电磁骚扰规范，电磁骚扰辐射发射的测试方法

很多朋友对电磁骚扰规范，电磁骚扰辐射发射的测试方法不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

下面将全面介绍电磁骚扰辐射发射的测试方法。电磁骚扰发射(EMI)包括辐射发射(RE)和传导发射(ce)。辐射发射测试是测量EUT通过空间传播的干扰辐射场强。传导发射测试是测量EUT通过电源线或信号线发射的骚扰电压和电流。

骚扰的辐射发射试验(9 kHz ~ 18 GHz)在30 MHz ~ 18 GHz的频率范围内，测量骚扰的电场强度。用1GHz以下的开放空间或半电波暗室模拟半自由空间；使用1GHz以上的全电波暗室模拟自由空间。如果采用替代方法进行测量，测试场地可以是空旷场地、半消声室或全消声室，测量结果用发射功率表示。

在9 kHz ~ 30 MHz的频率范围内，测量了扰动的磁场强度。如果EUT很小，把它放在一个大磁环天线(LLA)中，测量干扰磁场的感应电流。如果EUT很大，则使用远天线方法，用单个小环在指定距离测量干扰磁场强度。1.1.1.1 30 MHz ~ 1000 MHz频段辐射发射测试。

为了对辐射骚扰有一个统一的测量，标准中不仅规定了测量布置和方法，还严格规定了骚扰测量仪、天线和测量场地，现分别讨论。(1)测量布局和测量方法标准要求测试在空旷场地或半电波暗室中进行，场地必须满足NSA(归一化场衰减)的要求。测试安排如图1所示。

测试天线与EUT的距离应满足远场条件，标准为3、10m或30m。远场的场结构相对简单。电场方向、磁场方向和无线电波传播方向相互垂直。波阻抗，即电场强度与磁场强度之比，为377，场强随距离衰减。

近场的场结构复杂，电波传播方向存在电场或磁场的分量，不一定相互垂直。波阻抗不是常数，而是随距离变化，场强随距离的平方或立方衰减。

图1:30 MHz ~ 1000 MHz辐射发射试验的布置对比了近场和远场的特性，表明在远场条件下场强测量的一致性和重复性较好，测量误差较小。在远场条件下，测试距离d应满足以下条件：a) d /2，若将EUT视为偶极子天线，误差为3dB。B) d 可视为平面波，若将EUT视为偶极子天线，则误差为0.5 db C)D2d 2/，其中D为EUT的最大尺寸，此条件仅适用于D”》的情况。

在30 MHz到1000 MHz的频率范围内，为10 m到0.3 m，d=3m，10m和30m都满足上述远场条件。国内大部分暗室只能用3m法测试，而标准中给出的很多限值都是针对10m法的，所以要换算成3m法的限值。换算公式为L2=L1 (D1/D2)或L2 (DB)=L1 (DB) 20LG (D1/D2)。

其中，L1和L2分别是测试距离为d1和d2时的辐射限值，例如，GB9245只规定了信息技术设备在10m测量距离时的辐射骚扰限值，可换算成3m处的限值，如表1所示。表1:一般情况下，乙类ITE在10m和3m的辐射限值在不同频段是不一样的，过渡频点要低一些。表1中230MHz的限值应更低：30dB (v/m) (10m法)和40dB (v/m法)。

在确定测试距离时，经常会遇到起点和终点的问题。起点是被测设备的框架(EUT)，标准中有明确规定。天线的端接点应该在哪里？当天线是偶极天线或双锥形天线时，终端点在天线的中间。当天线是喇叭天线时，终端点应该是喇叭。但是，当天线是对数周期天线和混合宽带天线时，端接点很难确定，标准中也没有明确定义。

对数周期天线，根据其工作原理，是高频的短振子；当频率较低时，长振动器工作。如果终止点设置在对数天线顶部，高频测量时距离约为3m，低频测量时距离偏差较大。

由于天线接收到的场强为Ef/d，距离引起的测量误差为Efd/d2，显然，对于同样的距离偏移量，频率越高，产生的场的测量误差就越高，所以笔者认为将终止点放在对数周期天线的顶部更为合适。如果天线上有一个天线中心标记，则终止点位于天线中心标记处。

