1、第10章EMC测量10.1 概述概述 10.2EMC测量设施测量设施 10.3EMC测量设备测量设备 10.4EMC测量实例测量实例 10.1 概概 述述 10.1.1EMC测量分类测量分类 依据测量项目要求，EMC测量可以分为四类：传导发射测量、辐射发射测量、传导敏感度（抗扰度）测量和辐射敏感度（抗扰度）测量，或者分为两类：EMI测量（包括传导发射测量和辐射发射测量）和EMS测量（包括传导敏感度测量和辐射敏感度测量），如图101所示。图101EMC测量类型示意图 传导发射测量考察交、直流电源线上存在的EUT产生的传导干扰，这类测量的频率范围通常为25 Hz30 MHz。辐射发射测量考察EUT
2、经其周围空间辐射的干扰，这类测量的频率范围通常为 10 kHz1 GHz，但对于磁场测量要求频率低至25 Hz，对于工作于微波频段的设备要求测量的频率高至40 GHz。传导敏感度测量是测量一个电气、电子产品抵御来自电源线、数据线和控制线上的传导电磁干扰的能力。辐射敏感度测量则是测量一个电气、电子产品抵御来自其周围空间的电磁场的能力。10.1.2EMC预测量与预测量与EMC标准测量标准测量 依据EMC测量目的的不同，EMC测量也可分为EMC预测量与EMC标准测量（EMC认证测量）。满足EMC标准要求的实验室，其工程建设费用昂贵,测量系统费用更高。满足相关EMC标准要求、具有认可资质的EMC实验室
3、，其EMC测量结果具有法律效力，所进行的EMC测量是EMC标准测量。图102为某EMC实验室测量资质认证证书示例。图102实验室测量资质认证证书EMC标准测量（EMC认证测量）对EUT进行严格的标准测量，定量评价EUT的EMC指标。EMC标准测量通常在产品完成、定型阶段进行，它按照产品的测量标准要求，测量产品的辐射发射和传导发射是否低于标准规定的限值，抗干扰能力（抗扰度）是否达到了标准规定的限值。EMC标准测量考核的是产品整体的电磁兼容性指标，使用标准规定的测量仪器及测量方法。EMC标准测量的目的是考察EUT是否通过了事先选定的EMC标准要求。如果没有完全通过，则应确定哪个测量项目超标，出现在
4、哪个频点上，超标量值多少等。这种测量具有法律效力。民用产品能否通过指定EMC标准，将决定产品能否投放市场，企业能否生存。军用产品能否通过指定EMC标准，将关系到产品能否交付使用，能否列装。这种类似产品鉴定的测量对于产品定型、形成批量生产至关重要。与产品功能性测量比较，产品的EMC测量要麻烦、困难一些，一般以测量技术人员为主角。测量人员熟悉EMC实验室使用的测量设备，比较精通EMC测量标准，但是测量人员一般缺乏对EUT各种功能性的了解，分析测量结果有一定的困难。相反，产品功能性研发人员一般依据产品EMC测量曲线分析问题，不可能到标准实验室去解决EMC问题。此外，现实条件限制复杂电气、电子系统移到
5、标准EMC实验室进行测量，但在其联机过程中又需要进行EMC诊断，此时EMC预测量能够满足上述需求。EMC预测量是在产品研制过程中进行的一种EMC测量，一般情况下只能做定性测量。工程实践中，EMC预测量所使用的测量仪器相对比较简单，可以利用通用仪器（如EMI接收机、频谱分析仪）和一些必要的附件（如近场探头、测量天线）组成预测量系统，目的是确定电路板、机箱、连接器、线缆等是否有电磁干扰产生或电磁泄漏，部件组装之后其周围是否有较大的辐射电磁场存在。EMC预测量也可确定干扰源的位置、频谱，了解敏感部件周围的电磁环境，以便有针对性地采取EMC整改措施。它是产品EMI诊断、EMC加固、从样品研发成产品的必
6、要步骤 10.2EMC测量设施测量设施 10.2.1开阔试验场开阔试验场众所周知，开阔试验场是重要的电磁兼容测量场地。由于30 MHz以上高频电磁场的发射与接收完全是以空间直射波与地面反射波在接收点相互叠加的理论为基础的，场地不理想，必然带来较大的测量误差，因此，国内外纷纷建造开阔试验场。开阔试验场测量不会存在反射和散射信号，是一种最直接的和被广泛认可的标准测量方法，它能够用来测量产品的辐射发射和辐射敏感度。ANSI C 63.71988、CISPR161993和GB/T 6113.11995规定了开阔试验场的构造特征。它是一个平坦的、空旷的、电导率均匀良好的、无任何反射物的椭圆形试验场地，其
