场强测量设备

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1、522 场强测量设备 一、干扰场强测量仪：用于测量干扰电压、干扰场强、 干扰信号的频率。 （一）、结构和工作原理 1、结构框图：图523干扰场强测量仪的主机是一台超外差式接收机，有 以下几部分组成： 、输入衰减器：保证输入电平在测量仪的测量范围之内，衰减量计入测量结果。 、校准信号发生器：提供一个标准信号，对测量仪的增益进行自校，保证测量值的准确性。 、线性放大器：包括高频器放大器、23级变频器、23级收中频放大器。 、非线性检波器：峰值检波器、准峰值检波器、平均值检波器、有效值检波器。 、直流放大器和具有规定的机械时间常数的表头。测量结果可以通过表头显示（指针式或数字式）， 也可以利用记录仪

2、自动记录。 2、 工作原理 、线性放大器。（略）输出电压可以写成包络为A(t)的调幅波 、几种常用的检波器检波器的等效电路可以 简化为如右图中所示，不同 检波器的差别主要仅在于其 充电时间常数Tc=4R1C及放 电时间常数Td=RC的数值（ R1是选频级输出电阻及串联的检波元件D的内阻之和)。1)、峰值检波器 、充电tc足够快，放电td足够慢，tdtc106，td几秒，图524，检波器输出UUmax（是输入信号包络A(t)的最大值）。检波器输出U只取决于干扰信号的幅值。、应用：连续正弦波、单个脉冲、重复频率很低的脉 冲。军标中一般采用峰值检波器。2)、准峰值检波器 、充电（tc）快（比峰值检波

3、器慢一些），放电（td）慢（比峰值检波器快一些），tdtc，图525，例如：301000MHz，tc1ms，td550ms，0.1530MHz，tc1ms，td160ms，准峰值检波器的输出电压与脉冲干扰信号的重复频 率有关： 干扰信号是重复的等幅脉冲时，随f,(f)1， 反映 了干扰效应随脉冲重复频率的提高而增大的现象。图52 5中如果只有用实线表示的干扰脉冲, 输出电压的平均值 用虚线2表示。如果干扰脉冲的频率增大1倍（加上用虚线 表示的脉冲），输出电压的平均值则用虚线1表示。 、应用：适用于测量周期性脉冲干扰。 3)、平均值检波器 、充电时间常数放电时间常数（tdtc）是输入信号包络A（

4、t）在一个周期内的平均值。 、应用：适用于测量连续的正弦波信号，不适用于测量脉冲干扰。 4)、有效值检波器（均方根值检波器） 、 A(t)的均方根值。 、应用：测量随机噪声。 、主要的技术指标。（测脉冲干扰时） 、通频带：是指调谐频率点两边下降6dB电平时的频率 间隔。例：所谓宽带干扰和窄带干扰，都是以接收机的带宽为 基准的。 、检波方式 见 、过载系数10150KHz0.1530MHz301000MHz通频带 200Hz 9KHz 120KHz定义：超过满量程但还保持非线形偏差不超过1dB的最大电平与满量程电平之比(dB)为整机的过载系数，如图527。过载系数V1(dB)V0 (dB)，即在

5、电表满度时，还有多大的线形范围，保证测脉冲干扰时不失真。 例：、指示表头的机械时间常数测脉冲干扰时，测量仪的指示值与表头的机械阻尼时间常数有关。10150KHz0.1530MHz 301000MHz检波前电路的过载 系数25dB 30dB 43.5dBi) 表头的机械阻尼时间常数：给表头施加一个重复频率为0.1HZ、持续时间t1秒的矩形脉冲，调节脉冲的幅度使指针达到满度偏转。缩短脉冲持续时间，使指 针偏转只达满度的0.35，此时脉冲的持续时间就是表头的临界阻尼机械时间常数。 ii) 阻尼时间常数太小，测脉冲干扰时，读数偏大。阻尼时间常数太大，测脉冲干扰时，读数偏小。所以必须规定表头的阻尼时间常

