電磁兼容入門篇之輻射發射(輻射騷擾)試驗

今天咱們一塊兒學習的是四個EMI測試項之一：輻射發射（RE），較前兩篇相比的話，今天可能會有一點點深度，不過不用擔憂，咱們先作一個瞭解，等到測試時或測試後再回過來結合本文，就能掌握的更深入，或許還會有些特殊的感觸！

好了，接下來進入正題，輻射發射（RE）測試是EMC的重要測試項之一，也是問題最多、最不容易經過的項目。不一樣類型的設備進行輻射發射測試時都需選取相應的產品標準，按照不一樣的設備等級和分類，來肯定被測試設備（EUT）的測量限值和測試需求。本篇文章主要從定義、試驗目的、試驗設備、試驗方法、試驗配置等方面展開，後面也會結合具體例子說明。

1. 定義

輻射：輻射是能量以電磁波形式由源發射到空間的現象。雖然咱們看不到摸不着，但就像空氣同樣，咱們知道它是切實存在的，好比咱們平常生活中常常說的手機輻射、電腦輻射等。

 

輻射發射：輻射發射指電子、電氣產品或系統由其內部電路工做時向其周圍空間發射的電磁波。這個發射是經過空氣做爲傳播路徑而不是導線（包括信號線和電源線），既然稱之爲發射，那麼確定相對而言在其周圍空間就有接收物體或設備存在。

2. 試驗目的

輻射發射（RE）試驗主要測試電子、電氣設備或系統在正常工做時自身對外界的輻射干擾強度，包括來自電路板、機箱、電纜及鏈接線等全部部件的輻射騷擾。經過將試驗測量值與限值比較來判斷EUT的輻射發射是否合格，測量值低於限值則PASS，反之則FAIL。

 

Tip：不一樣類型的產品可能有不一樣的限值，要結合咱們上一篇講述的產品專用標準或產品類標準來查找肯定哦~

3. 試驗設備及必備條件

3.1 測量接收機：測量接收機是EMI測試中最經常使用的基本測試儀器，儀器類型包括準峯值測量接收機、峯值測量接收機、平均值測量接收機和均方根值測量接收機。YY0505要求測量接收機測試範圍覆蓋30MHz—18GHz，具有PK（峯值）、QP（準峯值）、AV（平均值）檢波器，測量接收機的幾個重要指標分別是：6dB處的帶寬、充電時間常數、放電時間常數、臨界阻尼指示器的機械時間常數、過載係數。GB/T6113.1規定了頻率段範圍：

A頻段——9～150kHz；

B頻段——0.15～30MHz；

C頻段——30～300MHz；

D頻段——300～1000MHz；

E頻段------1GHz以上

劃重點：頻段範圍必定要記着，之後會處處用的到！

 

對於準峯值測量接收機（包含測試控制系統和計算機軟件），要求特性以下

 

這裏你們簡單瞭解一下就好，後續會逐漸介紹這些個參數具體表明什麼

在準峯值測量時，若是想要在某個頻率點獲得比較穩定的測量值，則測量時間應大於檢波器充放電時間和電錶機械時間常數之和，而且測量不止一個週期，因此通常準峯值測量時間要求比較長，在實際測量中，每每先用峯值進行全頻段測量，而後再對接近或超過限值的頻率點進行準峯值測量，這麼作能夠大大節省測量時間。

3.2 天線

天線是輻射發射試驗的接收裝置，因爲輻射發射試驗頻率範圍覆蓋30MHz—18GHz，因此相應的在不一樣頻率範圍段有不一樣的天線相匹配，例如：

在30MHz-230MHz頻段經常採用偶極子與雙錐天線：

雙錐天線

偶極子天線

230MHz-1GHz頻段常採用對數週期、偶極子及對數螺旋天線：

對數週期天線

還有一些其餘的天線好比三環天線、喇叭天線等均可適當應用

對數天線

三環天線

喇叭天線

關於天線的知識，因爲種類太多，並且參數專業性知識比較強，想要了解更多的能夠本身查找一些資料或者關注一下個人後續更新~

3.3 電波暗室

電波暗室，是主要用於模擬開闊場，同時用於輻射無線電騷擾(EMI)和輻射敏感度(EMS)測量的密閉屏蔽室。電波暗室的尺寸和射頻吸波材料的選用主要由受試設備(EUT)的外行尺寸和測試要求肯定，常見的有3m法或10m法。