7、长轴是两焦点距离的2倍；短轴是焦距的倍。发射天线（或受试设备）与接收天线分别置于椭圆的两焦点上，如图103所示。3图103椭圆形开阔试验场地与天线布置 图104一种典型的开阔试验场10.2.2屏蔽室屏蔽室为了使工作间内的电磁场不泄露到外部或外部电磁场不透入到工作间内，就得把整个工作间屏蔽起来。此种专门设计的能对射频电磁能量起衰减作用的封闭室称为屏蔽室。按照GB 4343-1995和其他电磁兼容标准的规定，许多试验项目必须在具有一定屏蔽效能和尺寸大小的电磁屏蔽室内进行，由它提供符合要求的实验环境。因此，屏蔽室是电磁兼容性试验中的一个重要设施。屏蔽室除广泛用于电磁兼容性试验外，还大量地用于电子仪器
8、、接收机等小信号灵敏电路的调测及计算机房等。图105为典型焊接式和拼装式屏蔽室。图105典型焊接式和拼装式屏蔽室 1.屏蔽室的种类屏蔽室的种类屏蔽室是一个用金属材料制成的大型六面体房间。其四壁和天花板、地板均采用金属材料（如铜板、钢板或铜箔等）制造。由于金属板（网）对入射电磁波具有吸收损耗、界面反射损耗和板中内部反射损耗，因而使屏蔽室产生屏蔽作用。屏蔽室有多种分类方法，通常使用的有如下几种。按功能分类：可以分为两大类。一类是用来防止电磁波泄露出去的屏蔽室，如防止大功率高频和微波设备的电磁泄漏，以免影响作业人员身体健康；或防止电子产品信号泄露，避免信息被“窃收”等。另一类是用来防止外部电磁干扰进
9、入室内，使室内电子设备工作不受外界电磁场影响；或防止空间高电平电磁场透入室内，使室内作业人员免受有害剂量的电波照射等。后者的场源或泄漏源在屏蔽室外，故称为无源屏蔽或被动屏蔽。按屏蔽材料分类：有钢板或镀锌钢板式、铜网式、铜箔式。按结构形式分类：有单层铜网式、双层铜网式、单层钢板式、双层钢板式以及多层复合式等。按安装形式分类：有可拆装式和固定式两种。前者是在生产厂用镀锌钢板或铜网制成一定尺寸的模块，到用户现场进行总装和测量。其优点是便于拆装，但拼装时需在接缝处使用导电衬垫，以尽可能保证各模块的连接无缝隙。后者是在金属板间连接时采用熔焊或翻边咬合（厚度在1 mm以内的镀锌钢板）。只要拼装的焊缝是连续
10、而无空隙的，或翻边咬合是紧密无缝的，则此种屏蔽室的泄露途径主要是在通风窗、门及电源线引入处。2.屏蔽室的屏蔽效能屏蔽室的屏蔽效能屏蔽是利用屏蔽体阻止或减少电磁能量传输的一种措施。屏蔽体则是为阻止或减小电磁能量传输而对装置进行封闭或遮蔽的一种阻挡层。通常屏蔽体的屏蔽性能以屏蔽效能来进行度量。屏蔽壁材料、拼板接缝、通风窗以及室内供电用的电源滤波器等都会影响屏蔽室的屏蔽效能。屏蔽壁材料的选择与频率使用范围和对屏蔽效能的要求有关。电磁兼容性试验用屏蔽室，通常要求工作频率范围宽，屏蔽效能好,因此多选用薄金属板（例如薄钢板）作为屏蔽壁材料。采用薄钢板做屏蔽壁时，最好采用熔焊工艺对接缝进行连续焊接。此种焊接
11、可使焊缝处的屏蔽效能与钢板相同。大型固定式屏蔽室应采用这种焊缝结构。厚度在0.75 mm以下的薄钢板，最好采用咬接焊;对于较厚的钢板，可以采用搭接焊或对接焊。为保证可拆卸式屏蔽室接缝处的屏蔽性能良好，应在接缝处放入导电衬垫，并通过螺栓夹紧。此外，还应注意防止结合处的电化学腐蚀。导电衬垫应有良好的导电性和足够的弹性和厚度，既补偿由于缝隙在螺栓压紧时所呈现的不均匀性，又保证衬垫和屏蔽壁之间的良好电气接触。网状屏蔽室通风良好,全封闭式钢板屏蔽室则需有通风窗。通常采用蜂窝式截止波导通风窗。它是利用波导具有类似高通滤波器特性的原理制成的。其优点是工作频率范围很宽，可达微波段,屏蔽效能高,风阻小,风压损失
12、小，稳定性可靠。屏蔽室的主要进出口是门，且要经常开闭。因此，门缝是影响屏蔽室屏蔽效能的重要部位。通常采用单刀双簧或双刀三簧的梳型簧片来改善门与门框间的电气接触。近年来气密门也较流行，亦可使门缝处的泄漏减到最小程度。屏蔽室的供电线路必须通过电源滤波器才能进入室内。一个屏蔽室即使在材料选择、拼板接缝、通风窗、门缝处理等项都处理得很好，若电源滤波不佳，亦将影响整个屏蔽室的屏蔽效能。电源滤波性能的好坏，除与滤波器本身性能有关外，电源滤波器的安装方法和安装质量对滤波性能影响亦很大。屏蔽室电源滤波器的安装必须遵循下列原则：进入屏蔽室的每根电源线均应装设电源滤波器；滤波器应安装在电源线穿越屏蔽壁的入口处。对
13、于有源屏蔽室，电源滤波器应安装在屏蔽壁的内侧；对于无源屏蔽室，则应安装在屏蔽壁外侧。且所有的电源滤波器最好都集中在一起，并靠近屏蔽室的接地点处安装。这样既使滤波器的屏蔽外壳接地方便、简单，又缩短了接地线。3.屏蔽室的接地屏蔽室的接地接地对屏蔽室的屏蔽效能是否有影响呢？就电磁屏蔽机理而言，屏蔽室对接地是没有要求的。但屏蔽室是一个轮廓尺寸很大的导体，若屏蔽室浮地，周围环境中的各种辐射干扰会在屏蔽壳体上产生感应电压。由于屏蔽壳体不是一个完整的封闭体，周围环境中的各种辐射干扰会感应耦合到室内,亦可能把室内的强电磁场感应耦合到室外，从而降低屏蔽室的屏蔽效能。这种现象在较低频率（如中波、短波）较为严重。屏
