由射频场感应所引起的传导干扰抗扰度试验的要点及其对策

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4.4 对试验发生器的要求
为便于配置试验设备,这里给出配合耦合/去耦网络工作 的射频功率放大器能获得10V试验电压等级所需要的功率 放大器输出(确定功率放大器的可用输出功率,应考虑到 衰减器的衰减、调幅深度和所用耦合/去耦网络的最小耦 合系数),约为7W。
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4.5 试验记录与试验报告
为保证试验结果的重复性和可比性,要详尽编制试验记录 与试验报告,其主要内容有:
· 试品、辅助设备和耦合/去耦网络的布局;试品的连接电 缆和接口类型。
· 耦合/去耦网络的耦合系数。
· 试验频率范围,频率的扫描速度,扫描的步幅,以及每 一频率点上的停留时间。
注:在AE端口加载150Ω。对150Ω到50Ω适配器,端接50Ω负载,只用于未 屏蔽电缆(对屏蔽电缆,其屏蔽层应连接到参考接地平面上)
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由于试验发生器的内阻为50Ω,在耦合/去耦网络中连接到 试验发生器侧的输入电阻为100Ω,而耦合/去耦网络试品 的端口又通过100Ω的串联电阻再连接到50Ω的测试设备, 因此,试验发生器输出电压VO与测量设备的读数Vmr之间 的关系为
· 在所关心的频率范围内,耦合电容的阻抗应远小于 150Ω。去耦电感的感抗要远大于150Ω,以便使去耦电容 的值不影响网络的共模阻抗。对去耦电容的选择,不应使 有用信号受到过份影响(顺便指出,对屏蔽电缆由于其屏 蔽层在辅助设备侧与参考接地板连接,故不再需要去耦电 容的存在)。
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标为8准0M不H管zL。1的尺寸有多大,试验的终止频率的下限一律定
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此外,标准指出,对采用电池供电的小设备(尺寸小于 0.4m),当它与地或其他设备无连接时,并且不在充电过 程中使用,则不需要做射频传导抗扰度试验。但如果设备 在电池充电期间也要使用的话,仍要做此试验。
Vmr=VO/6±25%
式中,±25%为设定允差。
上式如改用dB来表达时,则
Vmr=VO-15.6dB±2dB
试验时,为使测试的误差为最小,试验发生器的输出电平 是通过对Vmr的设定来确定的,而不是直接对VO来设定。
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上述设定为未经幅度调制的载波信号。设定要在若干频 率点上进行,一般每十个频率点中至少要对一个频率进 行设定校正。
由射频场感应所引起的传导干 扰抗扰度试验的要点及其对策
钱振宇
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由射频场感应所引起的传导干扰抗扰度试验的国家标准为 GB/T17626.6(等同于国际标准IEC61000-4-6)。
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1 由射频场感应引起的传导干扰的由来
在通常情况下,被干扰设备的尺寸要比频率较低的干扰波 (例如80MHz以下频率)的波长小很多,相形之下,设备 引线(包括电源线及其架空线的延伸、通信线和接口电缆 线等)的长度则可能达到干扰波的几个波长(或更长)。 这样,设备引线就变成被动天线,接受射频场的感应,变 为传导干扰侵入设备内部,最终以射频电压和电流形成的 近场电磁场影响设备的工作。
如果试验中要用到几个耦合/去耦网络,那么对这几个耦 合/去耦网络都要进行设定校核。
要注意在校验中对数据的记录,以备日后使用。
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4.2 试验配置
单个试品的试验配置见图所示(注意其中的CDN-M这个 网络)。
注:试品到任何金属物体之间的距离至少为
0.5m;
CDNS所有非激励的输入端口应以50Ω负载端接
射频场感应所引起的传导干扰与射频场辐射电磁干扰恰成 一对,相互补充,形成150kHz~1000MHz全频段抗扰度试 验。其中150kHz~80MHz为传导抗扰度试验;80MHz~ 1000MHz为辐射抗扰度试验。
