电磁兼容第7章

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1、71第七章第七章 电磁兼容测量电磁兼容测量产品的电磁兼容性已成为衡量产品品质的一大重要指标。欧共体发布了 89/336/EEC 指令，不符合 EMC 标准的产品已不能进入欧洲市场。我国国家技术 监督局与有关部委也正在积极筹划在我国实施电器、电子产品的电磁兼容性认证。电磁兼容方面的标准中对电器、电子产品规定了相应的干扰量的极限值和抗 干扰能力指标，通过电磁兼容测量可以验证产品是否符合标准规定的指标。 电磁兼容测量包括：发射测量；敏感性测量；抗干扰测量。 发射测量的目的是测量发射机（干扰源）发出的电磁能量（强度、频谱等） 。 发射测量包括：干扰电压和电流；干扰场强（电场、磁场、电磁波） ；干扰功率

2、等。 敏感性测量的目的是测量被试品（接收机，如电子仪器）抵抗在当地出现的 干扰量的能力。用各种干扰模拟器，模拟不同的干扰信号，通过适当的耦合装置， 把干扰量施加于被试品，检测被试品能否抵抗这些干扰，保持正常工作。 消干扰测量的目的是评价 EMC 组件的有效性。例如，滤波器的滤波效果； 电缆外皮的屏蔽效果；屏蔽室的屏蔽效果等。7.1 发射测量干扰电压和电流发射测量干扰电压和电流干扰电压和电流指的是发射机（干扰源）通过与之相联的传输线（电源线、 数据线）发射出来的干扰信号。这种干扰首先表现出来的是电流（干扰电流） ； 该电流在网络（电源网络、通讯网络等）的阻抗上产生电压降（干扰电压） 。测量干扰电

3、压时：要消除阻抗网络不同的影响。网络（电源、负载）阻抗 不同时，干扰电压不同。要阻止网络中已有的其他干扰对被试品干扰电压测量 的影响。特别是在电源引线上测量时，更重要。 因此要采用人工电源网络（Artificial Mains Network）或称传输线阻抗稳定 网络（LISNLine Impedance Stabilization Network） 。7.1.1 对称电压、非对称电压和不对称电压对称电压、非对称电压和不对称电压在第一章里讲了差模电压和共模电压。在 GB/T 4365-1995电磁兼容术语 中是这样定义的： 差模电压：一组规定的带电导体中任意两根之间的电压。又称为对称电压 （S

4、ymmetric Voltage） 。 共模电压：每个导体与规定参考点（通常是地或机壳）之间的相电压的平均 值。又称为非对称电压（Asymmetric Voltage） 。电源端负载端 电 源电 气 负 载被试品 （发射机， 工业干扰源）72怎么样测量差模干扰电压和共模干扰电压呢？以差模电压为例，可以直接测 两根导线之间的电压，也可以分别测每根导线对地的电压然后求其差。 从测量的角度，另一个国标 GB/T 6113-19995无线电干扰和抗扰度测量设 备规范里，又定义了对称电压、非对称电压和不对称电压。它们是这样定义的：对称电压：在两线电路中（如单相电源） ，对称电压就是指出现于两线间的 射频

5、干扰电压。有时也称为差模电压。如果用 Va表示其中一个电源端子与地之间 的电压矢量，Vb表示另一个电源端子与地之间的电压矢量，那么对称电压即差模电压为 Va与 Vb矢量之差，即。baVV 非对称电压：就是指出现于两电源端子电气中点与地之间的射频干扰电压。有时也称为共模电压。其值为 Va与 Vb矢量之和之半，即。2/ )(baVV 不对称电压：是指上面两条中定义的 Va或 Vb矢量电压的幅度。这一电压用 V 型人工电源网络测量。7.1.2 无线电干扰测量的频率范围无线电干扰测量的频率范围无线电干扰测量的频率范围通常为 9kHz1000MHz。测量干扰用的测量接 收机按其工作频率范围可分为四个频段

