辐射和射频传导发射试验之间的关系(CDN法的来源)

辐射和射频传导发射试验之间的关系（CDN法的来源）

上海时代之光照明电器检测有限公司刘尔立

GB17743-2007已经发布了4年时间，CDN法的测量也逐步开展，但是至今很少有人弄明白该测量方法和10m或者3m辐射发射的测量方法到底有何区别，我们只是知道CDN法的测量结果和辐射发射的测量结果并没有可比性，该试验方法的出处是哪里。

本文根据飞利浦研究院S.B.Worm先生在1999年2月第13届苏黎世国际电磁兼容性会议的提案，简单介绍CDN法测量的来源。

本文涉及具有单根电源电缆、频率在30 MHz～230MHz、小型电子产品的射频发射。由于在产品开发的早期阶段EMC评估是重要的，因而需要一种简单的、低成本的、能在设计实验室中应用的方法。论述了传导和辐射试验结果之间关系和特别注意发生在两种测试配置中的系统测量不确定度。通过在辐射配置中抑制谐振效应，例如对电缆使用共模端接阻抗，得到一个与测量结果符合得很好的简单理论关系。

前言

本文论述了在频率30 MHz～230MHz范围内，具有单根电源电缆（例如电源线）、小型的电子产品射频发射的测量。为了达到用最少成本符合EMC标准，在产品的早期开发阶段中采用各种EMC的评估方法，使设计人员能很快得到他们的产品中任何变化的反馈。在CISPR22中描述的RF辐射发射试验的标准程序不适用这个目的，因为它成本太大，太花费时间了。IEC61000-4-6描述的用一个参考平面和耦合/去耦网络（CDN）的试验配置，原来是用于RF传导发射抗扰度试验的；该配置在设计试验室中非常适用和容易安装。小型电子系统的辐射特性主要是由连接在这个系统的电缆决定的。这就意味着，对于具有单根电缆产品的特殊情况，一定可以在按照CISPR 22测量电场强度和在传导试验配置中通过CDN测量共模电流之间找到一种关系。

因为下述的理由，我们要考虑高端频率为230MHz。IEC61000-4-6传导试验的配置和相应的测量设备都规定到230MHz。CISPR 22在超过230MHz的限值放宽了7dB并且我们针对的产品在超过这个频率上从来没有存在任何困难。

通常EMC试验不是非常准确的。配置本身就有系统误差（例如：高达±4dB），由于谐振的原因电缆布局可能增加几个dB的不确定度。如果我们想寻求一条转换曲线以联系两种不同的试验方法，我们应该设法排除系统误差、特别是谐振效应，否则，在转换曲线中我们非常可能以大于20dB的不确定度而告终。试验方法的数字和解析模型能支持测量结果并且能找到一条将传导试验结果转化成CISPR22限值的合适曲线。

图1 开阔试验场（OTAS）

首先简短描述作为CISPR 22标准场地的开阔试验场和半电波暗室。它显示出由于电源电缆的谐振效应，接近地平面的共模端接阻抗对测量电场强度有很强的影响（大约15dB）。

测量电缆上的传导共模电流的配置以及可能引起的系统误差将在第三节中讨论。

如果在辐射(测量)配置中共模终端的选取使得在电源电缆上保持很低的电压注波比(VSWR)，比较测量的场强与测量的共模电流，能够获得一根平滑的转换曲线。通过数字分析并且还可借助辐射配置的简单解析模型上述的事实能够被确认。这些理论上的考虑可导出

一条能用于设计实验室工作平台试验的简单转换曲线。

图2在半电波暗室内使用不同共模终端阻抗测量的10MHz振荡器频谱

射频辐射发射试验配置

在30MHz频率范围以上，标准的辐射发射试验方法已在CISPR 22中描述了。该方法需要具有接地平板的开阔试验场（OTAS）以及3m或10m的试验距离，见图1。受试设备置于高出接地平板0.8m的转台上。在每个测量频率上转台逐步旋转以覆盖整个360°。受试设备(EUT）辐射的波通过直射路径和接地平板上的反射路径到达接收天线，所以在两个波

之间可能产生干扰。这种干扰引起在某些频率范围内灵敏度的降低，这一影响可通过在

1m~4m间扫描接收天线的高度来克服。整个过程是对接收天线的水平极化和垂直极化来进行的，所以该方法趋向非常复杂。

开阔场（OTAS）和半电波暗室（SAR）两者都是可用的选择。对OATS和SAR两者的要求都是归一化场地衰减在场地衰减理论值的±4dB之内。由于我们想把半电波暗室（SAR）作为更准确的场强测量设备来用（例如：±2dB），我们已经完成了对该试验配置的附加校准。这种校准通常不用在EMC试验上理论的和实际的场地衰减的差异通常是一般可接受的测量不确定度。

按照CISPR22电源电缆应该塞紧在接地平板的电源出口，这就意味着共模终端阻抗是不明确的。以下将指出，共模终端阻抗是测量不确定度中一个非常重要的源。

共模终端阻抗的影响

本部分研究在半电波暗室中测量RF发射时共模端阻抗的影响。我们需要一个受试设备，该设备在整个频率范围内产生足够的场强电平，使能够与以后的传导发射结果进行有益的比较。使用的受试设备（EUT）是一个位于接地平板上方80cm的小盒子（15cm×8cm×2cm），包含一个基本频率10MHz的晶体振荡器。接收天线为垂直极化，位于水平距离3m，高度1m处。因为电源（适配器）电缆不会产生足够的发射电平，我们使用盒内的电池供电，连接信号输出到单根的垂直线，该线通过终端电阻连接到接地平板（见图1）。

图2显示了在终端阻抗0Ω、50Ω、150Ω、300Ω、500Ω和开路下测量的电场强度。因为离散频谱的比较是很困难的，仅显示谐波频率的电平并用直线段将其连接起来。

低的共模阻抗终端在频率30MHz和80MHz之间产生高于系统预计的场强水平，在频率100MHz和200MHz之间产生低于系统预计的场强水平。高的共模阻抗终端正好与之相反。大于200MHz终端的影响很小。总的曲线变化大约15dB。随后将讨论这种类型的系统误差能通过选择电缆上低电压驻波比（VSWR）的共模阻抗来减小。

RF传导发射试验配置

传导试验中受试设备（EUT）置于高于基准平面10cm处，见图3。信号输出通过单根短电缆连接到能提供150Ω共模终端阻抗的CDN。共模电流的频谱通过CDN试验端口被作为跨接在频谱分析仪50Ω输入阻抗上的电压来测量的。人们认为对50Ω/150Ω转换增加10dB 端电压的结果更可取。

图3 RF传导发射试验配置

传导配置的测量不确定度

按照IEC61000-4-6传导试验配置测量内置电源10MHz振荡器。因为我们希望将此测量结果与半电波暗室（SAR）测量结果比较，由受试设备（EUT）电源线产生的共模电流不是在电源线上测量，而在信号输出端测量。输出线连接到S1型CDN，通过单根同轴线的屏蔽