 

圖爲採用雙錐天線在進行電腦的輻射發射試驗

10m法參考配置：典型屏蔽內尺寸：21m（長）×12m（寬）×9m（高）。

3m法參考配置：典型屏蔽內尺寸：9m（長）×6m（寬）×6m（高）。

電波暗室能夠由開闊場地替代：開闊場地至少應該在橢圓範圍內沒有任何可能反射電磁波的物體。使用開闊場地試驗的話，EUT和天線放置於橢圓的兩個焦點上，測量接收機則放在橢圓外。測試桌天線架都應是非金屬的；地面應鋪設金屬板或金屬柵網，板或網的鏈接處不該有電不連續點，孔、縫直徑小於0.1λ，λ爲擬測試的最高頻率的波長，對於頻率爲1GHz，孔、縫直徑應小於30mm；開闊場地的環境噪聲越小越好，至少應比標準規定的EUT的騷擾限值低6dB。

好比廣州所設備類型：

 

4. 試驗方法及配置

試驗佈置圖以下

 

4.1 EUT發出的電磁波將在各個金屬面上發生發射和屢次反射，故測試天線接受到的場強是直達波和反射波的矢量和，所以天線或者EUT的位置稍有變化，測試結果就會有很大不一樣，也所以在RE測試中，天線的高度、天線的極化方向以及轉檯的角度都要不斷改變，以期檢測到設備輻射的最大點。

4.2測試要素：

場地：開闊場地或半電波暗室；

木桌：0.8米高；

轉檯：360度旋轉；

天線：選擇合適類型，且在1~4米移動，並進行垂直極化和水平極化測試；

寬帶天線、同軸電纜、騷擾測量儀組成50Ω匹配傳輸系統；

測試接收機：準峯值讀值，峯值測量；

EUT:處於最敏感狀態

曾經我有個困惑，天線爲何要上下移動呢？那咱們知道因爲EUT的結構，大小等的緣由，天線並不能在固定的某一個高度就能接收到全部的EUT的發射最大值，上下掃描，總會探測到一個發射功率最大值，同時轉動角度，能夠獲取到試驗的最大值。那麼我又想，爲何必定要在1m-4m之間而不是1m-5m或者其餘的範圍呢？當接收天線在1-4m移動時，接收到的場強以駐波形式變化，波峯波谷的高度差約爲λ/4，那麼爲了保證在30MHz時也能找到最大場強，咱們能夠計算下此時λ=3*10^8/30MHz=10m，λ/4=2.5m，因爲桌子自己高0.8m，因此下限設爲1m，而上限則爲0.8+2.5=3.3m，考慮到天線自身高度，故範圍爲1-4m。

 

天線的阻抗、同軸電纜的阻抗和干擾測量儀的輸入阻抗都應相等，阻抗不匹配將引發反射，造成駐波，影響讀數準確性。水平和垂直兩種狀態都要測量，垂直放置時天線的最低端離地應大於25cm，以避免影響天線的性能，採用頻譜分析儀設在最大保持方式和對數dB顯示方式。