6、： A 频段：9150kHz B 频段：150kHz30MHz C 频段：30300MHz D 频段：3001000MHz 频谱分析仪和扫描接收机频率范围为 9kHz1000MHz。 （也有的频谱分析仪 其频率范围为 1GHz18GHz） 。7.1.3 人工电源网络人工电源网络按定义，人工电源网络应能在规定的射频范围内向受试设备端子之间提供一 规定阻抗；并能将试验电路同电源上的无用射频信号隔离开来；进而将干扰电压 耦合到测量接收机上。其中“向受试设备端子之间提供一规定阻抗”是指“干扰 输出端”端接 50 负载阻抗时，在“设备端”测到的相对于参考地的阻抗的模。 见图。测量试品电源端干扰时，人工电

7、源网络联接如实线所示测量试品负载端干扰时，人工电源网络联接如虚线所示50同轴电缆电 源 端负 载 端 电 源电 气 负 载受 试 设 备人工 电源 网络人工 电源 网络干扰 测量仪干 扰 输 出 端73人工电源网络有两种基本的类型： V 型：用于耦合不对称电压，能够分别测量每个导体对地电压的人工电源网络。 型：用于耦合对称电压和非对称电压，能够分别测单相电路中共模及差模电压 的人工电源网络。 国标 GB/T 6113-1995（系等效采用 CISPR 16-1/1993） 、给出的 50/50H+5 V 型人工电源网络示例见下页。“50/50H+5”是指：当“干扰输出端”端接 50 负载阻抗时

8、，在“设备端”测到的相对于参考地的阻 抗（亦称人工电源网络的“网络阻抗” ） 。 该人工电源网络适用于 A 频段(9150kHz)。连接设备的电源端 连接受试设备的设备端 连接测试设备的干扰输出端C1C2C3R1R2R3R4R5L1L2 8F 4F 0.25F5101k505050H 250H50/50H，50/50H1 或 150 V 型人工电源网络示例：受试 设备测 量 接 收 机LEN1C1C2C2C1R1R2R2R1L1L2L2L3C3C3R3R4R5RXmHX6 . 1) 1:H50/50)2H50550设 备 端受试 设备LEN1C1C5R5R1L1L2C1R2C1R4R2RX3R

9、74C1C2R1R2R3R4R5L1 作为 50/50H 网络元件值，0.1530MHz 1F0.1F 100050050050H 50/5H1 网络元件值，150k30MHz，Imax400A *2F0.1F 10005005015H 作为 150 网络元件值,150k30MHz 1F0.1F 1000 150100500*注：*最小值， *能够达到规定阻抗的适当的值S：1：对称分量（测差模干扰） ；2：非对称分量（测共模干扰） 。C1C2R1R2L1 1F0.1F 300100 7500H 150、型人工电源网络，二线供电试品，测量频率仅限于 1605Hz 以下。 为避免影响网络的阻抗，干

10、扰测量仪与人工电源网络联接通过平衡变压器接入， 其输入阻抗 Zi不小于 1000。 GB/T 6113-1995 给出了 150、型人工电源网络示例，见下图。干扰测 量仪1C1C1L1L2C2C1R1R2RX2RS1122iZ1000iZ1C1C1L1L2C2C1R1R2R2RS3RZRETLIF4R4R5R5R6R6R7R75元件参数表： C1L1C2R1R2R3R4R5R6R6 *F*H0.1F1501203902701102250 注：C1、L1为能够达到规定阻抗的适当值。 该人工电源网络用于具有非平衡输入的测量设备。适用于 150kHz30MHz 频率范围。按表中电阻值计算出的网络性能

11、如下：衰减 20dB，网络阻抗 150。7.1.4 干扰测量接收机干扰测量接收机人工电源网络的作用是将干扰电压取出来，或者说将干扰电压耦合到测量接 收机上。测量干扰电压可以用：干扰测量接收机、频谱分析仪或示波器。 关于干扰的“表述”问题：用示波器可以把干扰电压随时间变化的波形测出 来。这是其优点。但是在有关无线电干扰的标准里规定使用的测量接收机一般不 用它，而是用干扰测量接收机或频谱分析仪。 任何波形的电压都可以是由不同频率和幅值的正弦波所组成。 “干扰测量接 收机” 实际上是一个选频电压表。它用来测出干扰电压中某一频率（可选）电 压分量的大小。 “频谱分析仪”的原理和“干扰测量接收机”相同。