14、蔽室接地能消除在屏蔽壁上的感应电压，明显提高低频段的屏蔽效能。对高频段而言，由于屏蔽室与大地间的分布电容几乎把屏蔽室与大地短路，安装在地面上的屏蔽室接地与否对屏蔽效能影响不大。甚至当接地线长度为1/4工作波长的奇数倍时，接地线呈现的阻抗很高，可能反而使屏蔽效能大为降低。通常对屏蔽室接地有如下要求：(1)屏蔽室宜单点接地，以避免接地点电位不同造成屏蔽壁上的电流流动。此种电流流动，将会在屏蔽室内引起干扰。(2)为了减少接地线阻抗，接地线应采用高导电率的扁状导体，如截面为100mm1.5mm的铜带。(3)接地电阻应尽可能地小，一般应小于1。(4)接地线应尽可能短，最好小于/20。对于设置在高层建筑上
15、的微波屏蔽室，可采用浮地方案。(5)必要时对接地线采取屏蔽措施。(6)严禁接地线和输电线平行敷设。4.屏蔽室的谐振屏蔽室的谐振任何封闭式金属空腔都可能产生谐振现象。屏蔽室可视为一个大型的矩形波导谐振腔，根据波导谐振腔理论，其固有谐振频率按下式计算：2220150mnkflwn（101）式中,f0为屏蔽室的固有谐振频率，单位为MHz；l、w、h分别为屏蔽室的长、宽、高，单位为m；m、n、k分别为0，1，2,等正整数，但不能同时取三个或两个为0。对于TE型波，m不能为0。由此可见：m、n、k取值不同，谐振频率也不同，亦即同一屏蔽室有很多个谐振频率，分别对应不同的激励模式（谐振波形）。对一定的激励模
16、式，其谐振频率为定值。TE型波的最低谐振频率对应TE110（即m=1，n=1，k=0），其谐振频率为 11022TE11150flw （102）由于屏蔽室中场激励方向的任意性，若要fTE110是屏蔽室的最低谐振频率，必须使l和w是屏蔽室三个尺寸中较大的两个。屏蔽室谐振是一个有害的现象。当激励源使屏蔽室产生谐振时，会使屏蔽室的屏蔽效能大大下降，导致信息的泄露或造成很大的测量误差。为避免屏蔽室谐振引起的测量误差，应通过理论计算和实际测量来获得屏蔽室的主要谐振频率点，把它们记录在案，以便在以后的电磁兼容试验中避开这些谐振频率。10.2.3电波暗室电波暗室电波暗室（AnechoicChamber）又称
17、电波消声室或电波无反射室。它有两种结构形式：电磁屏蔽半电波暗室（ElectromagneticShieldedSemiAnechoicChamber）和微波电波暗室（MicrowaveAnechoicChamber）(又称全电波暗室)。由于开阔试验场造价较高并远离市区，使用不便，或者建在市区，背景噪声电平大而影响EMC测量，于是模拟开阔试验场的电磁屏蔽半波暗室成了应用较普遍的EMC测量场地。美国FCC、ANCIC63.6-1992、日本VCCI以及IEC、CISPR等标准容许用电磁屏蔽半电波暗室替代开阔试验场进行EMC测量。近年来，国内很多单位建成电磁屏蔽半电波暗室,通常简称EMC暗室或半电波
18、暗室，如图106(a)所示。半电波暗室和微波电波暗室不同。半电波暗室五面贴吸波材料，主要模拟开阔试验场地，即电波传播时只有直射波和地面反射波。微波电波暗室六面贴吸波材料，模拟自由空间传播环境，而且可以不带屏蔽，把吸波材料粘贴于木质墙壁，甚至建筑物的普通墙壁和天花板上，如图106(b)所示。从使用目的看，半电波暗室用于电磁兼容测量，包括电磁辐射发射测量和电磁辐射敏感度测量,主要性能指标用归一化场地衰减NSA和测量面场均匀性来衡量。微波电波暗室主要用于微波天线系统的指标测量，暗室性能用静区尺寸大小、反射电平（静度）、固有雷达截面、交叉极化度等参数表示。从使用频率范围看，微波电波暗室用于微波段，而半
19、电波暗室频率下限扩展到几十兆赫兹。虽然30MHz以下吸波材料的吸波性能下降，但仍可用于屏蔽室。由此可见，虽然半电波暗室和微波电波暗室看上去很相似，两者都贴有大量的吸波材料，但两者的用途、性能指标大不相同，所以设计上也有各自不同的标准。图106典型EMC暗室和微波电波暗室 10.2.4横电磁波小室横电磁波小室横电磁波室（TEMTransmissionCell，TEMCell）是20世纪70年代中期问世，而后不断发展起来的一种EMI/EMC测量设施，如图107所示。图107典型横电磁波室 TEM小室就是一个外导体闭合并连接到一起的矩形同轴传输线，有点像带状线，其矩形部分的两端逐渐过渡并与50的同轴
