辐射发射(RE)

辐射发射(RE)
辐射发射(RE)测试是EMC的重要测试项之⼀,也是问题最多、最不容易通过的项⽬。不同类型的设备进⾏辐射发射测试时都需选取相应的产品标准,按照不同的设备等级和分类,来确定被测试设备(EUT)的测量限值和测试需求。
压力传感器电路本篇⽂章主要从定义、试验⽬的、试验设备、试验⽅法、试验配置等⽅⾯展开说明。油门拉线
1. 定义
辐射:辐射是能量以电磁波形式由源发射到空间的现象。虽然我们看不到摸不着,但就像空⽓⼀样,我们知道它是切实存在的,⽐如我们⽇常⽣活中经常说的⼿机辐射、电脑辐射等。
辐射发射:辐射发射指电⼦、电⽓产品或系统由其内部电路⼯作时向其周围空间发射的电磁波。这个发射是通过空⽓作为传播路径⽽不是导线(包括信号线和电源线),既然称之为发射,那么肯定相对⽽⾔在其周围空间就有接收物体或设备存在。
2. 试验⽬的
辐射发射(RE)试验主要测试电⼦、电⽓设备或系统在正常⼯作时⾃⾝对外界的辐射⼲扰强度,包括来
⾃电路板、机箱、电缆及连接线等所有部件的辐射骚扰。通过将试验测量值与限值⽐较来判断EUT的辐射发射是否合格,测量值低于限值则PASS,反之则FAIL。
Tip:不同类型的产品可能有不同的限值,要结合我们上⼀篇讲述的产品专⽤标准或产品类标准来查确定。
3. 试验设备及必备条件
3.1 测量接收机:测量接收机是EMI测试中最常⽤的基本测试仪器,仪器类型包括准峰值测量接收机、峰值测量接收机、平均值测量接收机和均⽅根值测量接收机。YY0505要求测量接收机测试范围覆盖30MHz—18GHz,具备PK(峰值)、QP(准峰值)、AV(平均值)检波器,测量接收机的⼏个重要指标分别是:6dB处的带宽、充电时间常数、放电时间常数、临界阻尼指⽰器的机械时间常数、过载系数。
GB/T6113.1规定了频率段范围:
A频段——9~150kHz;
B频段——0.15~30MHz;
C频段——30~300MHz;
D频段——300~1000MHz;
E频段------1GHz以上
对于准峰值测量接收机(包含测试控制系统和计算机软件),要求特性如下
在准峰值测量时,如果想要在某个频率点得到⽐较稳定的测量值,则测量时间应⼤于检波器充放电时间和电表机械时间常数之和,并且测量不⽌⼀个周期,所以⼀般准峰值测量时间要求⽐较长;
在实际测量中,往往先⽤峰值进⾏全频段测量,然后再对接近或超过限值的频率点进⾏准峰值测量,这么做可以⼤⼤节省测量时间。
3.2 天线
天线是辐射发射试验的接收装置,由于辐射发射试验频率范围覆盖30MHz—18GHz,所以相应的在不同频率范围段有不同的天线相匹配,例如:
在30MHz-230MHz频段常常采⽤偶极⼦与双锥天线:
双锥天线
偶极⼦天线
230MHz-1GHz频段常采⽤对数周期、偶极⼦及对数螺旋天线:
对数周期天线
还有⼀些其他的天线⽐如三环天线、喇叭天线等都可适当应⽤
对数天线
三环天线
喇叭天线
关于天线的知识,由于种类太多,⽽且参数专业性知识⽐较强,想要了解更多的可以⾃⼰查⼀些资料
3.3 电波暗室
电波暗室,是主要⽤于模拟开阔场,同时⽤于辐射⽆线电骚扰(EMI)和辐射敏感度(EMS)测量的密闭屏蔽室。电波暗室的尺⼨和射频吸波材料的选⽤主要由受试设备(EUT)的外形尺⼨和测试要求确定,常见的有3m法或10m法。
图为采⽤双锥天线在进⾏电脑的辐射发射试验
10m法参考配置:典型屏蔽内尺⼨:21m(长)×12m(宽)×9m(⾼)
3m法参考配置:典型屏蔽内尺⼨:9m(长)×6m(宽)×6m(⾼)
电波暗室可以由开阔场地替代:开阔场地⾄少应该在椭圆范围内没有任何可能反射电磁波的物体。使⽤开阔场地试验的话,EUT和天线放置于椭圆的两个焦点上,测量接收机则放在椭圆外。
测试桌天线架都应是⾮⾦属的;地⾯应铺设⾦属板或⾦属栅⽹,板或⽹的连接处不应有电不连续点,孔、缝直径⼩于0.1λ,λ为拟测试的最⾼频率的波长,对于频率为1GHz,孔、缝直径应⼩于30mm;开阔场地的环境噪声越⼩越好,⾄少应⽐标准规定的EUT的骚扰限值低6dB。
⽐如⼴州所设备类型:
4. 试验⽅法及配置
试验布置图如下
4.1 EUT发出的电磁波将在各个⾦属⾯上发⽣发射和多次反射,故测试天线接受到的场强是直达波和反射波的⽮量和,因此天线或者EUT的位置稍有变化,测试结果就会有很⼤不同;
也因此在RE测试中,天线的⾼度、天线的极化⽅向以及转台的⾓度都要不断改变,以期检测到设备辐射的最⼤点。
4.2测试要素:
场地:开阔场地或半电波暗室;
⽊桌:0.8⽶⾼;
转台:360度旋转;
天线:选择合适类型,且在1~4⽶移动,并进⾏垂直极化和⽔平极化测试;
宽带天线、同轴电缆、骚扰测量仪组成50Ω匹配传输系统;
测试接收机:准峰值读值,峰值测量;
网眼面料
EUT:处于最敏感状态松香酸
