電磁兼容EMC,離不開測試,不管是輻射騷擾測試還是抗輻射騷擾度測試,除了EMI接收機,信號源,功率放大器等儀器之外,都要用到天線。
天線,既可以用來發(fā)射信號又可以用來接收信號,是可逆的,具有互易性,可以看作是一種換能器,是電路與空間的界面器件。用來發(fā)射信號時將信號源產(chǎn)生的高頻電信號轉(zhuǎn)換成空間的電磁波沿一定的方向發(fā)射出去;用來接收信號時,將空間的電磁波轉(zhuǎn)換成電信號通過電纜傳送到接收機。
天線的主要參數(shù)包括:頻率范圍,增益,天線系數(shù),方向圖,功率,阻抗,電壓駐波比等。
在EMC測試中,根據(jù)不同的EMC標(biāo)準(zhǔn),比如輻射騷擾的通用標(biāo)準(zhǔn)IEC61000-6-3(居住和商用環(huán)境),IEC61000-6-4(工業(yè)環(huán)境),規(guī)定了要進(jìn)行不同頻段的輻射騷擾測試和抗輻射騷擾度測試。具體到不同產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),比如:
· 針對電氣照明設(shè)備的無線電干擾測試IEC/CISPR15,EN55015,GB17743規(guī)定了要進(jìn)行9KHz 到300MHz的輻射騷擾測試;針對電氣照明設(shè)備的無線電抗干擾度測試IEC61547,EN61547,GB18595規(guī)定了要進(jìn)行80MHz 到1000MHz的輻射抗騷擾度測試;
· 針對家用電器的無線電干擾測試IEC/CISPR14-1,EN55014-1,GB4343.1規(guī)定了要進(jìn)行30MHz 到300MHz的輻射騷擾測試;針對家用電器的無線電抗干擾度測試IEC/CISPR14-2,EN55014-2,GB4343.2規(guī)定了要進(jìn)行80MHz 到1000MHz的輻射抗騷擾度測試;
· 針對ITE信息技術(shù)設(shè)備的無線電干擾測試IEC/CISPR22,EN55022,GB9254規(guī)定了要進(jìn)行30MHz 到1000MHz的輻射騷擾測試。基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)GB/T6113.203-2008 規(guī)定了對于1GHz到6GHz的測量限值;針對ITE信息技術(shù)設(shè)備的無線電抗干擾度測試IEC/CISPR24,EN55024,GB/T17618規(guī)定了要進(jìn)行80MHz 到1000MHz的輻射抗騷擾度測試;
不同產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了要進(jìn)行不同頻段的測試,也會用到不同類型的天線,為了便于選擇,把常用天線類別和覆蓋的頻率范圍歸納了一下,如圖1所示。
圖1、EMC測試天線選型圖
單極垂直天線
如圖2所示,這款天線覆蓋的頻率范圍9KHz到30MHz, 高度是1米,天線系數(shù)是+10 dB/m+-1.5 dB;最大測量場強: 1 V/m。帶有放大器,屬于有源單極垂直天線,主要用于9KHz 到30MHz的電場分量的測量。
圖2、單極垂直天線
環(huán)形天線
如圖3所示,這款天線覆蓋的頻率范圍也是9KHz到30MHz, 內(nèi)環(huán)直徑: 600 mm,天線系數(shù)是20 dB(典型值);最大測量場強: 》137 dBμV/m (7 V/m)。帶有放大器,主要用于9KHz 到30MHz的磁場分量的測量。
圖3、HLA 6120環(huán)形天線
偶極子天線