20、传输线相匹配。中心导体和外部导体（由连接到一起的顶板、底板和两侧板构成）促使电磁能量以TEM模从小室的一端传播到另一端。中心导体靠一些绝缘支架牢固地固定在小室内部，受试设备放置在底板和中心导体或中心导体和顶板之间的传输线矩形空间内，绝缘材料可以让受试设备和传输线的内、外导体电隔离。闭合的传输线外导体具有有效隔离TEM小室内外电磁环境的功能，这样可以确保小室的外部电磁环境不会影响小室内部的测量。类似地，测量中产生的任何高强度场也会被限制在小室内部。TEM小室具有一系列优点：结构封闭，不向外辐射电磁能量，因而不影响健康，不干扰别的仪器工作；当室内进行场强仪校准、通信机测量及EMC试验时，亦不受外界
21、环境电平及干扰的影响；工作频带较宽，可从DC1000MHz，甚至更高；场强范围大，强场（300V/m）、JP弱场（1.0V/m）均可测量，且场值便于控制；多用途，不仅可用来建立高频标准电磁场，校准高频近区场强仪和天线,测量电子设备的辐射敏感度,还可以进行电磁波的生物效应试验和电磁辐射发射试验等。因此，几十年来，其理论、技术发展很快，被作为一种重要的电磁发射和敏感度测量设备，正式载入国际无线电干扰特别委员会（CISPR）的No.16、No.20出版物以及国际电工委员会（IEC）的IEC61000043等国际标准中。TEM小室按其横截面形状可分为正方形及长方形两种。正方形TEM小室的优点是在相同可
22、用空间条件下使用频率较宽，或在相同的使用条件下可用空间较大。长方形TEM小室的优点是场的均匀性较好。根据芯板（内导体）在TEM小室的位置的不同，TEM小室可分为对称TEM小室和非对称TEM小室两类。前者由芯板分隔的上、下两个半空间是对称的，设计方便，建造容易，特性阻抗的理论计算也比较成熟。但是，对称式TEM小室存在固有缺陷：因其中段为一边界正规的矩形腔，所以到高频时会形成很强的高次模谐振,且箱体尺寸越大，谐振频率越低。这样使TEM小室中可用空间大小与最高试验频率之间存在制约矛盾。当频率高达1GHz时，其可用空间高度不足15cm。此外，对称式TEM小室的上、下两个半空间大小尺寸及产生场强一样大。
23、由于承重的原因，下半空间用得多，上半空间用得少。为解决尺寸与最高使用频率间的矛盾，人们从两方面进行研究与改进。一是将芯板向上偏移，构成一个非对称TEM小室（AsymmetricTEMCell，ATEMCell）。这样可在略提高谐振频率的同时，加大下半空间的有效实验区，亦加大上半空间的场强，大大改善场的均匀性。此外，通常还在ATEM小室局部加贴吸波材料，吸收高次模的谐振能量，改善驻波性能，从而大大扩展其最高使用频率，收到相当满意的效果。另一方面，是将非对称TEM小室的非对称锥形过渡段向前延伸，中间不要有转折，并在终端用吸波材料吸收其传输的能量，用若干只无感精密电阻串并联构成的阻抗值为50的电阻网
24、络端接，可获得工作频率超千兆赫兹的“吉赫TEM小室（GigahertzTEMcell，GTEMCell）”。10.2.5混响室混响室早在1968年，Dr.H.A.Mendes就提出将空腔谐振用于电磁辐射测量。至20世纪80年代，军用产品、汽车、航空工业产品的辐射抗扰度要求越来越高，希望对大体积的受试设备（EUT）获得高频高场强。这对于开阔场或半电波暗室中的测量环境，就要求十分高的功率放大器。此外，在电缆、电缆连接器或屏蔽材料的屏蔽效能测量方面，也需要开发新方法。这些需求为20世纪60年代提出的新思想开拓了工程上实现的契机。1986年，美国国家标准局（NationalBureauofStanda
25、rds,NBS）的Dr.Mike.L.Grawford及其小组为混响室奠定了基础。1999年9月发布的美国军用标准MILSTD461E电磁干扰发射和敏感度控制要求也接受了混响室这一测量场地。一般来说，混响室是指在高品质因素（Q）的屏蔽壳体内配备机械的搅拌器(ModeStirrer)，用以连续地改变内部的电磁场结构。混响室内任意位置的能量密度的相位、幅度、极化均按某一固定的统计分布规律随机变化。在混响室内的测量可以视为一个受试设备对场的平均响应，是在搅拌器至少旋转一周的时间内响应的积分。混响室的工作原理基于多模式谐振混合，典型混响室如图108所示。混响室提供的电磁环境是：空间均匀,即室内能量密度
