采用宽频带天线,除非只对少数已知之干扰频率点进行测试。

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