不同國家電網(wǎng)電壓對傳導(dǎo)騷擾及輻射騷擾的影響

（國家無線電監(jiān)測中心檢測中心，北京 100041）

如果仔細(xì)觀察電子設(shè)備的電源適配器大家會發(fā)現(xiàn)一個重要參數(shù)：輸入電壓及輸入頻率。以我們常用的手機(jī)充電器為例，目前的輸入電壓一般為100-240VAC；輸入頻率為50/60Hz。眾所周知，我國的民用公網(wǎng)規(guī)格為220V，50Hz，那么設(shè)置100-240VAC，50/60Hz的意義及影響將是本文討論的主要內(nèi)容。

1 世界各地電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的不同及可能帶來的影響

在科技高速發(fā)展的當(dāng)下，越來越多的電子電器被廣泛應(yīng)用到生活及生產(chǎn)中。這些電子電器不僅豐富了人們的生活，也給大家?guī)砹烁啾憷裼秒娋W(wǎng)是所有電子電器能夠使用的必備條件，它實現(xiàn)電能的傳輸，同時還要保證傳輸過程的安全、可靠、靈活及高效。

目前世界各國的民用電網(wǎng)所使用的電壓大致有兩種，分別為100V-130V和220-240V二個類型。100V-130V被應(yīng)用于美國、日本等國家以及船上的電壓，為此它的設(shè)備都是按照這樣的低電壓設(shè)計的，注重的是安全及歷史原因。220-240V則視為高壓，包括了中國的220伏及英國的230伏和很多歐洲國家，注重的是效率。此外，除了電壓高低不同，與電壓對應(yīng)的輸電頻率也有50Hz和60Hz兩種規(guī)格。

然而隨著各國交流的增多，出國旅游工作及學(xué)習(xí)人數(shù)的上升，大家不可避免的就要使用不同規(guī)格的電網(wǎng)為自己的電子設(shè)備供電。以生活中使用頻率最高的手機(jī)為例，從環(huán)保，便捷和經(jīng)濟(jì)性來看，搭配不同輸入規(guī)格的充電器是必要的。但是在所使用的手機(jī)及充電器未通過該國電磁兼容認(rèn)證的情況下，不可避免地會面對產(chǎn)品相互干擾，影響正常使用的情況，甚至因設(shè)備相互干擾失效后出現(xiàn)安全隱患，給人們的人身和財產(chǎn)安全帶來危險。

在此背景下，本著求知的態(tài)度設(shè)計了一套電磁兼容測試，對以上問題進(jìn)行分析與探討。

2 實驗流程制定及依據(jù)

電磁兼容相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)在不同國家地區(qū)有不同要求，因此本次測試方法研究的限值主要參考GB/T 9254-2008。電磁兼容的主要問題包括電磁騷擾（EMI）和電磁抗擾（EMS）兩個方面。傳導(dǎo)騷擾（CE）和輻射騷擾（RE）是電磁騷擾測試最為常見的問題，因此本次測試主要實驗主要考察這兩方面內(nèi)容。

實驗選取樣品為4G移動數(shù)字電話機(jī)及其輔助設(shè)備，主要考察在進(jìn)行傳導(dǎo)騷擾測試和輻射騷擾測試時，對供電電壓及頻率進(jìn)行調(diào)整后測試結(jié)果會產(chǎn)生那些變化及影響。實驗分別考察了供電電壓在110V-230V采用20V步進(jìn)的情況下與供電頻率在50Hz和60Hz的情況下，不同供電條件給實驗結(jié)果帶來的影響。

3 實驗結(jié)果

3.1 傳導(dǎo)騷擾

傳導(dǎo)騷擾測試項在國際上一般采用統(tǒng)一的測試限值，所以按照GB/T 9254-2008標(biāo)準(zhǔn)《信息技術(shù)設(shè)備的無線電騷擾限值和測量方法》制定限值對測試結(jié)果進(jìn)行判定，具體實驗限值見表1。具體實驗設(shè)置見表2。

表1 實驗限值

表2 實驗配置

參考通用換算公式

圖1 500kHz準(zhǔn)峰值數(shù)據(jù)

0dBm=+107 dBμV

0dBm=1mW

及系統(tǒng)置信度為95%的不確定度3.43dB的誤差，通過對比數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在500kHz頻率下準(zhǔn)峰值變化較小。

圖2 1MHz準(zhǔn)峰值數(shù)據(jù)

通過對比數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在1MHz頻率下準(zhǔn)峰值變化較小。

圖3 2MHz準(zhǔn)峰值數(shù)據(jù)

通過對比數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在2MHz頻率下準(zhǔn)峰值變化較小。

圖4 5MHz準(zhǔn)峰值數(shù)據(jù)

通過對比數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在5MHz頻率下準(zhǔn)峰值變化較小。

圖5 限值56dBμV 4組準(zhǔn)峰值數(shù)據(jù)