26、各处一致；各向同性,即在所有方向的能量流是相同的；随机极化,即所有的波之间的相角以及它们的极化是随机的。由于混响室能够对外部电磁环境进行良好的隔离，所以用它进行RS或RE测量。混响室的造价相对较低，并且能够产生有效的场变换，使得在高场强下进行RS测量成为可能。另一方面，要将混响室中的测量与真实的工作条件联系起来是有难度的，并且极化特性也无法保持。通过在封闭空间（屏蔽室内）中使用模式搅拌器，混响室能够真实地模拟自由空间条件。在混响室内进行抗扰度测量的照片如图109所示。图108典型混响室 图109混响室内的抗扰度测量 图1010使用混响室进行辐射发射测量的基本框图 混响室可用于多种涉及辐射场的测
27、量，其主要特性及参数为模的数目、模分裂、品质因素、K系数和插入损耗。它的特点体现在：混响室除了可以像电波暗室或TEMCell那样有效地隔离内外电磁环境以外，与现有通用的测量场地相比，还有如下特点：（1）用相对较小的功率，可以在大的测量空间获得高的场强,这是由于利用了高Q的空腔谐振的原因。同时混响室能够很好地模拟复合场。（2）在相对较小的功率下，可以获得高的动态范围。这对于高屏蔽效能的测量是十分重要的。混响室的动态范围完全可以达到电波暗室的水平，但实际上所需激励功率较小，并且与场的极化无关。（3）除低频受限外，工作频率范围宽。因为其中无吸波材料，所以不存在由于材料性能对混响室特性的影响。但其最低
28、工作频率应至少是空腔最低模频率的3倍。因而对应较低的工作频率，需要较大的体积。（4）用途广泛。在设备、仪表配置变动不大的条件下就可以进行辐射发射、辐射抗扰度、天线效率以及各种屏蔽效能的测量。（5）节约测量时间。因不需要天线扫描，不需要EUT旋转，不需要改变极化，因而大大节约了测量时间。（6）节省经费。由于不需天线扫描，因而降低了屏蔽外壳的高度；无吸波材料，除了节省吸波材料费用外,还减少了整体重量及结构承重。此外，在形成相应场强下，要求的激励功率减少，从而大大节省了功率放大器的投资，尤其是高于吉赫兹的频率。（7）EUT失去了其方向特性(实际上其方向性增益呈现为1)。某些情况下，可能需要了解EUT
29、的方向特性(不论是发射还是抗扰度),但混响室的测量结果不能提供这方面的信息。(8)某些电磁波吸收体可能给混响室加载。混响室是在高Q下工作的，如在室内存在吸收电磁波的材料(例如木制的支架、桌子或塑料的EUT外壳等),都会使混响室的Q值下降，称为加载。这是我们所不希望的。10.3EMC测量设备测量设备 10.3.1测量接收机测量接收机 1.测量接收机的组成测量接收机的组成 图1011测量接收机的电路框图 其主要部分的功能如下：(1)输入衰减器。输入衰减器可将外部进来的过大信号或干扰电平进行衰减，调节衰减量大小，保证输入电平在测量接收机可测范围之内，同时也可避免过电压或过电流造成测量接收机的损坏。(
30、2)校准信号源。该校准信号源即测量接收机本身提供的内部校准信号发生器，可随时对接收机的增益进行自校，以保证测量值的准确。普通接收机不具有校准信号源。(3)高频放大器。高频放大器利用选频放大原理，仅选择所需的测量信号进入下级电路，而将外来的各种杂散信号（包括镜像频率信号、中频信号、交调谐波信号等）均排除在外。(4)混频器。混频器将来自高频放大器的高频信号和来自本地振荡器的信号合成，产生一个差频信号输入到中频放大器，由于差频信号的频率远低于高频信号频率，因此中频放大器的增益得以提高。(5)本地振荡器。本地振荡器提供一个频率稳定的高频振荡信号。(6)中频放大器。由于中频放大器的调谐电路可提供严格的频
31、带宽度，又能获得较高的增益，因此可保证接收机的总选择性和整机灵敏度。(7)包络检波器。测量接收机的检波方式与普通接收机有很大差异。测量接收机除可接收正弦波信号外，更常用于接收脉冲干扰信号，因此测量接收机除具有平均值检波功能外,还增加了峰值检波和准峰值检波功能。(8)输出指示。早期的测量接收机采用表头指示电磁干扰电平，并用扬声器播放干扰信号的声响。近几年已广泛采用液晶数字显示代替表头指示，且具备程控接口，使测量数据可存储在计算机中进行处理或打印出来供查阅。2.测量接收机的工作原理测量接收机的工作原理接收机测量信号时，先将仪器调谐于某个测量频率fi，该频率经高频衰减器和高频放大器后进入混频器，与本
