電視接收機天線端子騷擾電壓的測量

摘 要：以電視機的天線端子為例，通過闡述天線端子騷擾電壓的產生原理、測試硬件、測試方法和不確定度的計算，指出目前此類型端口測試亟待完善之處，并結合實踐提出解決方法。

關鍵詞：天線端子；匹配網絡；接收機

現行的EMI產品標準通常按照產品的輸入輸出端口給出相應的測試方法和限值，這類端口包括外殼、交流電源、直流電源、電信、負載控制、天線端等，這其中，由于天線端口的分布較少，相應的產品標準并未給出詳盡的表述，作為所有EMC測試的最重要的基礎標準-CISPR 16系列也沒有給出詳盡的說明，無論是針對設備要求的CISPR 16-1系列還是針對測試方法的CISPR 16-2系列，關于天線端子的測量，EMC測試人員都無法從中獲取更多的詳細說明。本文以GB 13837-2012中條款4.3中提到電視接收機的天線端子為例，結合實際情況，分別從產生原理、測試硬件、測試方法和測試不確定度的確定幾個方面闡明天線端子的測試，推而廣之，其它類似的天線端子測試也可以參考。需要說明的是，對于以手機、基站為代表的產品，其天線端子的測量有別于一般的音視頻產品，不在本文討論范圍內，更多的描述可以參考ETSI系列標準。

1 產生原理

天線端騷擾電壓主要是指電視接收機的本機振蕩電壓的基波及諧波通過輸入回路竄到天線端口而形成的騷擾電壓。電視接收機為了提高接收靈敏度，采用超外差式接收電路，就是將接收到的射頻信號先進行前置放大，然后和比接收信號高一個中頻頻率的本機振蕩信號進行非線性混頻，混頻后產生各次諧波和各種組合頻率分量，其中差頻分量（即中頻信號）經過中頻放大電路放大后解調，因為中頻放大電路與接收信號的頻率無關，所以增益可做得很高。電視接收機的輸入回路、前置放大、本振、混頻電路都置于一個調諧器內，調諧器一般的由分隔為幾個具有一定電磁隔離的矩形小金屬盒組成，每個小金屬盒形成一個諧振腔，它們之間依靠耦合窗口或耦合環進行電磁耦合。由于調諧器的工作頻率很高，所以它的電磁輻射及分布參數等問題都不可忽略，如果電路結構設計不當或工藝不良，本振信號及其諧波就可能通過分布參數反向耦合進入天線端口形成騷擾電壓，其路徑如圖1所示。當接收機接到共用天線系統時，騷擾信號很容易通過分配電纜和放大器系統傳到其它設備，當多個獨立天線安裝得非常接近時，會造成鄰近天線間的耦合，以上現象都會對其它設備產生干擾。

要抑制天線端騷擾電壓，主要解決兩個問題：（1）應盡量減小本振電路和輸入回路之間的分布參數，防止本振及其諧波電壓進入輸入回路，（2）合理設計輸入回路帶寬，使本振頻率落在帶寬之外，阻止其通過。

2 測試硬件

可以看到，內部的結構完全符合理論分析，整個網絡就是由三個電阻橋接而成，由于現行的標準對這種三端網絡未給出嚴格的規定，特別是高頻段，由于分布參數的影響，其所表現的特性阻抗已經完全偏離了理論計算值（理論值認為在整個測試頻段都呈阻性），此時，阻抗已經不再匹配了，線纜上的駐波會對測試結果造成一定的影響；另一方面，對于插入損耗的計量也應引起測試者的注意，除了測試時應計入這部分插損外，由于各類制造廠商的工藝差別，有可能造成的不對稱性也不可忽略，測試時候計入的插入損耗應該是端接接收機的50歐姆端口到連接信號發生器的75歐姆端口。

3 測試方法

測量時，用同軸電纜和最小衰減值為6dB的阻性混合網絡（三端匹配網絡）將被測設備天線端、信號發生器與接收機相接。連接方框圖如圖4所示。從EUT向混合網絡看過去的阻抗要等于其標稱天線輸入阻抗，各連接電纜的阻抗應匹配，必要時，可在連接電纜上套鐵氧體磁環來吸收屏蔽層共模電流，防止設備外殼噪聲影響測量結果。信號發生器的作用是為了便于調諧，并使EUT的本振頻率更穩定。需要注意的是信號發生器的輸出信號不能使接收機的輸入級過載。