6、数。对于数字表，需 要在检波器与指示器前加一滤波器，使测脉冲干扰时与指针表一致。检波器的时间常数，表头的机械时间常数，通频带 和过载系数，决定了测量仪对脉冲干扰的响应，称为测 量仪的脉冲特性。 （二）干扰电压的测量原理：图528e0：干扰源的输出电压,Z0：干扰源的输出阻抗,ux：干扰信号在测量仪输入端产生的电压，dBuc：校准信号在测量仪输入端产生的电压，dB Ax：测量干扰信号，指示为Mx时衰减器的衰减量，dB Ac：校准时，指示为Mc时衰减器的衰减量，dB G：放大器的增益，dB 测量干扰电压时：uxAxGMx， 校准时： ucAcGMc， 消去G可得： uxucAcMcAxMx 校准时

7、，调整衰减器使Acuc，调整增益使Mc0 则：uxAxMx 即：干扰信号在测量仪输入端产生的电压Ux(dB)等于衰减器的读数（dB）加上表头指示的分贝数。（三）干扰场强的测量原理框图，图529， E：辐射场强，dB K：接收天线的校准系数，dB天线（或其他传感器，例如测量探头）把干扰场 干扰电压。EUxK dB测量干扰场强时uxAxMx， 与上述讨论一样 EAxMxK接收天线的校准系数 K 与被测干扰信号的频率有关， 可由天线的校准曲线上查出， 可通过测量确定。 （四）、测量干扰信号的频率 调整调谐电路，使输出信号最强，测量仪显示的频 率即为干扰信号的频率。 （五）、干扰场强测量仪例 1、ES

8、PI3测量接收机，图5210，频率范围：9K3GHz。 2、RR系列干扰场强测量仪（国产），图5211 RR7，10K150KHz RR2，150K 30MHzRR3，28 500MHz RR8，470 1000MHz二、 其他场强测量设备 1、近区场强仪，图5212， 2、微波漏能测量仪，图5 200kHz200MHz 213，0.915GHz12.4GHZ3、工频场强仪，图5214 4、磁场测量仪，图52155、静电场强仪。 523天线和测量探头 一、天线的主要参数根据互易原理，同一天线用作发射或接收时，特性参 数是相同的，只是含义不同。下面以发射天线为例介绍天 线的主要系数，用作接收时，

9、特性参数不变。 1、 方向图函数和方向图描述在不同方向上,相同距离处辐射场相对大小(接收 天线对来自不同方向的电磁波接收能力的相对大小)。 、方向图函数E(，):在任意方向上，r处的辐射场强(接收场强)。Emax :在最大辐射方向上，r处的辐射场强(接收场强)。 、方向图：按方向图函数f（，）绘出的图形开阔测试场地性能的评价：GB/T61131995中规定通过测试场地的归一化场地衰减（Normalized site attenuation，缩写为NSA）来鉴别一个开阔场地的质量。、NSA的测量方法：图5228中，天线处放发射天线（高1m或2m）, DUT处放接收天线 (高度可在14m内变化*）

10、, 如图5229所示，分别测量水平极化波和垂直极化波的NSA*。NSA的测量值：ANVDVSAFTAFRAFTOT其中：VD：是把收、发天线的电缆与各自的天线断开，然后用一个转接器连接起来的测量值。VS：是把收、发天线的电缆重新与各自的天线连接后，调整天线的高度测得的最大值。R3 m和10m时，接收天线在14m内变化，R30m时，接收天线在14m或26m内变化。测量VD和VS时，信号源的电压保持不变（VDVS 是场地衰减的直观结果）。AFT、AFR：发射天线和接收天线的校准系数（dB）。AFTOT：收发天线之间的互阻抗耦合系数（GB/T61131995中规定了R3m，f30200MHz 的AF