32、地振荡器的频率fl混频，产生很多混频信号。这些混频信号经过中频滤波器后仅得到中频f0=fl-fi。中频信号经中频衰减器、中频放大器后由包络检波器进行包络检波，滤去中频，得到低频信号。对这些信号再进一步进行加权检波，根据需要选择检波器，可得到峰值（Peak）、有效值（Rms）、平均值（Ave）或准峰值（QP）。这些值经低频放大后可推动电表指示或在数码管屏幕上显示出来。测量接收机测量的是输出到其端口的信号电压，为测场强或干扰电流需借助一个换能器，在其转换系数的帮助下，将测到的端口电压变换成场强（单位为V/m或dBV/m）、电流（单位为A或dBA）或功率（单位为W或dBm）。换能器依测量对象的不同可
33、以是天线、电流探头、功率吸收钳或电源阻抗稳定网络等。3.测量接收机使用中应注意的问题测量接收机使用中应注意的问题(1)防止输入端过载。输入到测量接收机端口的电压过大时，轻者引起系统线性的改变，使测量值失真，重者会损坏仪器，烧毁混频器或衰减器。因此测量前需小心判别所测信号的幅度大小，没有把握时，接上外衰减器，以保护接收机的输入端。另外，一般的测量接收机是不能测量直流电压的，使用时一定先确认有无直流电压存在，必要时串接隔直电容器。(2)选用合适的检波方式。依据不同的EMC测量标准，选择平均值、有效值、准峰值或峰值检波器对信号进行分析。实际干扰信号的基本形式可分为三类：连续波、脉冲波和随机噪声。连续
34、波干扰如载波、本振、电源谐波等，属于窄带干扰，在无调制的情况下，用峰值、有效值和平均值检波器均可检测出来，且测量的幅度相同。对于脉冲干扰信号，峰值检波可以很好地反映脉冲的最大值，但反映不出脉冲重复频率的变化。这时，采用准峰值检波器最为合适，其加权系数随脉冲信号重复频率的变化而改变。重复频率低的脉冲信号引起的干扰小，因而加权系数小;反之,加权系数大，表示脉冲信号的重复频率高。而用平均值、有效值检波器测量脉冲信号，读数也与脉冲的重复频率有关。随机干扰的来源有热噪声、雷达目标反射以及自然环境噪声等，这里主要分析平稳随机过程干扰信号的测量，通常采用有效值和平均值检波器测量。利用这些检波器的特性，通过比
35、较信号在不同检波器上的响应，就可以判别所测未知信号的类型，确定干扰信号的性质。如用峰值检波测量某一干扰信号，当换成平均值或有效值检波时幅度不变，则信号是窄带的；若幅度发生变化，则信号可能是宽带信号（即频谱超过接收机分辨带宽的信号，如脉冲信号）。(3)测量前的校准。测量接收机或频谱仪都带有校准信号发生器，目的是通过比对的方法确定被测信号强度。测量接收机的校准信号是一种具有特殊形状的窄脉冲，可保证在接收机工作频段内有均匀的频谱密度。测量中每读一个频谱的幅度之前，都必须先校准，否则测量值误差较大。频谱分析仪的校准信号是正弦信号，其频谱通常可见各次谐波，测量前校准一次即可。通常，频谱分析仪启动自动校准
36、时校准的内容比较多，如带宽、参考平面、衰减幅度、频率等，约需510分钟。有些用做测量接收机的频谱分析仪也配有脉冲校准源。(4)关于预选器。无论是高电平的窄带信号还是具有一定频谱强度的宽带信号，都可能导致测量接收机输入端第一混频器过载，产生错误的测量结果。对于脉冲类的宽带信号，在混频器前进行滤波（也称为预选），可避免发生过载现象。不经预选时，宽带信号的所有频谱分量都同时出现在混频器上，若宽带信号的时域峰值幅度超过混频器的过载电平，便会发生过载情况。由于进行了跟踪滤波，故输入信号频谱只有一部分进入预选器的通带内，到达混频器的输入端，输入信号的频谱强度不会因滤波而改变。这种靠滤波而不是靠衰减来实现的
37、幅度减小，改变了宽带信号测量的动态范围，同时又能维持接收机测量低电平信号的能力。若窄带信号（如连续波信号）处在预选滤波器的通带内，则预选的过程不会改变测量窄带信号的动态范围。4.测量接收机的技术要求测量接收机的技术要求(1)幅度精度：2dB。(2)带宽要求:6dB。(3)国标EMI测量:见表101。表表101国标国标EMI测量测量 频段 6dB带宽 9150kHz150kHz30MHz301000MHz 200Hz9kHz120kHz(4)国军标EMI测量:见表102。频段 6dB带宽 25Hz1kHz110kHz10250kHz250kHz30MHz30MHz1GHz1GHz 10Hz100
38、Hz1kHz10kHz100kHz1MHz(5)检波器：峰值、准峰值和平均值检波器。(6)输入阻抗：50。(7)灵敏度：-30dBV(典型值)。5.测量接收机与场强仪的差异测量接收机与场强仪的差异场强仪主要用于测量广播、电视信号场强或者ISM设备的辐射场强，这些信号都为正弦波电磁场；而EMI测量接收机主要测量电气、电子产品工作时产生的连续波骚扰、脉冲骚扰以及其他各种来自自然界骚扰源的频谱很宽的电磁骚扰。因而，应对测量接收机与场强仪提出不同的性能要求。二者的主要差异为：带宽不同；检波方式各异；脉冲响应等指标的特殊性。(1)带宽。场强仪用于测量正弦波信号，为减低噪声，通常带宽较窄。而测量接收机是处
