EMC测试用天线

电磁相容性测试频率范围从几10Hz到几10GHz，在这么宽之频率范围内作电磁干扰及电磁耐受性测试，所用天线种类繁多，且必须借助各种探测天线把被测场强转换成电压。电磁相容性试验中各频段优先使用之天线，包括在150Hz～30MHz采用棒状与环路天线，30MHz～300MHz采用偶极与双锥天线，300MHz～1GHz采用偶极、对数周期及对数螺旋天线，1GHz～40GHz采用喇叭天线，这些天线之相关参数与理论可参考制造厂商提供天线出厂之资料。电磁相容性测试用天线具有下列特点︰广泛的应用到宽频带天线，为了提高测试速度，不得不采用宽频带天线，除非只对少数已知之干扰频率点进行测试。宽频频带天线在出厂前提供校正曲线，使用时需输入此天线因素。天线增益不高，方向性不甚明显。不少试验用天线都工作在近场区，测试结果对测试距离很敏感，为此试验中必须严格按试验规定进行。其次，在近场区电场、磁场之比(波阻抗)不再是个常数，所以有些天线虽然给了电场、磁场之校正系数，但只有当这些天线作远场测试时才有效，测试近场干扰时，电场与磁场测试结果不能再按此换算，这是在试验中容易忽略之问题。天线之场强测试动态范围较宽，应根据测试对象正确选用，电磁相容性试验之场强相差很大，对强大场强虽然可用衰减器扩大天线量测范围，但应以不损坏天线转换器为前提。收、发天线有时是不能互易，如同为双锥天线，收、发用天线有区别，收、发环路天线也不同，使用时不能互换。
EMC测试，电磁兼容测试


平行板天线

车辆零组件执行电磁场辐射耐受性试验(ISO 11452-6)时，需要均匀横电磁波之测量环境。利用平行板线，在其一端接相应之讯号产生器与功率放大器，另一端接匹配负载，可在两平行板间产生横电磁波之行波状态(详见图 )。当两板间距为d，所加电压为V时，平行板之电场强度E为 E = V / d ．．．．（２）

平行板线之工作频率与终端负载之匹配情况有关，而且与平行板之间之距离d成反比，距离越大，上限工作频率越低。随频率上升，传输讯号之?/4送到平皮间距d时，平行板在其开放之侧面将产生强烈辐射，以致于影响周围其它测试设备之工作，甚至危害试验人员之健康。

因此，当其内部电场较强时，应将其放在电磁隔离室内，或在其开放之侧面布置适当之可移动吸波材料墙。当频率进一步提高时，板间将出现高次模，使板间电磁场发生畸变，一般把出现高次模之频率定为平行板线之上限频率。当待测件置于平行板时，原来之均匀电场将发生畸变，为此通常规定待测件之体积应小于两板中间体积之1/3。与一般采用辐射天线对待测件进行电场辐射耐受性试验相比，平行板线有下列优点︰可在宽频段范围内产生平面波场；所有能量集中在平行板间，因而电磁能量利用率高，不需很大瓦特数之功率讯号放大器就可在板间产生高于25V/m之场强(车辆零组件规格)；平行板线之造价与其它产生场强，用以进行电磁耐受性试验之方法和装置相比，成本较低。其主要缺点是︰仅适用于如车辆零组件等小型设备之试验，对周围之辐射较为严重，影响监测仪器之功能及操作人员之健康。这些缺点限制了应用，从1980年以来，平行板线已逐渐被横电磁波室所取代，但在电磁脉冲(EMP)研究中，仍将其作为场强模拟装置。

横电磁波室 (TEM/GTWM CELL)

横电磁波(Transverse Electro Magnetic，TEM)室是利用传输线原理，由同轴线演变而来，一种内部能传输均匀横电磁波之长方形测试室。它是电子电机设备电场辐射耐受性试验之理想装置，除了可进行射频连续波耐受性，脉冲波耐受性试验外，还可用于测试电子电机设备所产生之辐射干扰，及作为对各种近场测试探夹(如电流注入感应器、电压感应器、场强感应器等)进行校正用之标准场源装置。图 为横电磁波室之示意图，如图所示，横电磁波室由矩形外导体和平板中心接地导电板所构成，两端通过四面尖锥过渡区与精密50咫冷型同轴连接器连接，接地导电板用绝缘支架固定，将横电磁波室分成两部分。待测件之供电系统通过电源滤波器进入，长方形横电磁波室之优点是腔体内之场强比较均匀，而正方形横电磁波室之优点是在相同可用空间条件下，工作频率范围较宽，所需用料省，体积较小。与平行板线相类似，待测件在横电磁波室占有之空间一般不超过接地导电板到底板间距的三分之一和前后壁板间距的三分之一，横电磁波室之工作频率与终端负载之匹配情况有关，上限频率依赖于接地导电板到上下底板间距之尺寸，而且与接地导电板到底板间距d成反比，距离越大，上限工作频率越低。为了使横电磁波室之工作频率提高到1GHz范围，于是GTEM(Gigahertz TEM)横电磁波室因应而生，它之外型是斜面角锥状，详加说明如图，待测件放置方式与TEM横电磁波室类似，如图所示，有各种不同之终端负载，因为工作频率与终端负载之匹配情况有关，目前欧美EMC商规已经广泛应用GTEM横电磁波室来执行辐射发射与辐射耐受性测试。