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2 试验要求和试验等级 2.1 试验的频率范围 虽然标准规定的传导干扰抗扰度试验的频率范围是 150kHz~80MHz,但实际试验频率范围可按情况分析后 确定,主要是考虑设备(包括连接电缆在内)从干扰电磁 场中拾取的射频能量。当试品尺寸较小时,试验频率最大 可扩展到230MHz。频率更高时,则受到试品尺寸、连接 电缆及耦合/去耦网络性能的制约。具体规定由产品标准 提供。
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4.3 试验方法 试验要在规定的工作和气候条件下进行。 试验一般在屏蔽室内进行。为了抑制不希望有的谐振,有 时还要对屏蔽室里添加一些吸波材料。此外,对参考接地 板,其外形尺寸至少比试品和耦合/去耦网络等配置的几何 投影的四周还要大出0.2m的金属板空间。 试验要尽可能接近实际安装条件来连接电缆。要依次将试 验发生器与每个耦合/去耦网络相连,而在其他未注入信号 的耦合/去耦网络射频输入端子接入50Ω电阻。 试验时,先将试验电平(指未加调制时的试验电平)调到 规定值,然后由1kHz正弦波进行幅度调制,调幅深度为 80%。试验以速度不超过1.5×10﹣3十倍频程/秒,在规定 频率范围内扫频测试,扫频步幅不超过上一频率值的 1%。在每一频率的留驻时间不少于试品所需的运行和响 应时间。对一些敏感点(如时钟频率和最具影响的谐波频 率点)应单独分析。 试验应以试品最敏感的运行和操作方式进行。
· 试验的电压等级。
· 试品在试验中的运行情况。
· 采用的判据。
· 实际的试验结果。
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5 对于由射频场感应所引起的传导干扰抗扰度试验不合格的 处理意见 从射频场感应所引起的传导干扰抗扰度试验的本意来看,这 是通过射频感应将干扰加到电源线和信号线上的,因此一把 线索中的每一根线受到的感应大小是相等的(如果线的长度 是相同的,线与线是紧靠在一起的),感应信号的极性或相 位是相同的。这符合共模信号的特点,因此是共模试验。 同样,我们从射频信号通过耦合/去耦网络、电流钳和电磁 耦合夹来耦合的办法也可以看出,参加试验的每一根线上所 施加的是共模信号,这同样说明所做的试验是共模试验。 由此可见,针对射频场感应试验所引起的不合格项的处理应 当按照抑制共模信号的处理办法去解决。 值得指出的是,在经过前述几项试验(特别是静电放电、射 频辐射电磁场和脉冲群试验)后,对做由射频场感应所引起 的传导干扰抗扰度试验一般应无大碍,万一有问题,主要是 通过对滤波的加强,及改善设备内部的布线和布局来得到解 决。
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适合于电源线端口做射频传导抗干扰试验的耦合/去耦网 络。
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对耦合/去耦网络的基本要求是:① 提供骚扰信号到被试 设备电源输入端口间的通路;② 提供稳定的信号源内阻。
对耦合/去耦网络各元件参数的要求是:
· 当耦合/去耦网络有多条电源线同时输入时,则每条耦合 通路中的串联电阻为n×100Ω。这意味着n条通路串联电 阻的并联值仍为100Ω,这样耦合/去耦网络的共模阻抗仍 为150Ω。
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5.1 对电源线的处理
①加装电源线滤波器(如果己经有滤波器,则换用高性能的 滤波器。必要时也可以在现有滤波器上采取一点改进措 施)。要特别注意安装位置(尽可能放在机箱中电源线入口 端)和安装情况,要保证滤波器外壳与机箱搭接良好、接地 良好;
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3.2 干扰耦合设备
主要介绍射频传导干扰的耦合电路,它可以将干扰信号很 好地耦合到与受试设备相连的各种电缆上。它在规定频率 范围内具有规定的共模阻抗:从受试设备端口看进去的共 模 阻 抗 在 0 . 1 5 ~ 2 6 MHz 范 围 内 为 1 5 0 Ω±20Ω; 在 2 6 ~ 80MHz范围内为150Ω(+60Ω~-40Ω)。