39、理宽带信号的，对带宽要求视测量频段而定，带宽的宽窄直接影响测量结果。为了保证测量结果的可比性，CISPR16和GB/T6113.1-1995规定了测量接收机的带宽。(2)检波方式。场强仪的检波器通常采用平均值检波或有效值检波，因为平均值检波能够正确地反映正弦信号的变化。而测量接收机检波必须具有能够对脉冲骚扰作出反应的准峰值检波或峰值检波，平均值检波不能反映脉冲幅度的变化。(3)脉冲响应特性。场强仪对脉冲响应没有专门要求，而测量接收机对脉冲响应有严格的规定，该特性是电磁骚扰测量成功与否的关键。10.3.2电磁干扰测量设备电磁干扰测量设备1.电流探头电流探头在被测导体不允许断开的情况下，可利用电流
40、探头（钳）进行非对称测量。通常利用被测量导体作为电流钳的初级绕组，环形铁芯与次级绕组置于屏蔽环中。电流探头的灵敏度可用传输阻抗表示，其定义为次级感应电压与初级电流之比。也就是说，电流探头为圆环形卡式结构，能方便地卡住被测导线。其核心部分是一个分成两半的环形高磁导率磁芯，磁芯上绕有N匝导线。当电流探头卡在被测导线上时，被测导线充当一匝的初级线圈，次级线圈则包含在电流探头中。典型电流探头外形如图1012所示。图1012电流探头 电流探头是测量导线上非对称干扰电流的卡式电流传感器，测量时不需与被测的电源导线导电接触，也不用改变电路的结构。它可在不打乱正常工作或正常布置的状态下，对复杂的导线系统、电子
41、线路等的传导干扰进行测量。国军标的低频传导发射或敏感度测量主要用电流探头做换能器，将干扰电流转换成干扰电压后再由测量接收机测量，测量传导干扰时频率最高用到30MHz。其技术指标如下：测量频段：20Hz30MHz输出阻抗：50内环尺寸：3267mm 2.电源阻抗稳定网络电源阻抗稳定网络电源阻抗稳定网络也称人工电源网络，它能够在射频范围内，在受试设备端子与参考地之间或者端子之间提供一个稳定的阻抗，同时将来自电源的无用信号与测量电路隔离开来，而仅将受试设备的干扰电压耦合到测量接收机输入端。电源阻抗稳定网络对每根电源线提供三个端口，分别为供电电源输入端、到被测设备的电源输出端和连接测量设备的干扰输出端
42、，其结构示意图如图1013所示。图1013电源阻抗稳定网络的结构示意图 电源阻抗稳定网络的阻抗是指干扰信号输出端接50负载阻抗时，在设备端测得的相对于参考地的阻抗的模。当干扰输出端没有与测量接收机相连时，该输出端应接50负载阻抗。图1013为50/50H的V型电源阻抗稳定网络示意图，它使用的频段是0.1530MHz（民用标准）或0.0110MHz（军用标准）。电源阻抗稳定网络还有其他的类型，如50/5H等，适用于不同的标准要求。除阻抗参数外，电容修正系数也是电源阻抗稳定网络的重要参数。该参数用于将接收机测量的端口电压转换成被测电源线上的干扰电压。3.功率吸收钳功率吸收钳功率吸收钳适用于3010
43、00MHz频段传导发射功率的测量。对于带有电源线或引线的设备，其干扰能力可以用起辐射天线作用的电源线（指机箱外部分）或引线所提供的能量来衡量。当功率吸收钳卡在电源线或引线上时，环绕引线放置的吸收装置能吸收到的最大功率，近似等于电源线或引线所提供的干扰能量。功率吸收钳由宽带射频电流变换器、宽带射频功率吸收体及受试设备引线的阻抗稳定器和吸收套筒（铁氧体环附件）组成。电流变换器与电流探头的作用相当；功率吸收体用于隔离电源与被测设备之间的功率传递；吸收套筒则用来防止被测设备与接收设备之间发生能量传递。射频电流变换器、射频功率吸收体等做成可分开的两半，并带有锁紧装置，便于被测导线卡在其中，又保证磁环的磁
44、路紧密闭合。测量时，功率吸收钳与辅助吸收钳配合使用。功率吸收钳的组成示意图见图1014，实物如图1015所示。图1014功率吸收钳组成示意图 图1015功率吸收钳 4.测量天线测量天线天线是把高频电磁能量通过各种形状的金属导体向空间辐射出去的装置。同样，天线亦可把空间的电磁能量转化为高频能量收集起来。下面描述EMC测量用天线的类型与参数。1）磁场天线磁场天线用于接收被测设备工作时泄漏的磁场、空间电磁环境的磁场并测量屏蔽室的磁场屏蔽效能，测量频段为25Hz30MHz。根据用途的不同，磁场天线类型分为有源天线和无源天线。通常有源天线因具有放大小信号的作用，所以非常适合测量空间的弱小磁场，此类天线有
