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嘉峪檢測網 2024-07-10 08:15
在EMC測試項目中使用的儀器,主要是作為EMI核心的接收機,以及EMS核心的信號源,依據GB/T 6113.101進行這兩種核心儀器的校準,不在本文討論范疇。本文討論信號源和接收機以外的EMC系統設備校準,探討網絡分析儀應用于EMC測試器具的校準,包括天線、電纜及連接器、放大器、測試網絡、電流探頭和電壓探頭、場地校準等。
天線校準
EMC寬帶天線參數的校準,依據GB/T 6113.104規范。依據規范的定義,天線系數AF(antenna factor)是指入射平面波電場強度與天線所連接的規定負載(典型值50Ω)上產生電壓的比值。
k = E(V/m) / U(V)
AF(dB/m) = 20lg(k)
E(dBμV/m) = U(dBμV) + AF(dB/m)
寬帶天線的天線系數需要在專業的天線計量校準機構測量。通常先測量天線增益,然后計算天線系數 k=9.73/(λ?√G) 。測試系統以網絡分析儀為核心,通過IEEE149中規定的測量方法校準測量天線增益,進而計算接收天線系數。
注意,天線送檢時需要跟計量校準機構明確測試規范依據GB/T 6113.104,天線系數AF要求在天線規定參考點,最大增益方向上,入射平面波的條件。計量機構給出的報告,應標明測量方法,即計算法或測量法,計算法需包括使用公式,測量法需要包括測量標準和國家校準實驗室的溯源。
除了天線系數,其它天線參數,例如增益、極化方向性、駐波和阻抗,也要包含在計量機構給出的報告中。
發射天線系數是EMS測試中特殊要求的指標,通常采用三維場強探頭校準,與網絡分析儀無關,不在本文討論范疇。
對于低于30MHz的天線,無法實現標準的遠場平面波條件,因此,GB/T 6113.104規范僅測量此類天線的匹配網絡。此類天線的校準可以由用戶完成:通過有校準溯源的網絡分析儀,以及附屬測試裝置,完成校準測試。
場地衰減校準
EMC場地衰減,是指處于場地測試位置的兩個極化匹配的天線之間的最小場地插入損耗,其中一個天線高度固定,另一個天線在規定高度范圍內升降。場地插入損耗,是指用一對收發天線替代信號源與接收機之間的直通,傳輸信號在該對天線之間的損耗。
通常采用歸一化衰減NSA校準方法。
理論NSA是場地衰減減去相應的天線系數,公式如下:
公式中fM是單位為MHz的頻率值,紅框中的部分是近場修正,對于大于等于10m法的場地,近場修正部分可省略。
NSA的校準結果,是場地衰減偏差,公式如下:
GB/T 6113.104規范規定的NSA校準方法使用的儀器是信號源+接收機,Vdirect是連接儀器的兩根電纜直通連接的接收機電平讀數,Vsite是電纜連接天線后接收機電平讀數??梢杂镁W絡分析儀替代,首先兩根電纜直通連接做網絡分析儀直通校準,電纜連接天線后測量S21即場地插損,接收天線在規定高度范圍內升降,獲取S21的Maxhold數據,對應最小場地衰減值,再減去相應天線系數,就獲得NSA校準偏差值ΔAs,要求ΔAs在±4dB范圍內。
信號通道路徑校準
EMI測量通道,即接收通道校準,本通道是天線或網絡輸出端到達接收機輸入端的路徑,測量其S11和S21:
在1GHz以下頻段,一般要求S11 VSWR<1.2,S21>-3dB且精確測量,S參數測量不確定度要求<0.1dB;在1GHz以上頻段,一般要求S11 VSWR<2,S21>-6dB且精確測量,S參數測量不確定度要求<0.2dB,S21插損不能過大的要求是因為此插損造成接收機系統靈敏度的惡化,因此,對于插損過大的通道,需要加前置放大器補償。
射頻通道校準必須在EMC實驗室現場進行。VSWR滿足要求后,通道S21校準數據,在EMC測試報告中對讀數進行補償,可以人工讀數補償,或者內置于測試軟件中自動補償。如果VSWR不滿足要求,需要檢查該通道的電纜和連接器的故障,重新連接或替換。
功放通道校準
功率放大器通道,即EMS信號發射通道的校準,也是測量通道的S11和S21,但是需要一個大功率衰減器,其頻率范圍覆蓋功放的頻率范圍,其功率承受能力大于功放輸出功率,其衰減量大于等于功放增益。
功放通道校準測量之前,需要首先對網絡分析儀進行UOSM校準,上述衰減器作為未知直通U。網絡分析儀校準后,將衰減器連接在功放通道輸出端口,網絡分析儀端口1連接功放通道輸入口,端口2連接衰減器輸出口,測量S11和S21。一般要求S11 VSWR<1.5,S21根據功放增益指標和電纜連接器插損而定。
阻抗匹配和耦合去耦網絡校準
用于電源傳導騷擾測量的人工電源網絡,需要依據GB/T 6113.102規范定期校準。自動校準方法參見鏈接(EMC)人工電源網絡計量測試方法,阻抗校準方法和注意事項參見鏈接人工電源網絡阻抗計量校準。
用于信號線測量的不對稱人工網絡AAN,需要依據GB/T 6113.102規范定期校準。AAN需要校準測量的指標:縱向轉換損耗LCL、阻抗、分壓系數、輔助設備AE與被測設備EUT之間的不對稱信號去耦衰減以及對稱信號的插損等。用網絡分析儀校準測量各項指標,需要LCL探頭、匹配連接網絡等裝置進行測試。
電流探頭校準
GB/T 6113.102附錄B規定了電流探頭和注入電流鉗的指標要求和校準方法。主要測試指標包括轉移導納和回波損耗,需要同軸適配器夾具進行校準測試。
總結
EMC的系統校準通常在實驗室現場進行,使用網絡分析儀作為核心校準設備,對鏈路和裝置的插損、增益、阻抗等進行校準測量。從事EMC測試的專業人員,往往缺乏網絡分析儀的相關知識,所以EMC系統校準的整體方案很有必要,包括依據標準開發的自動化軟件以及測試工裝夾具等輔助設備。
來源:射頻微波實驗室