半电波暗室3m法辐射骚扰测试的实验_胡文涛
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[3] Sugiura A, Shinozuka T, Nishikata A. Correction Factors for Normalized Site Attenuation[J]. IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, 1992，34（4）.
实验在 10 mSAC 中展开，利用双锥对数周期天 线产生辐射电磁场，可以得到稳定的场强，方便后 续的数据分析。双锥对数周期天线放置于离金属地 面 80 cm 高度处，以符合 GB 9254-2008 关于台式受
频率/MHz
(b) 水平极化 图 3 3 m 法与 10 m 法测得场强差值
3 结语 由于 GB 9254-2008 中给出的 20 dB/10 倍距离的
半电波暗室 3 m 法辐射骚扰测试的实验
胡文涛 李金龙 / 上海市计量测试技术研究院
摘 要 首先对半电波暗室 3 m 法辐射骚扰测试进行的理论分析表明，由于需要符合远场条件以及半 电波暗室中存在金属反射地面，GB 9254-2008 中关于不同测试距离场强换算的 20 dB/10 倍距离的反比 因子只是一种近似。然后在 10 m 法半电波暗室中试验 3 m 和 10 m 测试距离处电场强度的变化。最终 得出结论，不建议利用 3 m 法辐射骚扰测试测得的场强值与标准中的限值进行比较，但是可以作为预测 试进行受试设备的 EMC 整改。 关键词 辐射骚扰 ；3 m 法 ；半电波暗室；EMC
反比因子只是一种近似转换关系，与实际测量结果 的差别较大，因此，不建议利用 3 m 法进行辐射骚 扰测试。3 m 法辐射骚扰测试仍然能正确地反映距 离受试设备 3 m 处的场强值，所以利用 3 m SAC 进 行受试设备的 EMC 整改还是可行的，而且在工程实 践中确实有厂商为了节约成本，在 3 m SAC 中进行 产品的 EMC 整改。
（1）
（2）
式中， — 电流相量； L — 电偶极子的长度； r — 观察点到电偶极子的径向距离； θ — 径向直线与 Z 坐标的夹角；
— 自由空间的固有阻抗；
β0 = 2μ/ λ0，λ0 — 辐射频率所对应的波长
和 的方向如图 1 所示。 式（1） 和 式（2） 包 含 有 1/r2 和 1/r3 项， 当 r
technology）
Abstract: This paper studies on radiated emission test in 3 meters Semi-Anechoic Chamber. This paper firstly demonstrated the inverse proportionality factor of 20 dB per decade is approximate theoretically. Then experimental analyze was proceeded, and comparison of radiated field strength between 3 meters and 10 meters inside the semi-anechoic chamber came to a conclusion that radiated field strength at 3 meters can’t be used to judge whether devices exceed limit value, and 3 meters Semi-Anechoic Chamber is suitable for EMC rectification. Key words: radiated emission; 3 meters; Semi-Anechoic Chamber; EMC
(a) 垂直极化
频率/MHz
电场强度/dB
图 2 SAC 中电偶极子电场辐射示意
（4）
将式（4）与式（3）比较可以得出结论，由于 SAC 中存在金属反射地面，接收天线处的电场变得 更加复杂，式（3）中成立的电场强度与 r 成反比的 关系不能适用于式（4），即不能将 SAC 中 3 m 法辐 射骚扰测试所获得的电场强度直接用 20 dB/10 倍距 离的反比因子推算至 10 m 处的电场强度。 2 实验验证
[4] 吴冬燕. EMC实验室的构建与检测优化[D]. 苏州大学, 2009. [5] J. David Gavenda. Near-field corrections to site attenuation[J]. IEEE
Transactions on Electro- magnetic Compatibility, 1994，36（3）. [6] C.R. Paul and S.A. Nasar, Introduction to Electromagnetic Fields[M].