11、TOT，*其它的R、f，AFTOT0）。 、场地性能的评价方法：NSA的测量值（包括水平极化和垂直极化）与标准值（也称为理论值，可以通过计算得到）的误差不大于4 dB，称为4dB准则。 GB/T61131995中给出了有关的标准值数据。4、开阔测试地的缺点城市中的开阔测试场地一般建于高楼顶上，由于背景 电磁噪声的影响(下页),已经无法满足国家标准中的测试条 件(背景电磁噪声电平比测试电压低20dB以上)。另外, 开阔 场地受气候条件的影响很大，在有雨、雪、雾、风、烈日 等气候条件下，无法进行测量。 刀形屏蔽门吸波材料：图5232， 泡沫塑料中掺入碳和石墨， 外面涂防火剂。可以看出，频率越低，要

12、求吸波尖劈越长，EMC测试频 率是30M1000MHz（辐射），通常要求尖劈的长度大于 最低吸收频率的波长四分之一。对30MHz的信号，波长是 10m，需用的尖劈长度至少要达到2.5m。 为了改善电磁兼容暗室空间的利用率，吸波材料可以采 用铁氧体砖与尖劈的复合体，如下图所示。铁氧体材料对 电磁波低频段的吸收性能比较好，在保证同样吸收性能的 条件下，复合体的总长度要比单纯尖劈短得多。性能评价：暗室内五个面敷吸波材料，主要是要减小室内的反射和散射，暗室的性能还可以通过测量暗室内的NSA，然后利用4 dB准则来评价（反射和散射越强，NSA的测量值偏离标准值就越大）。EMC暗室造价很高,连同测试设备需

13、要大约上千万元。 53 传导干扰测量 531 测量设备 一、干扰场强测量仪 522 二、电流探头 图531 用于测量干扰电流 1、 结构 电流探头的结构和等效电路如图532。铁氧体磁环，增强互感，载流导线构成初级绕组，N11，电流探头的线圈N2，次级绕组，Rin干扰测量仪的输入阻抗。 1、工作原理 由安培环路定理电流探头的输出电压r：铁氧体环的平均半径，0r：铁氧体环的磁导率 S：铁氧体环的横截面积， I1：待测的干扰电流。 对于正弦电磁场，（2）式可用dB表示为：I1(dBA)=U(dBV)-ZT (dB) （533） ZT可由电流探头出厂时配的ZT (f)曲线上查出。由干 扰仪测出电流探头

14、的输出电压U，就可以得到导线中的干 扰电流I1。 工业最低严格被测设备 接受类似载波三、人工电源网络测量传导干扰时需要 用一种辅助测量设备：人 工电源网络。 1、人工电源网络的作用 为50Hz市电提供通路。 使待测设备与供电电源实现高频隔离，即防止来自电源系统的高频干扰信号进入测试系统，又防止测试系统产生的干扰信号进入电源系统。 把待测设备产生的干扰信号传送到测量接收机。 、L 把待测设备与供电电源隔离，来自供电电源的高频干扰信号被C1旁路。 、待测设备产生的干扰信号通过C2 耦合到负载电阻R上，干扰仪可测出干扰电压。 、图535 是一种单相供电电路使用的人工电路网路的实际电路，P 处是待测设

15、备的电源插座。 为待测设备提供一个规定的线路阻抗（高频阻抗）。由于各个电网的阻抗不同， 同一试品干扰电压的测量值就不相同,为此标准中规定了一个统一的阻抗(50)， 以便测试结果可以相互比较。 2、 人工电源网络的结构和工作原理 、图534是一个典型的人工电源网络的原理图，由 低通滤波器和负载电阻R组成。设 备电 网家 用工 业离地太近有C,高频电流会衰减待测电缆线较多5到10ns高频,感性负载 拉闸U或I振荡衰减,影响 电网中其他并联设备脉冲发 生器 高频流不过高频流过雷击发 生器电流较大(2000A)注 意着火不能太快,电容充 电有过程场强转为电压信号测 电 压 有 修 正 表场 强手册 可查Cable衰减预兼容测试