常用电磁兼容测试项目和测试要点介绍

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对于频率较低（150KHz-80MHz）的射频信号，由于其波 长较长，相形之下比一般设备的尺寸要长得多，但与设备 的引线（包括电源线及其延续-户外架空线；以及通信线和 接口电缆）的尺寸相当，这样这些引线就可以作为被动天 线通过传导方式将射频信号以电压和电流形式的近场电磁 骚扰在设备内部对设备形成干扰。
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对于照明灯具等一类设备， 辐射骚扰是通过设备工作 过程中产生的磁场分量来 测试的。为此，标准给出 的测试方案见图4所示。大 环天线提供的电流探头通 过同轴开关和干扰接收机 用同轴电缆相连。测试的 频 范 围 为 9 KHz-30MHZ。 测试结果在干扰接收机上 读出。测试在屏蔽室内进 行。测试有较好的重复性 和可比性。
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国家标准GB/T4765-1995《电磁兼容术语》对“电磁兼容” 的定义是：“设备或系统在其电磁环境中能正常工作，且 不对该环境中的住何事物构成不能承受的电磁骚扰的能 力”。 从字面理解看，设备的电磁兼容性包含了两方面的意思： 首先，设备要有一定的抗干扰能力，使其在电磁环境中 能够正常工作；其次，设备工作中自身产生的电磁骚扰 应抑制在一定水平下，不能对同处于一个电磁环境中的 任何事物构成不能承受的电磁骚扰。 由此看来，设备的电磁兼容性包含了对设备的抗干扰恸 和设备自身骚扰抑制这两方面的要求
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抗脉冲群干扰是模拟电网中众多的机械开关在切换电感性 负载时所产生的干扰。这类干扰的特点是：成群出现的窄 脉冲（一群脉出现个数达到几十个乃至上百个）、脉冲的 重复频率较高（KHz-MHz级）、上升沿陡峭（ns级）、 单个脉冲的持续时间短暂（10-100ns级）、幅度达到KV 级。成群出现的窄脉冲可对半导体器件的结电容充电，当 能量积累到一定程度后可引起线路（乃至设备）的出错。 试验时将脉冲叠加在电源线（通过耦合/去耦网络）和通 信线路（通过电容耦合夹），对设备形成干扰。通常这一 试验造成设备误动作的机会较多，除非有合适的对策，否 则较难通过。
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值得指出，由于静电放电和脉冲群试验所产生干扰波形 的边沿十分陡峭，持续时间十分短暂，故对试验配置的 规范性要求很高。不良的配置可以对试验结果的重复性、 可比性，以及试验的严酷程度带来明显的影响，务必引 起试验人员的注意。
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对于家用电器中有定时或程序控制的设备，在开关切换瞬 间会产生比正常工作状态大得多的断续干扰。在一些标准 中提出了对这类干扰的判别办法（根据断续干扰的幅度、 频度、持续时间和间隔时间来加以判别）以及设备的合格 评定办法（上四分位法）。测试方法目前大体有两种：一 种是将图1干扰测量接收机面板的中频输出信号用50Ω电缆 接到数字示波器，由测试人员目测、记录、判别和评定; 另一种是采用专门的干扰分析仪自动完成对断续干扰的测 试和评定。 以上试验在屏蔽室里进行。
常用电磁兼容测试项目和测试要点
上海三基电子工业有限公司
钱振宇
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我国于2001年12月3日（当时正值正式加入世贸组织的 前夕）颁布第一批实施强制性产品认证目录（3C认 证），共涉及9个行业、19大类共计132种产品。在强 制性产品认证目录上的19大类产品中，除少数明显与 电技术无关外（如机动车辆轮胎、安全玻璃和乳胶制 品等），多数都有电气安全，有相当多的产品还涉及 电磁兼容问题。