5. 舉例

仍是以醫療器械某設備爲例

5.1 設備的分組

1組：本爲發揮自身功能的須要而有意產生和（或）使用傳導耦合射頻能量的全部工科醫設備。

2組：爲材料處理而有意產生和（或）使用電磁輻射射頻能量的全部工科醫設備。

大多數類型的設備和系統僅爲其內部功能須要而產生或使用RF能量，所以屬於1組，如心電圖和心磁圖設備和系統，腦電圖和腦磁圖設備和系統等，另一些預期以非RF電磁形式傳遞能量給患者的設備和系統也屬於1組設備，如醫療成像設備和系統——X射線診斷系統、CT系統、超聲診斷系統等；治療設備和系統——超聲治療系統，輸液泵、呼吸機等；只有少數系統和設備是施加RF能量給材料（患者）的，屬於2組設備，常見的有磁共振成像系統、透熱療法設備、熱療設備和高頻手術系統等。

5.2 設備的分類

A類：非家用和不直接鏈接到住宅低壓供電網設施中使用的設備。

B類：家用和直接鏈接到住宅低壓供電網設施中使用的設備。

5.3 結合廣州所檢驗某輸注泵類產品報告來學習，首先是試驗日期、溫溼度、大氣壓力等環境因素填寫，確保電磁環境和機械環境知足試驗要求

 

其次試驗依據YY050五、GB4824-2013，按照我上面所講設備分組分類，劃分爲1組（本爲發揮自身功能的須要而有意產生和（或）使用傳導耦合射頻能量的全部工科醫設備）A類（非家用和不直接鏈接到住宅低壓供電網設施中使用的設備），

試驗場地選擇在10m法半電波暗室進行，GB4824-2013規定

 

輸注泵類產品爲1組A類設備且輸入功率＜20kVA，由6.2.2.2可知在9kHz—150kHz時無適用限值，即不進行此頻段測試；由表4咱們可知在30MHz—230MHz準峯值限值爲40dB（μV/m），在230MHz—1000MHz準峯值限值爲47dB（μV/m）。

至於什麼是dB，下一篇我會用一整篇文章來解釋~

繼續看報告：

 

 

由上圖及測試表格可知不一樣天線極性、高度以及不一樣轉檯角度和發射頻率時測量值都在限值範圍內，想一想咱們開始講的測量值低於限值則PASS，反之則FAIL，故該產品輻射發射測試合格。

廣州所是如何佈置試驗的呢：

鏈接圖以下：

 

實物佈置圖以下：

 

好了，本篇課程就分享到這裏了，對於不一樣產品測試標準和佈置以及限值要求可能會不一樣哦，具體仍是要查閱對應標準，文章後會列一些經常使用的檢測依據，標準有疑問的小夥伴能夠參考我上一篇文章哦~

輻射發射常見檢測依據：

機車車輛設備電磁兼容要求GB/T 24338.4-2009，IEC 62236-3-2:2003；

軌道交通訊號和通訊設備的發射與抗擾度GB/T24338.5-2009，IEC 62236-4:2003；

地面供電裝置和設備的發射與抗擾度GB/T 24338.6-2009，IEC 62236-5:2003；

機車車輛電子裝置GB/T 25119-2010,IEC 60571：2006；

居住商業和輕工業環境中的發射 GB17799.3-2012，IEC 61000-6-3:2011；

工業環境中的發射 GB17799.4-2012，IEC 61000-6-4:2011；

信息技術設備的無線電騷擾限值和測量方法 GB/T 9254-2008，CISPR22:2006；

家用電器電動工具和相似器具的電磁兼容要求第1部分：發射 GB4343.1-2009，CISPR 14-1:2005；

測量控制和實驗室用的電設備電磁兼容性要求第1部分：通用要求 GB/T 18268.1-2010，IEC 61326-1:2005；

工業科學和醫療(ISM)射頻設備騷擾特性限值和測量方法GB4824-2013，IEC CISPR 11:2010；

可編程序控制器設備要求和測試GB/T15969.2-2008，IEC 61131-2:2007；

計算機通用規範第1部分：臺式微型計算機 GB/T 9813.1-2016；

量度繼電器和保護裝置第26部分：電磁兼容要求GB/T14598.26-2015，IEC 60255-26:2013。