45、带屏蔽的环天线。图1016有源环天线 无源环天线。与有源环天线相比，无源环天线的尺寸较小。测量时，环天线的输出端与测量接收机或频谱仪的输入端相连，测量的电压值（单位为dBV）加上环天线的天线系数，即得所测磁场（单位为dBpT）。环天线的天线系数是预先校准出来的，通过它才能将测量设备的端口电压转换成所测磁场。下面以常用天线为例，给出两种环天线的技术指标。有源环天线（见图1016）的技术指标是:测量频段为10kHz30MHz；阻抗为50；环直径为45.7cm；重量为2.59kg。无源环天线的技术指标是:测量频段为20Hz100kHz；环直径为13.3cm；匝数为36；导线规格为70.07mm;静电
46、屏蔽。2）电场天线电场天线用于接收被测设备工作时泄漏的电场、环境电磁场并测量屏蔽室（体）的电场屏蔽效能，测量频段为10kHz40GHz。电磁兼容测量中通常使用宽带天线，配合测量接收机进行扫频测量。根据用途的不同，电场天线分为有源天线和无源天线两类。有源天线是为测量小信号而设计的，其内部的放大器将接收到的微弱信号放大至接收机可以测量的电平，主要用在低频段，天线的尺寸远小于被测信号的波长，且接收效率很低。下面介绍几种常用的电场天线。图1017有源杆天线(1)杆天线。杆天线的杆长1m，用于测量10kHz30MHz频段的电磁场，形状为垂直的单极子天线。它由对称阵子中间插入地网演变而来，所以测量时一定要
47、按天线的使用要求安装接地网(板)。杆天线分为无源杆天线和有源杆天线(见图1017)，二者的区别在于测量的灵敏度不同。无源杆天线通过调谐回路分频段实现50输出阻抗，而有源杆天线则通过前置放大器实现耦合和匹配，同时提高了天线的探测灵敏度。杆天线的技术指标是：频率范围为10kHz30MHz；天线输入端阻抗等效于10pF容抗；天线有效高度为0.5m；输出端阻抗为50；主要参数为天线系数(AF)。对于无源杆天线，10kHz30MHz需分多个频段分别调谐，测量场强一般为1V/m以上;而有源杆天线因配有前置放大器，灵敏度大大提高，可达10V/m，但测量的场强上限最大为1V/m左右，否则会出现过载现象。有源杆
48、天线还具有宽频段的特点，无需转换波段，其前置放大器增益在整个测量频段内基本保持不变，在手动测量中可免去查天线系数的麻烦。进行电磁场辐射发射测量时，所测场强可通过下式计算：AFUE（101）式中：E为场强，单位为dBV/m；U为接收机测量电压，单位为dBV；AF为杆天线的天线系数，单位为dB/m。对于无源杆天线，其天线系数与有效高度相对应，为6dB。有源杆天线的天线系数则需通过校准得到，其值与前置放大器的增益有关。(2)双锥天线。双锥天线的形状与偶极子天线十分接近，它的两个振子分别为六根金属杆组成的圆锥形（见图1018)。双锥天线通过传输线平衡变换器将120的阻抗变为50。双锥天线的方向图与偶极
49、子天线类似，测量的频段比偶极子天线宽，且无需调谐，适合与接收机配合，组成自动测量系统进行扫频测量。双锥天线的典型技术指标是:测量频段为30300MHz；阻抗为50；驻波比不大于2.0；最大连续波功率为50W；峰值功率为200W。双锥天线不仅用于电磁场辐射发射测量，也用于辐射敏感度或抗扰度的测量。前者测量的是小功率电场，可采用功率容量小的天线；后者发射和接收的功率均较大，比如20V/m，因此应选用能承受几百瓦功率的双锥天线。图1018 双锥天线(3)半波振子天线。半波振子天线是最简单的天线，当信号频率在30MHz以上时，随着工作波长的缩短，使用谐振式对称振子天线进行场强测量成为可能。早期国产干扰
50、测量仪配备的就是这种天线。半波振子天线主要由一对天线振子、平衡/不平衡变换器及输出端口组成。天线振子根据所测信号频率对应的波长，将天线振子的长度调到半波长，同时调节平衡/不平衡阻抗变换器（5075），使天线的输出端具有小的电压驻波比。半波振子天线的技术指标如下：增益为1.64；阻抗为73+j42.5；有效高度为he=/,为波长；波瓣宽度为78。其示意图如图1019所示。图1019半波振子天线示意图 利用半波振子天线测量干扰场强的不足之处在于它的测量频段窄，如28500MHz，需四副天线才能覆盖，且测量时每个频点均需调谐；在低频时，半波振子天线尺寸太大，架设不便。因此，半波振子天线多用于校准实验