0 引言 电磁兼容的辐射骚扰测试对测试场地的要求非
常严格，标准 GB 9254-2008 规定了辐射骚扰测试应 该在开阔试验场（OATS）进行。实测中，一般采用 半电波暗室（SAC）作为 OATS 的替代场地，电子电 器设备、工科医设备和信息技术设备的辐射骚扰测 试都可以在 SAC 中进行 。 [1-2] 对于频率在 1 GHz 以 下的辐射骚扰测试，一般采用 10 m 法，即接收天线 与受试设备的距离为 10 m，然而很多企业和实验室 由于受资金或技术条件的限制，只能修建 3 m 法的 SAC 进行产品的辐射骚扰测试。根据 GB 9254-2008 规定，当用 3 m 法测试时，为了判断受试设备的辐 射是否满足限值要求，可以用 20 dB/10 倍距离的反 比因子将测试数据归一化到 10 m 测试距离上。然而， 在工程测试中，电磁辐射相当复杂，电场强度不仅 与距离有关，还受其他因素影响 [3-5]，如：SAC 的屏 蔽性能、接收天线与金属地板间的互偶以及接收天 线的近场效应等。本文探讨 3 m SAC 的实际使用价值。 1 理论分析
SAC 存在金属反射地面，会反射受试设备辐射 出的电磁波，接收天线接收的电场不仅有直达电场 矢量 ，还有金属地面反射电场矢量 ，图 2 是金 属地面上方 h1 处垂直放置的电偶极子电场辐射示意 图，接收天线处的总电场由式（4）给出。
电场强度/dB
试设备需要放置于高度为 80 cm 的非金属桌子上的 规定。接收天线分别在距离双锥对数周期天线水平 距离 3 m 和 10 m 处测得电场强度，测试中接收天线 高度需要在 1 m 和 4 m 范围内升降，测得最大电场 强度。最后，得到 3 m 距离测得的电场强度与 10 m 距离测得的电场强度之差，将该值与根据 20 dB/10 倍距离的反比因子获得的 10.45 dB 差值进行比较， 如图 3 所示。可以得出结论：不同的天线极化方式 获得的场强差值相差很大；不同频率处的场强差值 也不相同，并且没有稳定的变化趋势；一些特别频 率处的差值严重偏离 10.45 dB。
43 2014/3 总第241期 国内统一刊号 CN31-1424／TB
McGraw-Hill, NY，1987. [7] 保罗. 电磁兼容导论[M]. 闻映红, 译. 北京：机械工业出版社,
200Baidu Nhomakorabea.
Experimental study on radiated emission pre-test in 3 meters Semi-Anechoic Chamber
Hu Wentao，Li Jinlong （Shanghai Institute of measurement and testing
参考文献：
[1] 蔡武昌, 孙淮清, 纪纲. 流量测量方法和仪表的选用[M]. 北京：化 学工业出版社，2001.
[2] 姜仲霞, 姜川涛, 刘桂芳. 涡街流量计[M]. 北京：中国石化出版 社，2005.
[3] 纪纲. 流量测量仪表应用技巧[M]. 北京：化学工业出版社，2003.
（上接第 41 页）
一般情况下，涡街流量计的仪表系数是在实验 室环境下校准得到的单一值，该值是 Qmax、0.4Qmax、 0.2Qmax（Qmax：最大流量值）三个流量点的仪表系数 中最大值与最小值平均之后得出的，对于线性度不 好的涡街流量计，当流量波动偏离仪表系数中间值
对应的流量点时，将不可避免地产生误差。特别是 对于大流量贸易结算，百分之一的误差就可能引起 巨大的贸易差额，因此为了维护供需双方的公平利 益，需要有更高准确度的计量等级，建议配置带仪 表系数非线性校准的智能二次仪表，目前国内已有 厂家在使用六点、五段非线性修正仪表系数校正方 法。主要原理是将实验室条件下标定得到的多个流 量点（个数由仪表的线性度来决定，一般来说，线 性度差的仪表个数要多一点，反之则可相应减少） 的仪表系数及各点对应的频率值置入智能流量积算 仪中，这样就能获得比单一仪表系数更高的测量准 确度，而且各个点的准确度都能得到相应提高，不 失为一种提高测量准确度的好办法。 5 结语
参考文献：
[1] 阚润田, 陶洪波, 王文俭. 半电波暗室3/10米法辐射场强换算的研 究[J]. 电波科学学报, 2009, 24（3）：579-581.
[2] 扈罗全, 陆全荣. 半电波暗室不同测试距离辐射场强的换算模型 [J]. 中国电子科学研究院学报, 2010, 5（3）：282-285.