由于符合性测试是测量EUT的最大可能辐射，所以要把EUT放在转台(可以360旋转)上，以便找到EUT的最大干扰辐射方向。书桌EUT离地高度通常为0.8m，而立式EUT直接放在地面上，接触点要与地面绝缘。接收天线的高度应在1 ~ 4m(如测试距离3m或10m)或2 ~ 6m(如测试距离30m)范围内扫描，记录最大辐射场强。EUT辐射的电磁波有两种到达天线的方式，如图2所示。

一种是直达波，一种是穿过地面的反射波。天线接收到的总场强是直达波和反射波的矢量和，即由于两个路径的长度不同，电磁波到达天线所需的时间不同，所以两者之间存在一定的相位差，总场强与 有关。如果和同相，当它们相加时，总场强最大。如果求和反过来，减去图2中辐射电磁波的直达波和反射波，总场强最小。

与天线高度有关。当接收天线在1 ~ 4m之间移动时，接收到的场强也以驻波的形式变化，波峰与波谷的高度差约为/2，因此在30MHz处仍能找到最大场强。

因为干扰场强的水平极化分量和垂直极化分量是不同的，所以要把天线水平放置测量水平极化分量，垂直放置测量垂直极化分量。垂直放置时，天线的最低端应离地25厘米以上，以免影响天线的性能。整个测试系统是同轴传输系统，要保持阻抗匹配，即天线的阻抗、同轴电缆的特性阻抗和干扰测量仪的输入阻抗要相等，一般为50。

阻抗不匹配会引起反射，影响读数的准确性。目前，自动电磁干扰测试系统已经得到了广泛的应用。测量仪、天线塔、转台均通过GPIB(IEEE-488)接口连接，由计算机控制，可自动测试、处理数据、生成报告。

(2)骚扰测量仪实际上是一个超外差选频电压表。扰动波形通常由许多频率组成，扰动测量仪可以用来测量这些频率的电压幅值。图3是其电路的框图。

它的电路结构类似于晶体管收音机。测量时，先调好测量仪，对准某个频率fi。这个频率经过高频衰减器和高频放大器，然后进入混频器，在混频器中与本振频率fl混频，产生许多混频信号。通过中频滤波器后，只有当F0=FL-Fi时才得到。中频信号经过中频衰减器和中频放大器后，由包络检波器进行包络检波，对中频进行滤波得到低频包络信号A(t)。

进一步对A(t)进行加权检测，通过加权可以得到A(t)的峰值、有效值(rms)、平均值(Ave)或准峰值(QP)，这些值可以在低频放大，促进电表指示。如果校准信号发生器的信号在测量前经过预校准，则可以直接读取。扰动信号的读取相当于正弦信号的有效植入。

图3:干扰测量仪电路框图

因为很多扰动都是脉冲式的，所以扰动测量仪要能测到脉冲信号，和一般的电压表不一样。设输入信号是幅度为a，宽度为，周期为t的脉冲信号。

从图3可以看出，中频信号的波形[点(b)]是载波频率为中频f0的调幅信号，其包络幅度为2GB，其中g为中频放大器及前级电路的增益，b为中频带宽；包络主瓣的宽度为2/B，两个主瓣之间的间隔为t，包络检波器后的波形[点(c)]就是滤除中频载波后的中频包络。

因为包络的宽度和幅度与中频带宽b有关，所以必须统一规定测量仪器的中频带宽。否则，对于同一个脉冲信号，由于中频带宽不同，测量结果可能不同，这与只能测量正弦波的电压表是有区别的。

可以对同一脉冲输入信号的中频输出波形进行不同形式的加权检测，得到不同的值。一般包络的峰值>准峰值>有效值>平均值。骚扰测量中的发射限值(即标准允许的最大发射量)多以准峰值的形式规定，因为准峰值可以反映人耳或人眼对脉冲骚扰的反应。脉冲快速上升时，人耳无法立即反应，脉冲下降时，人耳仍有余音。

加权检测的形式是由检测电路的充放电时间常数决定的，充电慢放电快时加权值越低，所以对准峰的充放电时间也要统一规定。这是和只能测量正弦波的电压表的另一个区别，因为对于正弦波输入信号，频率输出波形的包络的峰值、准峰值、有效值、平均值都是相等的。

