电磁兼容场地与设备-如何用GTEM小室做辐射发射试验

 试品的电磁骚扰辐射发射值测试在理论上也能在GTEM 小室内进行，这时小室内芯板和底板就代替暗室测试中的天线接收试品工作过程中产生的辐射骚扰。GTEM小室的N型接头接干扰接收机，通过干扰接收机便能测试试品工作过程中电磁骚扰的辐射发射情况。再通过计算机和处理软件，以定出试品辐射发射的测试结果。注意，这里存在一个在GTEM小室中的测试结果和开阔场或电波暗室测试结果的比对问题，从中找出规律（建立数学模型），进行必要的修正，而这也正是GTEM小室测试软件所要解决的问题。另外，试品在GTEM小室中摆放的位置不同，造成芯板与底板之间相对距离的不同，也将是导致测试结果不同的关键因素，务必予以充分注意。

    在GTEM小室内做辐射发射测试的操作方法如下：

① 将被试品置于GTEM小室内；

② 外接干扰接收机，接收试品的辐射骚扰电平输出；

③ 根据测试标准要求设置扫描频率的范围和检波方式及分辨率带宽；

④ 干扰接收机测试被试品的辐射骚扰电平值；

⑤ 通过计算机及软件进行数据处理，得到*终测试结果。

特别提示：用GTEM小室无论是做射频辐射抗扰度测试，还是做辐射发射测试，都有一个极化问题（在开阔场和电波暗室中测试时，通过改变摆放天线的方向实现）。在GTEM小室里的芯板和底板扮演了天线的角色，它们的位置是不能变化的，因此要想改变电场的极化方向，只能通过人为地改变EUT相对芯板和底板的摆放方向来实现。

3.1. 测量接收机

1) 测量接收机的基本原理

    EMI接收机也叫电磁干扰测量仪是电磁兼容性测试中应用*广、*基本的测量仪器。

    EMI接收机是测量干扰发射的一个主要仪器。它实质上是一种选频测量仪，它能将由传感器输入的干扰信号中预先设定的频率分量以一定通频带选择出来，予以现实和记录，连续改变设定频率便能得到该信号的频谱。

    我们可以把EMI接收机看作是一个可调谐的，可改变频率的，可精密测量幅度的电压计。它能够测量骚扰电压的峰值、准峰值、平均值、均方根等。

    测量接收机在测量信号时，先将仪器调谐于某个测量频率，该频率经高频衰减器和高频放大器后进入混频器，与本地振荡器的频率混频，产生很多混频信测量接号。经过中频滤波器后仅得到中频=-。中频信号经中频衰减器、中频放大器后由包络检波器进行检波，滤去中频，得到低频信号A(t)。对A(t)再进一步进行加权检波，根据需要选择合适的检波器，得到峰值、准峰值、平均值等。这些值经低频放大后可以在屏幕上显示出来。

    测量接收机测量的始终是一个端口的电压信号，在EMC测试领域除了需了电压外，还需要使用不同属性的测量设备（如功率吸收钳、天线、电流探头等）测量不同的参数，如骚扰功率、电场、电流等，因此需要将测到的端口电压经过一定的系数转换成对应的单位值（如pW或dBpW、μV/m或dBμV/m、μA或dBμA等）。

以下是CISPR频段划分与测量接收机的带宽要求：

2) 测量接收机的常用检波及测量方式

    测量接收机检波器的功能之一是对出现在接收机中频（IF）及其带宽内的信号包络进行处理，去掉载波恢复基带信号或发射。应注意区分检波器的功能和在测量接收机上输出指示的意义，所有检波器的功能（即：峰值、准峰值、平均值和RMS值）都是所有检波器的输出采用能产生相同指示的正弦波（已调谐未调制）的均方根值定标，即采用正弦波等效的RMS值进行校准。对于接收机的正弦波输入，IF及其带宽内的信号包络是一个直流电平，所有检波器均产生相同指示的RMS输出：一个0dBm的未调制信号施加在接收机上，则接收机无论采用何种检波方式，其输出都是0dBm。

    如果施加在接收机上的是调制信号，则检波器将产生不同的响应。接收机的IF及其带宽内看到的是施加的信号中处于中频及其带宽范围的部分。

（1）峰值检波器检测到的是IF中信号包络的*大电平，并显示一个具有相同峰值的正弦波的RMS值。

（2）准峰值检波的输出结果与脉冲的重复频率有关，当脉冲重复频率提高一倍时，准峰值检波输出也随之上升。其上升规律加权后与干扰对听觉危害的主观评定程度相一致。

（3）平均值检波的*大特点是检波器的充放电时间常数相同，致使检波的直流输出基本上正比于检波器前各级信号包络的平均值。多数情况下，从平均值检波器得到的脉冲响应读数较之实际值小得多，除非噪声仪表的带宽非常窄，低至数百赫兹的量级。对于重复频率100Hz，数量级为10kHz的带宽，平均值仅为峰值的1%。该值对任意精度的测量仪器来说都太低了。因此，平均值检波一般不用于脉冲干扰测量，而是用于测量窄带信号，其优点是可以克服与调制或宽带噪声相关的一些问题。

    GB/T 6113－101对平均值检波器作出了新的要求，增加了对间歇的、不稳定的和漂移的窄带骚扰的响应。对间歇的、不稳定的和漂移的窄带骚扰的响应应做到：测量结果应与某一时间常数的仪表的峰值读数相当，即A频段和B频段的时间常数为160ms，C频段和D频段的时间常数为100ms。对于E频段，线性平均值检波器的时间常数是100ms，而对数平均值检波器的时间常数要求，正在逐步完善中。对于满足这一要求的平均值检波器，在R&S公司的测量接收机里用CISPR-AV表示。

（4）均方根检波器的优势在于：对于宽带噪声，均方根检波器的输出正比于带宽的平方根，即噪声功率直接与带宽成正比，这一特性使得均方根检波器获得广泛应用，这也是测量背景噪声采用均方根检波器的主要原因之一。使用均方根检波器的另一优点是：均方根检波器可以针对不同源产生的噪声功率（如脉冲噪声和随机噪声）给出附加的修正，因此允许存在较大的背景噪声。

（5）幅度概率分布（Amplitude probability distribution, APD）测量就是用来测量骚扰信号的统计特性，适用于分析不同特性的骚扰源对不同制式数字通信系统的影响，是近年来新发展出来的一种检波方式。骚扰的APD定义为骚扰幅度超出规定电平的时间概率的累积分布。由于数字系统是用误码率来评价系统性能的，只有确定了干扰的幅度统计特性才能确定数字通信系统的误码率，并且找出误码率和系统输入信噪比的关系，因此与衡量数字通信系统性能直接有关的是干扰的幅度统计特性。APD检波的优点是背景噪声影响小、可重复性高、对保护数字无线通信更直观等。但缺点也十分明显，即难以实现快速全频段测量，测量效率低。