（下转第 43 页）
41 2014/3 总第241期 国内统一刊号 CN31-1424／TB
图 1 压力测量校正示意图
相应的检测报告；Km：实验室条件下标定得到的仪 表系数。如果现场温度工况稳定，接近于定温，也 可直接将计算得到的新仪表系数 Kt 置入二次积算仪 表，这对于无法通过编程方式置入上述关系式的二 次积算仪表也更为方便。如果不进行仪表系数修正， 以 170 ℃的过热蒸汽为例，假定涡街流量传感器是 在 20 ℃的空气环境中标定的，按照上述关系计算， 由于受热膨胀将使仪表系数偏移 -0.72%，如果仍按 照标定时的仪表系数（比使用现场的仪表系数大） 进行积算，将使积算值偏低，并且蒸汽的温度越高， 偏低量也越大。由此可见，不对仪表系数进行校准 带来的偏差还是相当可观的。 4 仪表系数非线性校准
由此可以得出结论，当满足远场条件 r 时，电 场强度与 r 成反比，换算成对数形式就得到 20 dB/10 倍距离的反比因子。但远场边界的一个通用标准是 三个波长（3λ），利用 3 m 法进行 1 GHz 以下辐射骚 扰测试时， 30~300 MHz 并未处于远场区域，因此使 用 20 dB/10 倍距离的反比因子进行换算只是一种近 似处理方法。
实测中受试设备具有复杂的电路，分析其辐射 电场需要知道电流分布，然后对该电流分布进行积 分运算 [6-7]。显然，得到受试设备的电流分布和进行 复杂的积分运算都极其复杂，本文研究电偶极子辐 射电场，因为其模型相对简单，并且在距离足够远处，
其辐射场强与实际天线的辐射场强相似。电偶极子 在自由空间距离 r 处产生的电场矢量为
影响涡街流量计在过热蒸汽计量中准确度的因 素还有很多，包括日常维护保养、定期校验比对等 等，本文仅从二次仪表的角度，分析了主要几个因素。 总之，要提高涡街流量计在过热蒸汽计量中的准确 度，选择一台智能、可编程的二次仪表是必不可少的， 并用二次仪表对实际测量进行相应的修正，消除影 响涡街流量计在过热蒸汽计量中准确度的不利因素， 真正用好二次仪表。
图 1 电偶极子在（r、θ）处产生的电场
40 国内统一刊号 CN31-1424／TB 2014/3 总第241期
足够大，即观察点距离电偶极子很远时，1/r2 和 1/r3 相对于 1/r 只能起到支配作用，该距离就是远场与近 场的边界。因此，只要满足远场条件，接收天线处 的电场矢量就可以简化为
（3）
实验在 10 mSAC 中展开，利用双锥对数周期天 线产生辐射电磁场，可以得到稳定的场强，方便后 续的数据分析。双锥对数周期天线放置于离金属地 面 80 cm 高度处，以符合 GB 9254-2008 关于台式受
频率/MHz
(b) 水平极化 图 3 3 m 法与 10 m 法测得场强差值
3 结语 由于 GB 9254-2008 中给出的 20 dB/10 倍距离的
半电波暗室 3 m 法辐射骚扰测试的实验
胡文涛 李金龙 / 上海市计量测试技术研究院
摘 要 首先对半电波暗室 3 m 法辐射骚扰测试进行的理论分析表明，由于需要符合远场条件以及半 电波暗室中存在金属反射地面，GB 9254-2008 中关于不同测试距离场强换算的 20 dB/10 倍距离的反比 因子只是一种近似。然后在 10 m 法半电波暗室中试验 3 m 和 10 m 测试距离处电场强度的变化。最终 得出结论，不建议利用 3 m 法辐射骚扰测试测得的场强值与标准中的限值进行比较，但是可以作为预测 试进行受试设备的 EMC 整改。 关键词 辐射骚扰 ；3 m 法 ；半电波暗室；EMC
反比因子只是一种近似转换关系，与实际测量结果 的差别较大，因此，不建议利用 3 m 法进行辐射骚 扰测试。3 m 法辐射骚扰测试仍然能正确地反映距 离受试设备 3 m 处的场强值，所以利用 3 m SAC 进 行受试设备的 EMC 整改还是可行的，而且在工程实 践中确实有厂商为了节约成本，在 3 m SAC 中进行 产品的 EMC 整改。
（1）
（2）
式中， — 电流相量； L — 电偶极子的长度； r — 观察点到电偶极子的径向距离； θ — 径向直线与 Z 坐标的夹角；
— 自由空间的固有阻抗；
β0 = 2μ/ λ0，λ0 — 辐射频率所对应的波长
和 的方向如图 1 所示。 式（1） 和 式（2） 包 含 有 1/r2 和 1/r3 项， 当 r
technology）