如圖4所示,根據(jù)可拉伸的長度不同,這兩款天線覆蓋的頻率范圍分別為從30MHz到300MHz和從300MHz到1GHz。這種天線的長度對應(yīng)工作頻率的半波長,所以在測量中根據(jù)不同頻率需要調(diào)制長度。由于固定頻率的半波偶極子天線能提供更好的性能,所以經(jīng)常會用于天線的校準(zhǔn)和場地衰減的測量。
圖4、VDA 6116A/UHA9105調(diào)諧偶極子天線
雙錐天線
如圖5所示,這款天線覆蓋的頻率范圍從30MHz到300MHz, 具體參數(shù)的頻響曲線如圖6所示。適用于CISPR/EN, FCC和MIL-STD等標(biāo)準(zhǔn)的測試。
圖5、VBA 6106A雙錐天線
圖6、VBA 6106A參數(shù)頻響曲線
如圖7所示,這款緊湊式雙錐天線覆蓋的頻率范圍從200 MHz到1 GHz,屬于偶極磁場強度測量天線,天線系數(shù)典型值: 20 dB/m ~ 32 dB/m;增益典型值: -3.5 dB ~ +1.5 dB;VSWR典型值: ≤2.0 (350 MHz~1000 MHz)。
圖7、DPA 4000A雙錐天線
如圖8所示,這款緊湊式雙錐天線覆蓋的頻率范圍從800 MHz到2.8GHz,屬于偶極磁場強度測量天線,天線系數(shù)典型值: 30 dB/m ~ 38 dB/m;增益典型值: -2.0 dB ~ +1.5 dB;VSWR典型值: ≤2.5 (1GHz~2.5GHz)。
圖8、DPA 3000雙錐天線
對數(shù)天線
如圖9所示,這兩款天線覆蓋的頻率范圍分別為從300MHz~1 GHz和從200MHz~1 GHz。典型增益: 4 dB;阻抗: 50 Ω;最大持續(xù)功率: 300 W ,天線的方向圖如圖10所示。適用于CISPR/IEC/EN, FCC, MIL-STD等標(biāo)準(zhǔn)的測試。
圖9、UPA6108/6109對數(shù)周期天線
圖10、UPA6108的方向圖
復(fù)合天線
如圖11所示,這款天線覆蓋的頻率范圍從30MHz~2 GHz。典型增益: 6 dB;阻抗: 50 Ω;VSWR: 1.5:1;最大持續(xù)功率: 200 W ;天線因數(shù)(典型值):30 MHz: 20 dB/m;60 MHz: 8 dB/m;300 MHz: 14 dB/m;500 MHz: 18 dB/m;1000 MHz: 24 dB/m;2000 MHz: 30 dB/m。
圖11、UPA6192 復(fù)合寬帶天線
如圖12所示,這款天線覆蓋的頻率范圍從26MHz~3 GHz。典型增益: 6 dB (200 MHz ~ 3 GHz) / 8 dB (700 MHz ~2.5 GHz);阻抗: 50 Ω;VSWR: 最大2:1;最大持續(xù)功率: 600 W 。
圖12、CBL 6144 復(fù)合寬帶天線
喇叭天線
如圖13所示,這款天線覆蓋的頻率范圍從1GHz~18 GHz。典型增益:4~15 dBi;阻抗: 50 Ω;VSWR: 最大2.5:1;最大持續(xù)功率: 200 W 。
圖13、BHA 9118喇叭天線
天線通常需要安裝在三腳架或者天線桅桿上,便于升降和調(diào)節(jié)方向。為了減小對射頻信號的反射和影響,這些三腳架或者天線桅桿通常會采用非金屬材料。圖14所示為BTP6020A三腳架,采用玻璃纖維材料,它可承載最高達(dá)50公斤。圖15為一款天線桅桿。
圖14、BTP6020A天線三腳架
圖15、CAM6330A天線桅桿
除了手動的在EMC實驗室里還會用到可自動控制升降裝置。針對EMC測試的各種類型的天線產(chǎn)品還有很多,這里只是針對每種類型的天線列出了一些具體實物便于理解和選型。
電磁兼容EMC測試還會用到許多測試儀器,測試附件,包括使用方法,以后有時間會陸續(xù)介紹。
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