曾经我有个困惑,天线为什么要上下移动呢?那我们知道由于EUT的结构,⼤⼩等的原因,天线并不能在固定的某⼀个⾼度就能接收到所有
的EUT的发射最⼤值,上下扫描,总会探测到⼀个发射功率最⼤值,同时转动⾓度,可以获取到试验的最⼤值。
那么我⼜想,为什么⼀定要在1m-4m之间⽽不是1m-5m或者其他的范围呢?当接收天线在1-4m移动时,接收到的场强以驻波形式变化,波峰波⾕的⾼度差约为λ/4,那么为了保证在30MHz时也能到最⼤场强,我们可以计算下此时λ=3*10^8/30MHz=10m,λ/4=2.5m,由于桌⼦本⾝⾼0.8m,所以下限设为1m,⽽上限则为0.8+2.5=3.3m,考虑到天线⾃⾝⾼度,故范围为1-4m。
天线的阻抗、同轴电缆的阻抗和⼲扰测量仪的输⼊阻抗都应相等,阻抗不匹配将引起反射,形成驻波,影响读数准确性。⽔平和垂直两种状态都要测量,垂直放置时天线的最低端离地应⼤于25cm,以免影响天线的性能,采⽤频谱分析仪设在最⼤保持⽅式和对数dB显⽰⽅式。5. 举例
还是以医疗器械某设备为例
止水环5.1 设备的分组
1组:本为发挥⾃⾝功能的需要⽽有意产⽣和(或)使⽤传导耦合射频能量的所有⼯科医设备。
2组:为材料处理⽽有意产⽣和(或)使⽤电磁辐射射频能量的所有⼯科医设备。
⼤多数类型的设备和系统仅为其内部功能需要⽽产⽣或使⽤RF能量,因此属于1组,如⼼电图和⼼磁图设备和系统,脑电图和脑磁图设备和系统等,另外⼀些预期以⾮RF电磁形式传递能量给患者的设备和系统也属于1组设备,如医疗成像设备和系统——X射线诊断系统、CT系统、超声诊断系统等;设备和系统——超声系统,输液泵、呼吸机等;只有少数系统和设备是施加RF能量给材料(患者)的,属于2组设备,常见的有磁共振成像系统、透热疗法设备、热疗设备和⾼频⼿术系统等。
5.2 设备的分类
A类:⾮家⽤和不直接连接到住宅低压供电⽹设施中使⽤的设备。
B类:家⽤和直接连接到住宅低压供电⽹设施中使⽤的设备。
5.3 结合⼴州所检验某输注泵类产品报告来学习,⾸先是试验⽇期、温湿度、⼤⽓压⼒等环境因素填写,确保电磁环境和机械环境满⾜试验要求
其次试验依据YY0505、GB4824-2013,按照我上⾯所讲设备分组分类,划分为1组(本为发挥⾃⾝功能的需要⽽有意产⽣和(或)使⽤传导耦合射频能量的所有⼯科医设备)A类(⾮家⽤和不直接连接到住宅低压供电⽹设施中使⽤的设备),
试验场地选择在10m法半电波暗室进⾏,GB4824-2013规定
输注泵类产品为1组A类设备且输⼊功率<20kVA,由6.2.2.2可知在9kHz—150kHz时⽆适⽤限值,即不进⾏此频段测试;由表4我们可知在30MHz—230MHz准峰值限值为40dB(µV/m),在230MHz—1000MHz准峰值限值为47dB(µV/m)。
继续看报告:
由上图及测试表格可知不同天线极性、⾼度以及不同转台⾓度和发射频率时测量值都在限值范围内,想想我们开始讲的测量值低于限值则PASS,反之则FAIL,故该产品辐射发射测试合格。
⼴州所是如何布置试验的呢:
连接图如下:
实物布置图如下:
辐射发射常见检测依据:
机车车辆设备电磁兼容要求GB/T 24338.4-2009,IEC 62236-3-2:2003;
轨道交通信号和通信设备的发射与抗扰度GB/T24338.5-2009,IEC 62236-4:2003;17ps8
地⾯供电装置和设备的发射与抗扰度GB/T 24338.6-2009,IEC 62236-5:2003;
机车车辆电⼦装置GB/T 25119-2010,IEC 60571:2006;
居住商业和轻⼯业环境中的发射 GB17799.3-2012,IEC 61000-6-3:2011;
⼯业环境中的发射 GB17799.4-2012,IEC 61000-6-4:2011;
信息技术设备的⽆线电骚扰限值和测量⽅法 GB/T 9254-2008,CISPR22:2006;
家⽤电器电动⼯具和类似器具的电磁兼容要求第1部分:发射 GB4343.1-2009,CISPR 14-1:2005;
测量控制和实验室⽤的电设备电磁兼容性要求第1部分:通⽤要求 GB/T 18268.1-2010,IEC 61326-1:
2005;⼯业科学和医疗(ISM)射频设备骚扰特性限值和测量⽅法GB4824-2013,IEC CISPR 11:2010;
可编程序控制器设备要求和测试GB/T15969.2-2008,IEC 61131-2:2007;
计算机通⽤规范第1部分:台式微型计算机 GB/T 9813.1-2016;
量度继电器和保护装置第26部分:电磁兼容要求GB/T14598.26-2015,IEC 60255-26:2013。

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