Abstract: This paper studies on radiated emission test in 3 meters Semi-Anechoic Chamber. This paper firstly demonstrated the inverse proportionality factor of 20 dB per decade is approximate theoretically. Then experimental analyze was proceeded, and comparison of radiated field strength between 3 meters and 10 meters inside the semi-anechoic chamber came to a conclusion that radiated field strength at 3 meters can’t be used to judge whether devices exceed limit value, and 3 meters Semi-Anechoic Chamber is suitable for EMC rectification. Key words: radiated emission; 3 meters; Semi-Anechoic Chamber; EMC
(a) 垂直极化
频率/MHz
电场强度/dB
图 2 SAC 中电偶极子电场辐射示意
（4）
将式（4）与式（3）比较可以得出结论，由于 SAC 中存在金属反射地面，接收天线处的电场变得 更加复杂，式（3）中成立的电场强度与 r 成反比的 关系不能适用于式（4），即不能将 SAC 中 3 m 法辐 射骚扰测试所获得的电场强度直接用 20 dB/10 倍距 离的反比因子推算至 10 m 处的电场强度。 2 实验验证
[4] 吴冬燕. EMC实验室的构建与检测优化[D]. 苏州大学, 2009. [5] J. David Gavenda. Near-field corrections to site attenuation[J]. IEEE
Transactions on Electro- magnetic Compatibility, 1994，36（3）. [6] C.R. Paul and S.A. Nasar, Introduction to Electromagnetic Fields[M].
0 引言 电磁兼容的辐射骚扰测试对测试场地的要求非
常严格，标准 GB 9254-2008 规定了辐射骚扰测试应 该在开阔试验场（OATS）进行。实测中，一般采用 半电波暗室（SAC）作为 OATS 的替代场地，电子电 器设备、工科医设备和信息技术设备的辐射骚扰测 试都可以在 SAC 中进行 。 [1-2] 对于频率在 1 GHz 以 下的辐射骚扰测试，一般采用 10 m 法，即接收天线 与受试设备的距离为 10 m，然而很多企业和实验室 由于受资金或技术条件的限制，只能修建 3 m 法的 SAC 进行产品的辐射骚扰测试。根据 GB 9254-2008 规定，当用 3 m 法测试时，为了判断受试设备的辐 射是否满足限值要求，可以用 20 dB/10 倍距离的反 比因子将测试数据归一化到 10 m 测试距离上。然而， 在工程测试中，电磁辐射相当复杂，电场强度不仅 与距离有关，还受其他因素影响 [3-5]，如：SAC 的屏 蔽性能、接收天线与金属地板间的互偶以及接收天 线的近场效应等。本文探讨 3 m SAC 的实际使用价值。 1 理论分析
SAC 存在金属反射地面，会反射受试设备辐射 出的电磁波，接收天线接收的电场不仅有直达电场 矢量 ，还有金属地面反射电场矢量 ，图 2 是金 属地面上方 h1 处垂直放置的电偶极子电场辐射示意 图，接收天线处的总电场由式（4）给出。
电场强度/dB
试设备需要放置于高度为 80 cm 的非金属桌子上的 规定。接收天线分别在距离双锥对数周期天线水平 距离 3 m 和 10 m 处测得电场强度，测试中接收天线 高度需要在 1 m 和 4 m 范围内升降，测得最大电场 强度。最后，得到 3 m 距离测得的电场强度与 10 m 距离测得的电场强度之差，将该值与根据 20 dB/10 倍距离的反比因子获得的 10.45 dB 差值进行比较， 如图 3 所示。可以得出结论：不同的天线极化方式 获得的场强差值相差很大；不同频率处的场强差值 也不相同，并且没有稳定的变化趋势；一些特别频 率处的差值严重偏离 10.45 dB。
43 2014/3 总第241期 国内统一刊号 CN31-1424／TB
McGraw-Hill, NY，1987. [7] 保罗. 电磁兼容导论[M]. 闻映红, 译. 北京：机械工业出版社,
200Baidu Nhomakorabea.
Experimental study on radiated emission pre-test in 3 meters Semi-Anechoic Chamber
Hu Wentao，Li Jinlong （Shanghai Institute of measurement and testing
参考文献：
[1] 蔡武昌, 孙淮清, 纪纲. 流量测量方法和仪表的选用[M]. 北京：化 学工业出版社，2001.
