電磁兼容場(chǎng)地與設(shè)備-GTEM小室1
1) GTEM小室概述
作為替代戶外開闊場(chǎng)而建立的電波暗室,因其性能完善而獲得了廣泛的應(yīng)用,但由于造價(jià)和必須配備的設(shè)備昂貴,阻礙了它向中小企業(yè)的發(fā)展。這里介紹的GETM小室又稱吉赫茲(GHz)橫電磁波室則是近十幾年才發(fā)展起來的新型電磁兼容測(cè)試設(shè)備,它的工作頻率范圍可以從直流至數(shù)GHz以上,內(nèi)部可用場(chǎng)區(qū)較大,尤其可貴的是小室本身與其配套設(shè)備的總價(jià)不算過于昂貴,能為大多數(shù)企業(yè)所接受。因此GTEM小室國(guó)內(nèi)取得了長(zhǎng)足發(fā)展,成為企業(yè)對(duì)于外型尺寸不算太大的設(shè)備開展射頻輻射電磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)的優(yōu)選方案。
GTEM小室是根據(jù)同軸及非對(duì)稱矩形傳輸線原理設(shè)計(jì)而成的設(shè)備。為避免內(nèi)部電磁波的反射和諧振,GTEM小室在外形上被設(shè)計(jì)成尖錐形,其輸入端采用N型同軸接頭,隨后中心導(dǎo)體展平成為一塊扇形板,稱為芯板。在小室的芯板和底板之間形成矩形均勻場(chǎng)區(qū)。為了使球面波(嚴(yán)格地說,由N型接頭向GTEM小室傳播的是球面波,但由于所設(shè)計(jì)的張角很小,因而該球面波近似于平面波)從輸入端到負(fù)載端有良好的傳輸特性,芯板的終端因采用了分布式電阻匹配網(wǎng)絡(luò),從而成為無反射終端。
GTEM小室的端面還貼有吸波材料,用它對(duì)**頻率的電磁波作進(jìn)一步吸收。因此在小室的芯板和底板之間產(chǎn)生了一個(gè)均勻場(chǎng)強(qiáng)的測(cè)試區(qū)域。試驗(yàn)時(shí),試品被置于測(cè)試區(qū)中,為了做到不因試品置入而過于影響場(chǎng)的均勻性,試品以不超過芯板和底板之間距離的1/3高度為宜。
2) GTEM小室工作原理與主要技術(shù)參數(shù)
GTEM小室中的電場(chǎng)強(qiáng)度與從N 型接頭輸入信號(hào)電壓V成正比,與芯板距底板垂直距離h成反比:
E=V/h
在50Ω匹配的系統(tǒng)里,芯板對(duì)底板的電壓與N 型接頭的信號(hào)輸入功率之間的關(guān)系滿足:
如考慮實(shí)測(cè)值與理論值之間的差異,上式還應(yīng)乘一個(gè)系數(shù)k,因此實(shí)際的電場(chǎng)強(qiáng)度是
從上式可見,若在GTEM小室注入同樣的功率,芯板的位置距底板的距離越近(h值
越小),則可獲得較大的場(chǎng)強(qiáng);若產(chǎn)生同相的場(chǎng)強(qiáng),較大空間處(h 值越大)需要的輸入功率亦較大。
上述結(jié)論表明,對(duì)于較小的試品,我們可以把試品放在GTEM 小室中比較靠前的位置,這樣用比較小的信號(hào)輸入功率,就可以得到足夠高的電場(chǎng)強(qiáng)度。注意,試品的高度不能超過選定位置芯板與底板間距的1/3。
3) GTEM小室在EMC測(cè)試中的應(yīng)用
1)射頻輻射抗擾度測(cè)試
采用GTEM小室做射頻輻射抗擾度試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn):
① 用GTEM產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度要遠(yuǎn)大于天線產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng),所以用比較小的射頻功率放大器可以產(chǎn)生很強(qiáng)的電場(chǎng),使得整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的價(jià)格大大降低。這對(duì)尺寸不太大的設(shè)備來說,是一個(gè)非常好的射頻輻射電磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)方案。
② 由于用GTEM小室做射頻輻射抗擾度試驗(yàn)不需要用天線,所以可方便地用于自動(dòng)測(cè)試,大大減少了測(cè)試時(shí)間,也降低了對(duì)試驗(yàn)人員的技術(shù)要求。
GTEM小室的射頻輻射抗擾度試驗(yàn)的系統(tǒng)圖見圖3-59所示,主要由信號(hào)源、功率放大器、場(chǎng)強(qiáng)探頭、場(chǎng)強(qiáng)監(jiān)視器、計(jì)算機(jī)測(cè)試軟件以及GTEM小室組成。
GTEM小室射頻輻射抗擾度測(cè)試系統(tǒng)框圖
當(dāng)信號(hào)源經(jīng)過功率放大器后注入到GTEM小室的一端(通過N型同軸接頭),就能在芯板和底板之間形成一定的均勻電磁場(chǎng),放置在EUT附近的場(chǎng)強(qiáng)探頭監(jiān)測(cè)此場(chǎng)強(qiáng),再經(jīng)由計(jì)算機(jī)得到輸入功率值,直接調(diào)節(jié)信號(hào)源以求達(dá)到所需求的場(chǎng)強(qiáng)值。控制軟件調(diào)整信號(hào)源以一定的步長(zhǎng)進(jìn)行輻射場(chǎng)的頻率掃描。可以通過安裝在GTEM小室內(nèi)部的攝像頭觀察EUT在射頻電磁場(chǎng)照射下的運(yùn)行情況。
具體步驟:
① 將EUT及場(chǎng)強(qiáng)探頭置于GTEM小室內(nèi);
② 連接信號(hào)源,通過功率放大器,在GTEM小室內(nèi)建立均勻電場(chǎng);
③ 確定測(cè)試頻率范圍及調(diào)制方法和調(diào)制深度;
④ 調(diào)整信號(hào)源輸出電平;
⑤ 通過場(chǎng)強(qiáng)監(jiān)視器監(jiān)測(cè)GTEM小室的場(chǎng)強(qiáng),使之達(dá)到所需的強(qiáng)度;
⑥ 重復(fù)③~⑤步驟,觀測(cè)確定被試品的電磁輻射敏感度。