图中(d)点的波形为准峰值加权波形，(e)点为抄表。由于电表具有一定的惯性(即电表的机械时间常数)，电表的读数会受到一定的影响，所以标准规定电表应处于临界阻尼状态，并具有一定的机械时间常数。虽然现在大多使用数字仪表，但只要在A/D转换器后增加一个二阶低通滤波器，这个指标依然存在。

由于干扰测量仪主要测量脉冲信号，脉冲幅度往往很大，所以测量仪也要有较大的过载能力，避免切掉脉冲的顶部。综上所述，骚扰测量仪必须有统一的中频带宽、检波器充放电时间常数、电流表机械时间常数和过载系数，这样才能保证测量同一脉冲信号时结果一致。表2为GB/T6113.1中规定的骚扰测量仪指标，各频段范围为：A频段——9 ~ 150 kHz

b波段33540.15 ~ 30 MHzc波段335430 ~ 300 MHzd波段——300 ~ 1000MHz；表2:骚扰测量仪的四类指标为了鉴别骚扰测量仪是否达到表2规定的四类指标，标准进一步规定了骚扰测量仪的绝对脉冲特性和相对脉冲特性。所谓绝对脉冲特性，是指在输入规定的周期性脉冲信号时，扰动测量仪的读数应达到规定值。绝对脉冲特性如表3所示。表3:扰动测量仪的绝对脉冲特性

表3的含义是：在A、B、C、D的每个频带内，输入各自的标准周期脉冲，要求脉冲的幅度宽度等于a(Vs)，重复频率为c(Hz)。周期脉冲的频谱应至少在b(MHz)以下是均匀的，脉冲信号发生器的源阻抗应等于干扰测量仪器的输入阻抗。对于该输入信号，在该频带内的任何频率下，干扰计的读数应等于60dB(V)。

所谓相对脉冲特性，是指输入周期性脉冲信号时，脉冲重复频率越高，读数越高，重复频率越低，读数越低。当读数不变时，输入脉冲的振幅和重复频率之间的关系应符合表4的规定。

在表4中，每个频带中输入脉冲的相对等效电平基于该频带中标准周期脉冲在绝对脉冲特性中的幅度(定义为0dB)。如果扰动测量仪的绝对脉冲特性和相对脉冲特性满足表3和表4的要求，则表明扰动测量仪的四类指标基本满足表2的要求。表4:扰动测量仪的相对脉冲特性

骚扰测量仪除了准峰值测试功能外，一般还有峰值和平均值测试功能。峰值检测器的放电时间常数(TD)与充电时间常数(TC)之比远大于准峰值检测器。各段的TD/TC值如表5所示。表5:干扰测量仪峰值测量的指示器

峰值测量时可选择中频频段，其选择范围和优选值见表5，给出干扰电平时应注明选择的带宽。对于非重叠干扰，这意味着中频带输出波形中的主瓣不重叠，如图3中点(b)处的波形所示。由于峰值测量结果与带宽成正比，因此对于1MHz的带宽，测量结果也可以用归一化值v1MHz (db v/mhz)来表示。1兆赫(dbv/mhz)v(db)20毫克1兆赫/兆赫兹

其中，Bimp为脉冲带宽，与6dB带宽B6的关系为Bimp=1.05 B6。V (db )是使用Bimp带宽时的峰值测量读数，20lg 1MHz/Bimp是1MHz与Bimp之比的对数。峰值测量所需的过载系数远小于峰值测量，检波器前电路的过载系数只需略大于1即可。

峰值测量时的绝对脉冲特性的含义和准峰值测量是相同的，只不过输入的标准脉冲强度不同，标准规定为脉冲幅度宽度=1.4/Bimp（ms）， Bimp单位为Hz ，具体数值见表6。对于标准脉冲输入，测量仪在该频段上的任何频率上的测量结果均应该等于60dB（）。

骚扰测量仪用于平均值测量时，带宽的选择同峰值测量方法。检波器前电路对于脉冲重复频率为fPR 的脉冲过载系数应该为Bimp/fPR，但是实际上当fPR很低时，接收机不可能提供足够的过载系数。平均值测量时要求的绝对脉冲特性和峰值基本一样，但各频段的重复频率不同，即输入标准强度为1.4/Bimp（ms），重复频率为频段：25Hz;B频段：500Hz;C和D频段：5KHz。