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尽管电子设备的品种数不胜数，但除了特殊的设备对电 磁兼容测试项目可能有些特殊要求外，实际上，对绝大 多数产品来说其测试项目都是共通的。例如，对设备的 电磁骚扰发射在0.15-30MHz范围内测传导发射；在301000MHz范围内测辐射发射；对一些有定时控制和程序 控制的设备还要在0.15-30MHz范围内加测断续干扰（俗 称喀呖声干扰）发射。对于设备的抗扰度试验，目前主 要做静电抗扰度试验、由射频场引起的辐射抗扰度试验、 电快速瞬态脉冲群抗扰度试验、雷击浪涌抗扰度试验、 由射频场感应所引起的传导抗扰度试验、及电压瞬时跌 落和短时中断抗扰度试验等6种。此外，考虑到设备的非 线性工作状态对电网的污染，还要做设备工作时的谐波 电流发射试验。因此，对大多数设备来说，所做的电磁 兼容试验也只是屈指可数的几项而已。为方便广大读者 了解起见，今简述于下：
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设备运行所产生的谐波电流的测量线路见图5所示。其中 试验电源S是一个理想化的交流电源，具有内阻小、波形 纯、电压稳和频率准的特点。测量设备M是个离散富里 叶变换的时域分析仪器，可以分析1-40阶次的谐波电流 值。
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对于工、科、医设备和信息技术设备等的测试，标准规定 在开阔场或电波暗室中进行。典型布置见图3所示。被测 设备放在转台上，测量天线分别处在水平和垂直两种极化 状态下，转台应360度旋转，记录每个测量频率上的辐射 骚扰最大值。另外，天线高度应在1-4m内调节，以测出其 最大值。测试结果由干扰接收机读出。
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一. 设备工作时的电磁扰骚发射 对传导骚扰的测试，特别是对电源线上的传导骚扰测试， 尽管产品千变万化，但基本方法都是一样的。其试验配置 都是人工电源网络和干扰接收机（见图1）。
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其中人工电源网络可以在射频范围内向受试设备端子间提 供现定的阻抗（50Ω），并能将试验电路同电源上的无用 射频信号隔离开来，进而将干扰电压耦合到干扰接收机上。 干扰接收机则是一种按专门要求设计的接收机，具有平均 值和准峰值两种检波功能，这是执行CISPR标准所必须的 检波方式，尤其是后者，它较好地反映了干扰对听觉造成 的效果（因为CISPR标准的本意就是要解决对通讯和广播 的保护，所以检波的结果必然要与人耳的客观反应相一 致）。
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射频辐射电磁场试验用来模拟设备遭受射频辐射干扰的情 形，尤其是模拟设备操作、维修和安全检查人员在使用移 动电话时可能对设备带来的影响。尽管单台移动电话的功 率并不大，但由于使用人员靠近设备，造成局部场强很高 的情况屡见不鲜。其他如无线电台、电视发射台、移动无 线电发射机、各种工业电磁辐射源，以及电焊机、可控硅 整流器、荧光灯等在工作时也会对设备产生辐射现象。射 频辐射电磁场的试验频率在80-1000MHz；试验用场强在 1-10V/m之间。
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试验之所选择谐波电流而不是我们比较熟悉的谐波电压 为测试对象，是考虑了各地各处的电网阻抗各不相同， 即使相同的谐波电流值在不同的电网阻抗上产生的压降 也是各不相同的，使相互间缺少了可比性。相形之下， 电网阻抗总是远小于设备阻抗，因此不同电网中的实际 电流（包括由设备引起的谐波电流）相差并不大。故选 择谐波电流测试的方案是可取的。另外，在试验线路中 采用理想的电源，目的在于排除电网中已有的谐波电压 和电流对设备工作电流造成的影响，使试验结果有较好 的重复性和可比性。
