摘要：本文基于APD设计了辐射发射测试方法，将在后文介绍。同时由于不同频段的电子产品，电磁兼容测试的方法又有不同，主要体现在较高频段测量产品辐射的电场强，较低频段测量产品的磁场强。文中针对30～1000MHz频率段的辐射发射测试技术作详细研究与介绍。
关键词：电磁兼容；辐射发射；辐射发射测试
一、辐射发射测试方法研究
在30～1000MHz的电磁兼容辐射发射测试中，由于频率大于30MHz，因此测量辐射发射的电场强度。同时由于频率低于1GHz，需要半自由空间，可以选择测试场地为开阔场地或半电波暗室来模拟测试空间。在测试中，为了对辐射发射进行统一的度量，根据电磁兼容标准，需要进行测量布置。选择合适的辐射发射测量仪、天线和测量场地。下面对这些进行讨论。
1.1测量布置和测量方法
测试场地选择开阔场地或半电波暗室内，根据电磁兼容辐射发射测试标准，场地需要满足归一化场地衰减的条件。将受试设备布置如图1所示。布置时应注意设备间的距离：由于远场结构满足电场、磁场、传播方向的两两垂直，波阻抗377Ω，电磁场场强随距离一次方衰减。为使得远场测量方便准确，故测试天线和受试设备（EUT）之间的距离应尽可能满足远场条件，具体规定为3m、10m或30m。
图1测量设备布置
1.2辐射发射测量仪
由于辐射发射波形中包含了多个频率成分，选用超外差式选频电压表作为辐射发射测量仪。以测量不同频率的电压幅值，计算电场强度。其原理图如图2所示。
图2辐射发射测量仪的电路原理
由图2的电路框图可以看出，该仪器电路与半导体收音机电路原理类似。在使用中首先对仪器调谐，对准一个频率fi。辐射发射信号经高频衰减器和高频放大器到混频器，与频率为fl的本振信号发生混频。经过中频滤波得到频率为f0＝fl－fi的信号。该信号通中频衰减器、中频放大器，到包络检波器，通过包络检波去掉中频信号，得到自身低频包络A（t）。A（t）经过加权检波，根据需要获得A（t）的峰值、有效值等信号参数，在电表上显示测量。由于很多辐射发射信号大多是脉冲信号，所以辐射发射测量仪与一般电压表不同就在于可以测量脉冲信号。
1.3测量用天线与测试场地
在辐射发射测试中，天线起转换作用，它接收受试设备辐射出的电磁场，然后将其转化为可以测量的电压，供辐射发射测量仪测量。所以辐射发射测量仪测量的是经过天线转变后的电压值，它的读数还需要加上天线系数，电缆损耗等才可以得到最终的辐射发射场强。天线系数由天线厂商给出，在测量中为了方便自动化扫频，采用宽带天线，如在30～1000MHz频段范围内采用对数周期天线，当频率大于1GHz时，可以采用方向性强的喇叭天线。
测试场地若选择开阔地，要保证在场地的椭圆范围内电磁波传输时不会发生反射。放置时将EUT和天线分布于椭圆的两个焦点，测量仪放在椭圆外。场地的噪声应小于EUT限值6dB。
二、APD测试结果分析
随着电磁兼容理论的发展，APD技术在辐射发射测试中逐渐兴起，APD幅度概率分布（Amplitude Probability Distribution），是辐射发射幅度超过规定电平时间概率的累积，描述了辐射发射的统计特性。与传统的测量方法相比，可以专注于描述干扰信号本身的特性，用统计的思想去探究辐射源的本质，这对比与峰值检波等方法是巨大的进步，APD测试已经成为了分析辐射发射源对辐射干扰测试的新方法，在通信系统研究领域有了广泛的影响。
在进行APD测量时，首先将APD分析仪与辐射发射测试仪的包络检波输出端相连，APD是针对频率点的，APD分析仪连接在辐射发射测量仪（测试接收机或频谱仪）的中频包络检波输出端，其结果如图3中C点的波形所示，APD分析仪对中频包络分层，每层的幅度与接收机输入端电平对应。具体结果如图3，图3中纵轴表示概率，横轴是对应该概率的电平，从曲线可以看出，大于低电平层的概率相对于大于高电平层的概率要大很多。当辐射的电磁波增强时，曲线会向右侧移动。
图3 APD做电磁兼容性测试结果
根据横纵轴坐标的含义，我们可以通过两种方法测量电子产品电磁兼容性能是否合格：设置电平门限Elimit或概率门限Plimit。图3左图为设置电平门限的方法，确定电平门限Elimit后，测量概率门限下Plimit的电平E，若E<Elimit，则判定为不合格。据此，在左图中A，B曲线对应的产品电磁兼容性能合格，C曲线对应的不合格。同理，我们可以得出设定概率门限Plimit的测试方法，据此方法，右图中A，B曲线对应的产品电磁兼容性能合格，C曲线对应的不合格。
3结语
文中通过对电磁兼容中辐射发射测试技术的研究，体会到对于电子产品的电磁兼容测试并不仅仅是根据标准的规定进行的简单操作。电磁兼容问题是电磁场理论、微波技术、天线技术、电路、电波传播等多门基础理论交叉的学科，想要得到正确的测试结果，除了必要的测量仪器、场地和正确的测试步骤之外，对测试人员的素质相关理论水平也有很高的要求，同时必须深刻理解电磁兼容的相关测试规范。随着电子技术的不断发展，电磁兼容势必成为科研、电子工程的研究热点。
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论文作者:董金才,史志伟,岳峰,牟晋力,王丁
论文发表刊物:《电力设备》2019年第5期
论文发表时间:2019/7/8
标签：测试论文; 测量仪论文; 测量论文; 天线论文; 电磁兼容论文; 场地论文; 门限论文; 《电力设备》2019年第5期论文;