对于标准脉冲输入，测量仪在该频段上的任何频率上的测量结果均应该等于60dB（）。

表6：峰值测量时的绝对脉冲特性

骚扰测量仪可以进行准峰值测量、峰值测量和平均值测量。当输入信号是正弦波时，无论用何种方式测量，得到的读数都是相同的，等于该正弦波的有效值，精度应优于2dB。但是如果输入的是周期脉冲信号，则三种测量方法得到的读数是不一样的，其结果如表7所示。

表7：峰值、准峰值和平均值测量的结果比较

表中E——正弦波的有效值；

——脉冲强度，等于脉冲幅度脉冲宽度，单位：mS

Bimp——脉冲宽度；Bimp=1.05B6

fPR——脉冲重复频率；

P（）——准峰值检波效率，与检波器的充、放电时间常数、脉冲重复频率和带宽有关，P（）1。

由表7可知，峰值测量结果准峰值测量结果。表6中列出了输入标准脉冲，在标准宽带情况下峰值与准峰值表头指示之比值。表8列出了具有相同带宽的准峰值和平均值表头指示之比值，由表可知，准峰值平均值。对于规则的周期性脉冲可以根据表7来进行峰值、准峰值、平均值之间的转换。

但是一般骚扰都是随机的，很难进行彼此间的换算，因此有些标准同时规定了发射测量的准峰值限值和平均值限值。

表8：在相同带宽条件下准峰值和平均值表头读数之比值

在准峰值测量时，如想要在某个频率点得到较稳定的测量值，则测量时间应大于检波器充放电时间和电表机械时间常数之和，并且测量不止一个周期，所以一般准峰值测量时间要求比较长。如果测量仪具有扫频测量功能，则设置的扫描时间应符合表9的规定。在实际测量中，往往先用峰值进行全频段测量，然后再对超过限值的频率点进行峰值测量，这样可以大大节省测量时间。

表9：最小扫频时间

综上所述骚扰测量仪由于规定了四大类指标和二个脉冲特性，所以可以测量脉冲信号和正弦信号，在测量正弦信号时无论采用哪一种检波方式，结果都是一样的。一般的电压表（包括场强仪）仅能测量正弦波，不能测量脉冲信号。骚扰测量仪目前市场上有二种基本类型，一种是测量接收机类型，它是单频点测量，灵敏度较高，自动化程度高的可以自动扫描各频点。

另一种是频谱分析仪类型，可以显示整个频段，但灵敏度稍低些。但是无论什么类型的测量仪，只有符合GB/T6113.1规定的四大类指标和二个脉冲特性后才能进行EMI测量。

（3）测量用天线

图4：EMI测量用的天线

（a） 双锥天线（b）对数周期天线（c）混合宽带天线（d）喇叭天线（e）对称振子天线

天线用来接收骚扰电磁场，把场强转变成电压，骚扰测量仪测量的是转变后的电压值，所以测量仪的读数只有加上天线系数后才能得到骚扰场强，如果连接天线和测量仪的同轴

电缆有损耗，则还应加上损耗值，即

骚扰场强dB（Vm）测量仪读数dB（V）十天线系数（dB）电缆损耗（dB）

每部天线都有天线系数，该系数与频率有关，曲线一般由天线制造商给出。电磁骚扰测量中

常用的天线为宽带天线，便于自动化扫频测量。一般用双锥天线（30300MHz）和对数周期天线（2001000MHz），最近又推出把二种天线合二为一的宽带天线（301000MHz）。在测量1GHz以上的频率时常用喇叭天线，喇叭天线具有很强的方向性。

有时EMI测量也用对称振子天线，其长度应该等于被测频率的半波长，由于改变测量频率时需同时改变振子长度，所以这种天线不适合进行自动化扫频测量。以上这些天线的形状见图4。

1.1.1.2 1GHz18GHz频率段的辐射发射测试

1GHz18GHz频率段的辐射发射测试一般使用全电波暗室，现以工科医（ISM）设备为例说明。由于试验场地是自由空间，只有直达波，没有反射波，所以接收天线可以设置在与EUT同一高度上，不必上下移动。但是转台仍需360度转动，以获得最大值。测试距离为3米。天线应采用小口径定向天线，水平和垂直二种状态都要测试。

