電磁兼容測量系統溯源性研究

黃碩

成都飛機工業（集團）有限責任公司 四川成都 610091

電磁兼容主要研究電磁干擾和抗干擾的問題。即怎樣使在同一電磁環境下工作的各種電子電氣的器件、電路、設備或系統，都能正常工作，互不干擾，達到兼容狀態。構成干擾三要素有：騷擾源、耦合途徑、敏感設備。任何電子電氣設備都可能是騷擾源，也可能是敏感設備；騷擾源也包括雷電、靜電等自然干擾源；設備越敏感，抗擾度越差。

1 電磁兼容測量系統

電磁兼容測量系統主要是指為執行電磁兼容試驗任務組合起來的全套測試設備及其它設備。電磁兼容測量系統（EMC測量系統）可分為EMI測量系統和EMS測量系統。EMC測試貫穿在產品的設計、開發、生產、使用和維護的整個周期，對評價產品是否達到電磁兼容性指標非常重要。電磁兼容測試按目的分為診斷測試和達標測試。診斷測試的目的是調查產生電磁兼容問題的原因，確定產生干擾和受干擾的部位，復現干擾現象，從而為采取抑制措施提供依據和目標。達標測試是按照電磁兼容標準規定的方法對設備進行測試，評估其是否達到標準提出的極限和要求[1]。產品在定型和進入市場之前必須進行達標測試。

1.1 EMI 測量系統

EMI測量系統可分為傳導發射測量及輻射發射測量，其中傳導發射測量根據干擾的性質不同，可分為干擾電流測量、干擾電壓測量及尖峰干擾信號測量。干擾電流測量是測量被測件沿電源線向電網發射的干擾電流，測量采用電流探頭作為傳感器，由接收機接收，通過電流探頭的轉換因子將接收到的電壓轉換為電流，得到不同頻率上的干擾電流幅度。所需儀器設備：阻抗穩定網絡、電流探頭、接收機。干擾電壓測量是測量被測件沿電源線向電網發射的干擾電壓，通過阻抗穩定網絡上的干擾測量端口，接收機接收來自電源線上的干擾電壓。通過穩定網絡的轉換因子將接收到的電壓轉換為線上的實際干擾電壓值，得到不同頻率干擾電壓的幅頻曲線。所需儀器設備：阻抗穩定網絡、衰減器、接收機。通過定向耦合器的耦合段測量大功率發射天線端口的傳導發射，所需儀器設備：阻抗穩定網絡、定向耦合器、抑制網絡、頻譜儀、模擬負載。尖峰干擾信號的測量是測量設備在電源線上產生的尖峰干擾。所需儀器設備：阻抗穩定網絡、示波器（需要一定帶寬的示波器捕捉和測量）。

1.2 EMS 測量系統

EMS測量系統可分為傳導敏感度測量及輻射敏感度測量，其中傳導敏感度測量中干擾信號的類型有連續波電壓干擾、原態尖峰干擾、阻尼正弦瞬變干擾及脈沖干擾等。干擾注入方式因測量頻段和測量對象不同而不同，更具注入方式不同，測量分為變壓器注入法、電流探頭注入法、三端網絡注入法。變壓器注入法的測試對象是電源線，所需儀器設備：信號源（連續波、尖峰、阻尼正弦、脈沖）、功率放大器、耦合變壓器、示波器、阻抗穩定網絡、10μF電容。電流探頭注入法的測試對象是互連線，所需儀器設備：信號源（連續波、阻尼正弦、脈沖）、注入電流探頭、示波器、阻抗穩定網絡、10μF電容。三端網絡注入法的測試對象是天線端子，所需儀器設備：信號源（連續波帶調制）、三端網絡、輸出監測。

EMS測量系統可分為傳導敏感度測量及輻射敏感度測量，其中輻射敏感度測量的干擾場強有磁場、電場和瞬變電磁場三種。所需儀器設備：信號發生器、功率放大器、發射天線、場強探頭、功率吸收鉗、功率監測設備等。

1.3 溯源性研究

溯源性或計量的結果具有溯源性的證據或證明文件，通常應是如下幾種之一。①所用的計量器具或測量標準每一臺都應具有由有資格的計量技術機構定期檢定或校準的證書，這種檢定證書或校準證書能證明所用的測量標準具有適當的準確度，并在有效期內受控。②溯源到本領域國際公認的測量標準的證明文件。③溯源到適當的有證標準物質的證明文件。④溯源到經多方協商同意，并在文件中規定的協議測量標準的證明文件。⑤參加校準實驗室間的比對或能力測試，溯源到比對結果平均值的證明文件。⑥用比例測量法或其他公認的方法來驗證的證明文件。上述各種溯源性證明文件，以符要求的檢定證書或校準證書最為有效和有力。這是在可以通過檢定或校準來證明溯源性的情況必須具有的證明文件，即國內具有適當準確度的測量標準和國家測量標準。當不具備相應的國家測量標準，或國家測量標準不能滿足溯源要求時，可采用其他幾種證明文件之一，可以是報告，也可以是證書，以其證明溯源性保證[2]。

2 計量特性

電磁兼容測量系統所用的測量接收機是一種按試驗要求專門設計的接收機，用于測量各種電磁干擾電壓、電流或場強。由于測量對象是微弱的連續波信號，或者是幅度很大的脈沖信號，因此要求測量接收機本身噪聲極小，靈敏度很高，檢波器的動態范圍大，前級電路過載能力強，而且在整個測量頻段內測量精度能滿足±2dB的要求。為達到具有高靈敏度測量功能，接收機采用超外差接收機形式。依據JJF1144-2006《電磁騷擾測量接收機校準規范》，其計量特性包含：頻率讀數、電平指示、整機通頻帶、脈沖響應、中頻抑制比、鏡頻抑制比、線性指示、射頻輸入端口電壓駐波比。電磁兼容測量系統所用的測量天線是把高頻電磁能量通過各種形狀的金屬導體向空間輻射出去的裝置，同樣，天線亦把空間的電磁能量轉化為高頻能量收集起來[3]。

溯源要求：電磁兼容測量系統所用測量設備校準所使用的規范均為國家、行業規范，且均可以從以下機構中選擇相應機構進行溯源：①中國計量科學研究院；②獲得CNAS認可的機構，并在其認可范圍內提供的校準服務；③國防科技工業一級、二級計量技術機構，并在其授權范圍內提供的溯源服務。

3 結語

本文通過對電磁兼容測量系統的溯源性研究，梳理出了電磁兼容測量系統主要測量設備的計量特性，并通過相關文件證明了其測量結果的溯源，確保電磁兼容測量設備的計量特性滿足測量過程的計量要求，確保測量設備的性能滿足電磁兼容試驗的要求。