[2] 姜仲霞, 姜川涛, 刘桂芳. 涡街流量计[M]. 北京：中国石化出版 社，2005.
[3] 纪纲. 流量测量仪表应用技巧[M]. 北京：化学工业出版社，2003.
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一般情况下，涡街流量计的仪表系数是在实验 室环境下校准得到的单一值，该值是 Qmax、0.4Qmax、 0.2Qmax（Qmax：最大流量值）三个流量点的仪表系数 中最大值与最小值平均之后得出的，对于线性度不 好的涡街流量计，当流量波动偏离仪表系数中间值
对应的流量点时，将不可避免地产生误差。特别是 对于大流量贸易结算，百分之一的误差就可能引起 巨大的贸易差额，因此为了维护供需双方的公平利 益，需要有更高准确度的计量等级，建议配置带仪 表系数非线性校准的智能二次仪表，目前国内已有 厂家在使用六点、五段非线性修正仪表系数校正方 法。主要原理是将实验室条件下标定得到的多个流 量点（个数由仪表的线性度来决定，一般来说，线 性度差的仪表个数要多一点，反之则可相应减少） 的仪表系数及各点对应的频率值置入智能流量积算 仪中，这样就能获得比单一仪表系数更高的测量准 确度，而且各个点的准确度都能得到相应提高，不 失为一种提高测量准确度的好办法。 5 结语
参考文献：
[1] 阚润田, 陶洪波, 王文俭. 半电波暗室3/10米法辐射场强换算的研 究[J]. 电波科学学报, 2009, 24（3）：579-581.
[2] 扈罗全, 陆全荣. 半电波暗室不同测试距离辐射场强的换算模型 [J]. 中国电子科学研究院学报, 2010, 5（3）：282-285.
（下转第 43 页）
41 2014/3 总第241期 国内统一刊号 CN31-1424／TB
图 1 压力测量校正示意图
相应的检测报告；Km：实验室条件下标定得到的仪 表系数。如果现场温度工况稳定，接近于定温，也 可直接将计算得到的新仪表系数 Kt 置入二次积算仪 表，这对于无法通过编程方式置入上述关系式的二 次积算仪表也更为方便。如果不进行仪表系数修正， 以 170 ℃的过热蒸汽为例，假定涡街流量传感器是 在 20 ℃的空气环境中标定的，按照上述关系计算， 由于受热膨胀将使仪表系数偏移 -0.72%，如果仍按 照标定时的仪表系数（比使用现场的仪表系数大） 进行积算，将使积算值偏低，并且蒸汽的温度越高， 偏低量也越大。由此可见，不对仪表系数进行校准 带来的偏差还是相当可观的。 4 仪表系数非线性校准
由此可以得出结论，当满足远场条件 r 时，电 场强度与 r 成反比，换算成对数形式就得到 20 dB/10 倍距离的反比因子。但远场边界的一个通用标准是 三个波长（3λ），利用 3 m 法进行 1 GHz 以下辐射骚 扰测试时， 30~300 MHz 并未处于远场区域，因此使 用 20 dB/10 倍距离的反比因子进行换算只是一种近 似处理方法。
实测中受试设备具有复杂的电路，分析其辐射 电场需要知道电流分布，然后对该电流分布进行积 分运算 [6-7]。显然，得到受试设备的电流分布和进行 复杂的积分运算都极其复杂，本文研究电偶极子辐 射电场，因为其模型相对简单，并且在距离足够远处，
其辐射场强与实际天线的辐射场强相似。电偶极子 在自由空间距离 r 处产生的电场矢量为
影响涡街流量计在过热蒸汽计量中准确度的因 素还有很多，包括日常维护保养、定期校验比对等 等，本文仅从二次仪表的角度，分析了主要几个因素。 总之，要提高涡街流量计在过热蒸汽计量中的准确 度，选择一台智能、可编程的二次仪表是必不可少的， 并用二次仪表对实际测量进行相应的修正，消除影 响涡街流量计在过热蒸汽计量中准确度的不利因素， 真正用好二次仪表。
图 1 电偶极子在（r、θ）处产生的电场
40 国内统一刊号 CN31-1424／TB 2014/3 总第241期
足够大，即观察点距离电偶极子很远时，1/r2 和 1/r3 相对于 1/r 只能起到支配作用，该距离就是远场与近 场的边界。因此，只要满足远场条件，接收天线处 的电场矢量就可以简化为
（3）