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抗浪涌试验又称抗雷击干扰试验。这是模拟自然界里的雷 击（间接雷）对供电线路和通信线路的影响。对于供电线 路中因大型开关切换所引起的线路扰动也用浪涌试验加以 模拟。浪涌试验的特点是脉冲重复率低（每分钟1次，每 次1个脉冲）、波形一般（前沿为μs级，持续时间为0.011ms）、幅值较高（KV级），但能量特别大（几百焦耳 级。相形之下，脉冲群的单个脉冲为毫焦耳级；静电放电 为皮焦耳级）。因此浪涌试验对设备的影响可能是破坏性 的（很可能因试验造成设备中器件的损坏）。需要一提的， 浪涌试验是设备在正常工作状态下，通过电源线或通信线 来加脉冲试验，所以是在线的抗干扰试验。它有别于设备 的脉冲耐压试验，尽管两者波形相同，但脉冲耐压试验用 的发生器内阻较大（为500Ω。而做浪涌试验的发生器的 内阻仅2Ω），而且设备是在非工作状态下进行试验的， 所以两种试验绝对不能混为一谈。
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三. 设备运行时所产生的谐波电流测试 开关电源和可控硅器件的大量使用，一方面提高了人们 对电源的利用效率；另一方面由于非线性的电能转换又 在电网里引进了大量谐波电流，它不仅使同一电网中的 其他用电设备受到干扰，产生故障，它还会使电网的中 线电流超载，影响输电能力。此外，对电源的相位控制 还会引起电网有效值电流发生变化，导致负载侧的有效 值电压产生波动，引起照明灯具的灯光闪烁。作为对电 网质量的控制，在这次要做电磁兼容测试的认证产品中， 大多数都己提出了这方面的要求，足以说明国家对这项 指标的重视程度了。
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上述6项试验中的静电、脉冲群、浪涌和电压跌落试验都可 以用单台仪器来实现，而且由于试验电压较高（远大于一 般的环境电磁条件），试验都可以在普通实验室进行。 对于射频辐射电磁场和射频传导试验，都要用一套仪器才 能完成一项试验。其中射频辐射电磁场试验要用信号发生 器、射频功率放大器、天线、电磁场测试探头、场强监视 仪、以及计算机和相应软件构成的闭环试验系统。射频传 导试验需要用信号发生器、射频功率放大器、衰减器、耦 合/去耦网络、耦合钳、电子毫伏计、以及计算机和相应软 件构成的闭环试验系统。这里要注意的是信号发生器和射 频功率放大器应与使用的试验频段相适应。射频辐射电磁 场试验应在电波暗室中进行，作为替代，也可在GTEM小 室中进行。射频传导试验一般应在屏蔽室中进行。
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电压跌落和短时中断试验是模拟电网或变电设施由于故障 或负荷突然出现大变化所引起的。这些现象本质上是随机 的，其特征为偏离额定电压，并持续一段时间。作为大多 数的数据处理设备，一般都有内置的断电检测线路，以便 在电压跌落或短时中断发生时能及时保护现场数据，而当 电源恢复时，设备能按正确方式起动，继续电源故障前的 工作。反之，如果断电检测线路如果不能及时作出反应， 就可能引发现场数丢失或改变，这样设备在电源电压恢复 时就不可能正确再起动。
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二. 产品的抗扰度试验 静电放电试验主要检查人或物体在接触设备时所引起的放 电（直接放电），以及人或物体对设备邻近物体的放电 （间接放电）时对设备工作造成的影响。静电放电可能产 生的后果是：①直接通过能量交换引起半导体器件损坏。 ②放电所引起的近场电场和磁场的变化造成设备误动作。 静电放电是通过放电枪直接对试品表面和邻近耦合板的放 电来模拟的。由于静电放电引起的干扰波的前沿达到0.71ns（接触放电时），其高次谐波成分极其丰富，故对设 备的考核也特别严格。
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对骚扰发射的测试，随试品的不同，测试方法有较大变化： 对于家用电器和电动工具等一类产品，由于外形尺寸比较 小巧，一般认为从试品表面向外的辐射尚不及通过电源线 向外的辐射来得更多，更直接。基于这一想法设计了一个 利用吸收钳测试电源线辐射的方案（见图2）。利用干扰接 收机测试吸收钳前端电流变换器检测到的吸收电流值（辐 射出来的骚扰波以涡流形式被吸收钳所吸收）来反映骚扰 的辐射功率的大小。此方法简单，测试的重复性和可比性 均较好。试验在屏蔽室里进行。