· 如果试品有其他接地端子,则应通过耦合/去耦网络CDNM1与参考接地板相连。
· 如果试品有键盘或手提式附件,那么模拟手(模拟在一般 操作条件下的人体阻抗的电气网络)应放在该键盘上或缠 绕在附件上,并连接到参考接地板上。
· 所有与试品有关的设备及保证数据传输和性能评估所必须 的辅助设备应通过耦合/去耦网络与试品连接。但待试电缆 数目应尽可能限制在必不可少的数量范围内。
③ 低通和高通滤波器(用于避免信号谐波对试品产生干 扰)。
④ 固定衰减器(衰减量固定为6dB,输出阻抗为50Ω。采 用固定衰减品的目的是要减少功放至耦合网络间的不匹配 程度,在安装时要尽量靠近耦合网络)。
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上述仪器如配上电子毫伏计、计算机及控制软件,可组成 自动测试系统。
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· 试品应放在高出参考接地板0.1m的绝缘支座上。对台式设 备,参考接地板也可放在试验桌上。注意,试品距任何金 属物体(包括屏蔽室的墙壁等)至少要有0.5m以上。
· 要为所有受试电缆提供耦合/去耦网络。耦合/去耦网络要 放在离试品0.1~0.3 m远的参考接地板上,并与参考接地板 连接。耦合/去耦网络与试品间的电缆应尽可能短,不允许 捆扎或盘成圈,电缆的离地高度为30~50mm。
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· 对耦合/去耦网络的被试设备端口,其位置应比参考接地 板高出30mm。如果耦合/去耦网络与被试设备间的连接电 缆也比参考接地板高出30~50mm时,那么这条电缆的特 性阻抗也就大体上维持在150Ω左右,正好和耦合/去耦网 络的共模阻抗(150Ω)相当。
· 对适合电源线用的耦合/去耦网络,为防止电源线滤波电 感的饱和,线路中采用的是共模电感。另外,线路中还使 用了较大的去耦电容,其结果是可以产生较大的漏电流, 因此,网络与参考接地板的安全连接必须得到保证。
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3 试验设备
3.1 试验仪器
下面是完成由射频场感应所引起传导干扰抗扰度试验所必 须的试验发生器组成:
① 射频信号发生器(带宽150kHz~230MHz,有幅度调制 功能,能手动或自动扫描,扫描点的留驻时间可以设定, 输出信号的幅度可自动控制)。
② 射频功率放大器(取决于试验方法及试验的严酷度等 级)。
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2.2 试验要求
为提高试验难度,试验中要用到1kHz的正弦波进行幅度 调制,调制深度为80%。
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2.3 试验等级
试验等级分为1、2、3和X级的共模试验,试验电压分别为 1V、3V、10V和待定。
试验等级的分类情况与GB/T17626.3标准相同,分别是:
对于大多数电气和电子设备来说,通常对电源线都推荐使 用耦合/去耦网络做射频传导干扰的抗干扰试验。但对于大 功率的(如电流大于等于16A)和复杂的供电线路(多相 或多种电压供电的线路)可考虑选用其他注入方法,如采 用电流钳和电磁耦合夹来做试验。本讲介绍采用耦合/去耦 网络做电源线抗扰度试验的方法。
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4 试验方法 4.1 试验电平的设定 为了避免测量错误,试验前必须进行试验电平的设定和校 正。下图是试验电平的设定和校正线路。
耦合/去耦装置的举例:耦合/去耦网络(CDNS);直接注入网络(要在辅助 设备和注入点之间插一个去耦网结);夹注入装置(电流夹或电磁夹)
1级为低辐射环境,如离电台、电视台1km以上、附近只有 小功率移动电话在使用。
2级为中等辐射环境,如在不近于1m处使用小功率移动电 话,为典型的商业环境。
3级为较严酷的辐射环境,如在1m以内使用移动电话,或 附近有大功率发射机或工、科、医射频设备在工作,为典 型的工业环境。
X级为待定级,可由制造商和用户协商;或在产品的技术 条件中加以规定。
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