試驗機構根據上述標準中敘述的方法進行測試，但在實際的操作中還會碰到許多標準未予說明的部分，分別表現在：

（1）標準沒有明確規定接收機的被測頻道（頻率），于是各個不同的檢測機構選擇了不同的測試頻道，測試結果無可比性。由于電視接收機可接收的頻率（frequency）是有一定范圍的，對應的頻段（Band）也是有限的，為了能更全面反映其天線端子的騷擾性能，可以在其可接收的每個頻段內至少選擇一個頻道（channel），例如我們國家廣播接收機的工作頻率就包括了四個頻段，測試時，我們就可以選擇如下四個頻道CH1（49.75MHz）、CH12 （216.25MHz）、CH13 （471.25MHz）、CH56 （855.25MHz）。如果接收機可以接收增補頻道，那么還需要在增補頻段選擇一個頻道進行測試。

（2）仔細分析一下測試原理圖，就會知道測試時信號發生器的工作頻率必然會出現在接收機的掃描頻譜上，標準規定信號發生器的輸入電平高達70dBuV，有用信號和接收機之間幾乎沒有任何去耦措施，掃描時，這個頻點總是會被作為“騷擾”記錄下來，圖5顯示的就是當電視接收機接收CH1（49.75MHz）時的掃頻圖，很明顯“有用信號”已經引起了測試程序的“誤解”，對于這些被記錄的“騷擾”頻點，我們只能忽略，但針對這一點標準并未給出處理方法，從嚴謹性角度講，應在標準中對此類情況給出說明。

（3）測試方法的選擇上各個試驗機構也不盡相同，比較常見的是手動調諧好電視接收機頻道后，再調諧接收機，記錄各個頻道的基波和諧波頻點上的騷擾電壓，這種測試方法非常費時間，特別對于低頻道，需要測試的頻點非常多。事實上目前有許多優秀的測試軟件完全可以做到自動化測試，較之手動測試，測試的效率和可重復性都得到了極大的提高，相信很多用過EMC32軟件的電磁兼容測試人員都嘆服于其強大的功能，其提供的模塊化編程形象直觀，本文不再贅述如何編寫這樣的自動測試程序，不同的工程師可以采用不同的方法實現這一效果。圖6是我們搭建的一套自動測試程序結果圖，可以在指定的頻點按照指定的檢波器自動測試，并且報告按照指定的格式自動生成。這里著重介紹的是EMC32軟件的高級用法-SCPI編程，事實上由于該軟件由于沒有專門的說明書，很多功能需要使用者在實踐中不斷的去挖掘，以我們試驗室的方案為例，將測試用的電視信號發生器（ShibaSoku TG39BX）通過GPIB線纜并聯入測試系統，然后打開EMC 32軟件的動作編輯器，利用SCPI語言，在彈出的窗口中輸入相關命令（如讓電視信號發生器在指定的頻率產生指定的信號），如此，當運行自動測試程序時，你需要做的就是用手中的遙控器按一下頻道號，再加上鼠標的一點，即可完成整個測試，效率極高！

（4）測試不確定度

CISPR 16-4標準針對天線端子騷擾電壓并未給出不確定度的測試要求，但是有測量就會存在不確定度，因為從本質上說天線端騷擾電壓還是一種傳導測試，因此其不確定度的計算可以參考CISPR 16-4-2附錄A中表A.2的計算方式，需要注意的是，表中人工電源網絡AMN可以用三端網絡代替，由于AMN在該頻段內具有嚴格的計量要求，所以相關不確定度參數的獲取比較容易，而匹配網絡引起的不確定度目前更多依賴于實驗室自己的日常分析（通常通過矢量分析儀）。

如前文所述，天線端口騷擾測試作為一種傳統的EMC測試項目，由于其涉及的產品類型不多，相關標準要求的匱乏，造成了實際測試中產生了諸多問題，本文在提出自己看法的同時，也結合實際分享了自己的測試心得，并希望相關組織能夠明確標準，以進一步完善這一傳統測試項目的測試要求。

參考文獻

[1]中國電子科技集團公司第三研究所.GB 13837-2012 聲音和電視廣播接收機及有關設備-無線電騷擾特性-限值和測量方法[S].北京：中國標準出版社，2012.

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