典型军规、商规之电磁相容性测试

无论是美军军规、欧美商规或车辆用电磁相容性测试标准与规范，都对EMI/EMS各类试验，就仪器之配备、场地布置、试验步骤、连接方式等都有严格之规定，试验时应严格按照规格要求执行。由表及表 摘要得知电磁相容性测试种类太多，实在无法逐一详细说明，因此下面列举了几个典型CE、RE、CS及RS等EMC测试之试验方法。

电源线传导干扰发射测试(Conducted Emission，CE)

参考规格︰MIL-STD-461D/462D，CE102(10kHz～10MHz)，规格极限如图7

　　　　　FCC Part 15 （450kHz～30MHz）

　　　　　CISPR Pub 22（150kHz～30MHz）

从规格极限图就可知道以上各种CE规格之差异，实际摆设、电缆、引线和接地平板间之最小间隔亦有些差异，其中细节相关规格皆有阐述。

电源线传导干扰测试目的︰待测件所有适用于上列参考规格之频率范围内交直流电源输入和输出线(包括设备内部不接地之中线)之传导干扰测试。

电源线传导干扰测试所需配备︰如图８所示，以CE102为例，电缆、引线和接地平板间之最间隔为5cm，从待测件LISN或到贯穿电容之电源线长度不超过2cm，待测设备之每条电源线，从导线分界处到LISN或贯穿电容器之长度是2m，根据测试系统之灵敏度及宽频带测试要求选用阻抗匹配变换器和滤波器。[!--empirenews.page--]

电源线传导干扰测试步骤︰将电流探夹沿每根电源线之导线分界处到LISN或贯穿电容器之线段上移动，以使频谱分析仪或测试接收机之读数最大，并记录读数，所得结果与规格极限图比较即可知道是否合格。

电场辐射干扰发射测试(Radiated Emission，RE)

参考规格︰MIL-STD-461D/462D，RE102（10kHz～18GHz）

　　　　　FCC Part 15（30MHz～1GHz）

　　　　　CISPR Pub 22（30MHz～1GHz）

电场辐射干扰测试目的︰测试电子电机、电气和机电设备及其组件所辐射之电磁发射，包括来自所有组件、电缆及连接线上之杂讯发射。它适用于发射机之基本波发射、假电讯发射、振荡器发射及宽频带发射，但不包括天线之辐射发射与交连导线上之电场辐射。

电场辐射干扰测试所需配备︰如图９所示，按照待测件之性质，可分为桌上型配备及落地型配备。以CISPR Pub 22之开放空间测试为例，旋转台上木桌高度80公分，天线与待测件距离10m，在1m至4m间升降天线，同时待测件应在转台上旋转，找出最大辐射点。对不同频率，选择相应之测试天线，以上电场辐射试验亦可在隔离室内进行之。

传导耐受性测试(Conducted Susceptibility，CS)

参考规格︰MIL-STD-461D/462D，CS102(10kGHz～10MHz)IEC 1000-4-6(150kHZ～30MHz)

传导耐受性测试︰如图10示，以IEC1000-4-6为例，RF电压直接注入电源线或讯号线，试验水准有三种1、3及10V；频率范围是150kHz～80MHz，使用耦合／去耦合网路，可加振幅调变。

电场辐射耐受性测试(Radiated Susceptibility，RS)

参考规格︰MIL-STD-461D/462D，RS103(10kHz～18GHz)，IEC 1000-4-3(80MHz～1GHz)

电场辐射耐受性测试︰如图11 所示，以IEC1000-4-3为例，测试设备对于规定频谱成分和规定强度之电场辐射场之耐受性。RF讯号经由天线辐射RF功率，对试件产生干扰，干扰频率范围在80MHz～1GHz，试验水准分1V/m，3V/m，10V/m；试验方向包括前、后、左、右(上、下)，使用无电波反射室(需符合16点均匀场之规定)，试件至天线距离3米，可加振幅调变。

电场辐射耐受性测试(横电磁波室法，10kHz～200MHz)

参考规格︰ISO 11452-3(10kHz～200MHz)

横电磁波室法电场辐射耐受性测试︰以ISO 11452-3为例，如图12所示，使设备尽可能置于接近地电位处，待测件尺寸最好符合三分之一原则，连接线和电源线保持在底板上面4～6cm处。待测件应在它直立位置之两个方向上进行测试，一个方向使设备前面板，沿著横电磁波室长度方向。另一个方向使设备之前面板，对著锥形过渡段方向。设定对待测件耐受性之频率和最小场强或按规定之极限值作耐受性试验，试验频率不应超出正常之工作频率范围。

其他较常用之电磁耐受性测试

静电放电耐受性测试(ESD)︰参考规格IEC 1000-4-2 (如图13所示静电放电波形)，模拟人体所带静电对产品之影响。试验点包括所有接触面(如图14所示)，空气放电加至15kV，接触放电加至8kV(含垂直与水平耦合)，试验次数分正负极性，至少各放电10次，试验间隔一般约1秒钟，静电放电测试前后要同时监测待测件功能是否正常，以判定是否合格。电性快速暂态耐受性测试(EFT/Burst)︰参考规格IEC 1000-4-4(如图15所示快速暂态波形)，干扰频率为5kHz，试验水准分0·25kV～4kV，杂讯脉冲型式在5/50ns，试验模式用来干扰电源线与讯号线，杂讯耦合模式可分直接入与电容性线夹，试验方法分正负极性，不同两线接法均可测试测试前后要同时监测待测件功能是否正常，以判定是否合格。