由于供電電壓頻率對傳導(dǎo)騷擾測試結(jié)果影響較小此處不再單獨討論。通過數(shù)據(jù)對比顯示，在不同的供電電壓等級下測試結(jié)果曲線圖會有一定幅度的波動（測試圖見附錄），其中波動主要集中在150kHz-5MHz。雖然測試結(jié)果曲線會有波動，但是無論是峰值數(shù)據(jù)還是平均值數(shù)據(jù)都未超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值，所以在電源適配器允許的輸入電壓及頻率范圍內(nèi)無需擔(dān)心其傳導(dǎo)騷擾超過標(biāo)準(zhǔn)限值，電子設(shè)備可在不同國家安心使用。

3.2 輻射騷擾

輻射騷擾測試項在國際上除FCC外一般采用統(tǒng)一的測試限值，所以按照GB/T 9254-2008標(biāo)準(zhǔn)《信息技術(shù)設(shè)備的無線電騷擾限值和測量方法》制定限值對測試結(jié)果進(jìn)行判定，對于FCC限值會在后面章節(jié)做單獨分析，具體實驗限值見表3，具體實驗設(shè)置見表4。

表3 實驗限值

表4 實驗配置

圖6 30MHz峰值數(shù)據(jù)

參考通用換算公式

dBμV/m= dBμV+AF

0dBm=+107 dBμV

0dBm=1mW

以及系統(tǒng)置信度為95%的不確定度4.99dB的誤差，通過對比數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在30MHz頻率下峰值變化較大。

通過對比數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在40MHz頻率下峰值變化較大。

圖8 45MHz峰值數(shù)據(jù)

通過對比數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在45MHz頻率下峰值變化較小。

通過對比數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在60MHz頻率下峰值變化較小。

按FCC相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)Part 15 RADIO FREQUENCY DEVICES進(jìn)行測試，使用的是3米處低頻測試方法，對應(yīng)限值也有相應(yīng)變化，具體實驗限值見表5，具體實驗設(shè)置見表6。

圖9 60MHz峰值數(shù)據(jù)

表5 FCC實驗限值

表6 實驗配置

圖10 FCC限值30MHz峰值數(shù)據(jù)

通過對比數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在30MHz頻率下峰值變化較小。

圖11 FCC限值60MHz峰值數(shù)據(jù)

通過對比數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在60MHz頻率下峰值變化較小。

圖12 限值40dBμV/m 2組峰值數(shù)據(jù)

圖13 限值30dBμV/m 4組峰值數(shù)據(jù)

由于供電電壓頻率對傳導(dǎo)騷擾測試結(jié)果影響較小此處不再單獨討論。通過數(shù)據(jù)對比顯示，在不同的供電電壓等級下測試曲線圖會有較大幅度的波動，尤其是集中在30MHz-60MHz的輻射騷擾信號。雖然最終測試結(jié)果曲線未出現(xiàn)超過標(biāo)準(zhǔn)限值的情況，但是仍有一些特殊配置距限值的余量較小，所以在電源適配器允許的輸入電壓及頻率范圍內(nèi)需要考慮輻射騷擾超過標(biāo)準(zhǔn)限值的情況，避免帶來不可控的相互干擾，影響電子設(shè)備正常使用。

4 結(jié)束語

結(jié)合所有實驗結(jié)果可以看出，國內(nèi)外基于普通民用公網(wǎng)供電的電子電器產(chǎn)品會在不同的供電電壓及供電頻率上產(chǎn)生不同的騷擾測試結(jié)果，本次實驗僅對傳導(dǎo)騷擾與輻射騷擾進(jìn)行了測試。在傳導(dǎo)騷擾實驗中，實驗結(jié)果受供電電壓及頻率的影響較小，測試圖形曲線基本無差異，考慮到測試精準(zhǔn)度及不確定度的影響，基本可以認(rèn)為被測樣品的傳導(dǎo)

騷擾不會受到供電電壓及頻率的影響。在輻射騷擾實驗中，實驗結(jié)果會受供電電壓及頻率的影響，測試圖形曲線在30MHz-60MHz有波動，考慮到測試精準(zhǔn)度及不確定度的影響，基本可以認(rèn)為被測樣品的輻射騷擾會受到供電電壓及頻率的影響。

隨著跨國交流的日益增加，我們所用的電子產(chǎn)品要通過所有國家的電磁兼容認(rèn)證代價較大，而實現(xiàn)世界各國供電電網(wǎng)規(guī)格的改變更是無法實現(xiàn)，所以類似的驗證與摸索也愈發(fā)重要。作者會在日后的工作中進(jìn)行更系統(tǒng)和全面的測試，發(fā)現(xiàn)不同供電系統(tǒng)下電子電器的騷擾及抗擾性能變化，以期避免因 電磁兼容問題而影響人們正常的生產(chǎn)及生活。