12、干扰测量接 收机一次只测一个频率的电压分量，频谱分析仪则把各种频率的电压分量都测出 来，其结果表示在示波器的屏上。 干扰测量接收机和频谱分 析仪各有优缺点，可以互相补 充。前者准确度较高，但只能测出一个频率的电压分量。后者准确度不如前者， 但能得到各种频率的电压分量。EMC 有关标准中规定：当两者的测量结果不一致 时，以前者为主。 在本节里，对干扰测量接收机以及电压大小的几种表示方法（峰值、准峰值、 平均值、有效值等）作简要介绍。 GB/T 6113-1995 中说明测量接收机的特性由其工作频率范围来决定。四台 测量接收机的工作频率范围分别覆盖 A 频段 9k150kHz、B 频段 150k3

13、0MHz、C 频段 30M300MHz 和 D 频段 300M1000MHz。它实际上是 一个具有选频能力的电压表。其工作原理与收音机和电视机一样，都是超外差原 理。1. 输入衰减器（对所有频率） 2. 调谐输入回路（调谐到所测频率的带通滤波器） 3. 中频发生器。本机振荡器与调谐输入回路 2 同步调谐，使之产生的高频信号的 频率与 2 的频率之差为固定的值（中频） 。混频器把 2 送来的信号和本机振荡f.Magn检出器本机振荡iu1234576器产生的信号混频。其输出为包含被测频率电压大小信息的中频电压。 4. 中频放大器（固定中频的选频放大器） 。把 3 送来的信号选频并放大。 5. 检出

14、器。检波器把中频信号中被测频率电压大小的信息检出。再由指示设备指 示。 被测电压的大小可以由几种指示值来表示。用不同的指示器可以检出不同的 指示值。 峰值检波器（peak detector）：其输出电压为所施加信号（中频放大器的输 出）的峰值。注意，并不是整个干扰电压的峰值。 峰值检波器由二极管和储能电容器组成。 中频电压通过二极管对电容器充电到包络线 的最大峰值。电容器保持最大峰值一直到能够由指示设备把峰值读出。以后经过 开关手动或自动操作而放电。开关 S 也可由高阻值的放电电阻代替。 准峰值检波器（quasi-peak detector）:具有规定的电气时间常数的检波器。 当施加规则的重复

15、等幅脉冲时，其输出电压是脉冲峰值的分数（加权峰值） ，而 且此分数随脉冲重复率增加趋向于 1。 检波器的充电时间常数主要取决于，系指输入端突然SLCR 加上一个设计频率的正弦电压后，其输出端电压达到稳态值的（）所需要的时间。68. 011e检波器的放电时间常数主要取决于，系指从突然切除正弦输入电压SECR 到检波器输出电压降至初始值的所需的时间。318. 01e还有一个指示仪表 M 的机械时间常数。通常指示仪表都带有临界阻尼，其机械时间常数定义为，其中 TL为去除全部阻尼之后的自由振荡周期。2L MTT准峰值主要用来评价脉冲干扰信号对无线电干扰的程度。例如听收音机时， 如果出现一个脉冲干扰，你

16、会听到一个噼啪的干扰声。如果脉冲的宽度较大，干 扰声的强度与脉冲幅度成正比。如果脉冲的宽度很小，幅度不变，人耳感觉到的 干扰声的强度会降低。如果窄脉冲出现的重复率增加，人耳感觉到的干扰声强度 也会增加。书上 p125，当脉冲的宽度很小时，指脉冲的中值宽度中频的周期。 01f中频放大器输出的最大幅值为，其中，A 为干扰脉冲的电压ZFRBAVu02时间面积；V0为中频放大倍数；BZF为中频放大器的带宽。所以 uR决定于脉冲的 面积，而不是峰值。 检波器有一定的充电和放电时间常数，故指示器 M 指示的值要小于脉冲峰 值。相当于人耳感觉到的干扰强度较低。当这种干扰脉冲重复出现，M 指示的值 会逐渐增加，但不会超过峰值。 为了使测量结果具有可比性，CISPR 和国标对准峰值测量接收机的特性有严CSSCERLR M77格的规定。