测量采用频谱分析仪，因为工科医（ISM）设备在运行期间工作频率可能会有明显变化，所以采用全景分析比较适宜。频谱分析仪应设在最大保持方式和对数dB显示方式。测量结果用电场强度的峰值或平均值表示（不用准峰值）。峰值测量时采用1MHz的分辨率带宽和视频带宽，平均值测量时仍采用1MHz的分辨率带宽，但是视频带宽应大大缩小至10Hz，相当于加入一个低通滤波器。

1.1.1.3 30MHz18GHz频率段的辐射发射替代法测试

辐射发射测试时，测量天线接收到的骚扰强场包括两个部分，一部分是EUT内部的导线和电路直接通过机箱壳体的缝隙向外的辐射，称壳体辐射，另一部分是由外接电缆引出的共模电流辐射。替代法测试的目的是仅仅测试EUT的壳体辐射，所以要求拆除所有可以拆卸的电缆，不能拆卸的电缆上要加铁氧体磁环，并放在不会影响测量结果的位置上。

图7所示为替代法测试的方法和布置。首先用半波振子天线A和测量接收机测量出EUT的最大骚扰值，然后用半波振子天线B替代EUT。调节信号发生器输出功率，直至测量接收机达到同样的值。记录替代天线B的输入端功率，即为EUT的壳体辐射功率。

由于采用替代法，所以对试验场地的要求比较宽松，只要求替代天线B在各方向上移动10cm，测量值变化不超过1.5dB既可。合格的开阔场地、半波暗室和全电波暗室都符合上述要求，都可以进行替代法测试。

测试天线A的高度h应和EUT中心的高度相同，只要求h》1m，测试天线A也不需上下移动。但要求EUT在常规放置位置和90o翻转位置上分别旋转翻360o，以便寻找EUT的最大骚扰值。

测试距离d虽然没有明确要求，但最好还应符合远场条件。d的起始点为EUT的几何中心，终止点为测量天线A的天线中心。替代试验和校准试验时，替代天线B应置于EUT 的几何中心。

对天线的要求：在30MHz1GHz频段，测量天线A可采用半波振子天线，也可采用宽带天线，但替代天线B则必须用半波振子天线。1GHz8GHz 都用线性极化的喇叭天线。

替代法的校准很重要。一般水平极化和垂直极化状态都要进行校准。校准时发射天线B与测量天线A平行放置，对于每个频率点，都要记录发射天线的输入功率和测量接收机的接收电压的关系曲线，找出校准系数K（f）。以后测试时就可以直接将测到的最大骚扰电压加入校准系数K（f）后得到壳体辐射功率，不必再做替代试验。

图7：辐射发射的替代法测试

1.1.1.4 9KHz30MHz频率段的磁场辐射发射测试

9KHz30KHz频段用环型天线测量EUT辐射的磁场分量。测量方法有两种：一种是大环天线（LLA）法，见图8；一种是远天线法。采用何种方法主要是由EUT的尺寸决定的，例如对于工科医（ISM）设备，国标GB4824规定，直径为2m的LLA可测量的最大设备其对角线尺寸不应超过1.6m。

大环天线法比较好，因为EUT的三个正交磁偶极距的磁场分量都可以测量，三个环上都有电流探头，测量结果用大环上的磁感应电流dB（A）表示。大环的标准直径为2m，也可用1、1.5、3和4m直径的大环，但结果都应转换到2m大环上，以便和标准规定的限值比较。

大环天线（LLA）测量系统应使用规定的标准天线进行校准，所以大环法也可以视做某种替代法，即EUT的磁场辐射强度等效于标准天线的辐射强度。如果EUT太大无法使用LLA法，则应采用远天线法。例如国标GB4824规定，尺寸超过1.6m的家用感应炊具的辐射磁场测量，使用直径0.6m的单小环天线，测量距离3m。

单小环天线垂直地面放置，最低部高于地面1m（典型值），所以测量得到的是环天线处的磁场的水平分量，但是由于测量处于近场条件，地面又有反射，所以测量所得的值仍然反映了EUT的水平和垂直偶极距的情况。

图8：大环天线（LLA）法测量EUT辐射的磁场分量

以上知识分享希望能够帮助到大家！