电磁相容性（EMC）测试

表二.

常见美军军规, 欧美商规及车辆用磁用耐受性(EMS)测试项目摘要比较

︰就隔离室而言，隔离室之作法一方面是对外来电子电机干扰加以屏蔽，从而保证室内电磁杂讯环境满足要求，另一方面是对内部如天线等发射源进行屏蔽而不对外界造成干扰。

MIL-STD-461及其它相关电磁相容性标准规定，许多测试项目必须在隔离室内进行，隔离室为一个由金属材料做成之六面体，其建材形式为镀锌钢板式、铜网式、多层复合金板式等等不胜枚举。影响隔离室性能之主要原因有︰屏蔽门、屏蔽材料、电源滤波器、通风波导、安装及焊接接缝、接地等。从屏蔽效益来看，钢板式最好，在10kHz至18GHz频率范围，可满足屏蔽效益80~120dB之要求。在使用隔离室进行电磁相容性测试时，要注意隔离室之共振及反射。根据电磁理论，隔离室是一个很大之方形波导共振腔，具有一系列之电磁共振频率，当隔离室发生共振时，将会影响屏蔽效益及测试结果，隔离室基本共振频率公式为：

式中ｆ为共振频率(MHz)，a，b，c为隔离室之长、宽、高度(公尺)；m，n，p为０及正整数，三者中最多只能一个为零，对于TE波m不能为零，举例来说，商规长、宽、高9*6*6立方公尺之隔离室基本TE101波之共振频率约为30MHz。由式(1)可见，隔离室有许多个共振频率，当隔离室共振时，其屏蔽效益大幅下降，并且会造成很大之测试误差，因此在进行EMC测试时应避免这些共振频率。天线等发射源将会在隔离室壁面上产生多重反射，从而影响测试结果，往往误差大到30～40dB，为此在条件许可之各种状况下，在体积较大之隔离室内进行测试，同时使待测件在保证入射为平面波之前提下，缩短待测件与接收天线之距离，对于最近之反射路径，针对反射点局部加贴吸波材料，可以减少反射波。

在前节所述EMC测试场地执行EMI/EMS测试时，所需基本仪器之要求及其配备，随着不同频率范围中之测试项目而有所差异，图划出典型EMI/EMS测试组合示意架构，其中测试所需不同仪器之基本配备则如下列说明。

• 隔离室屏蔽效益(Shielding Effectiveness，SE)测试所需仪器之基本配备参考IEEE-299-1997和MIL-STD-285等测试隔离室屏蔽效益之标准，在不同频率范围内将隔离室屏蔽效益分为磁场屏蔽(低阻抗场)，电场屏蔽(高阻抗场)平面波电磁场屏蔽和微波屏蔽，其测试仪器之基本配备为︰频谱分析仪或EMI测试接收机、场强监视系统、各类讯号产生器、功率放大器、各类衰减器、定向耦合器及各类发射、接收天线(棒状天线、环路天线、对数螺旋天线、喇叭天线等)及输出变压器。
• 电磁干扰EMI测试所需仪器之基本配备需求
  

由于使用测试仪器时也会产生一定电磁干扰，为了保证测试之准确性，CISPR16要求测试仪器之干扰量至少比待测装置干扰电压或电流小20dB，且比允许之干扰量小40dB。测试仪器精确度要求为︰电压测试时误差不超过正负2dB，场强测试时误差不超过正负3dB。测试仪器之屏蔽效益至少要有60dB，测试仪器接入测试系统后，既不应改变被测电子电机设备之工作状态，也不应对被测干援源有分压分流效应，测试仪器本身之干扰耐受性应远低于可能受到之干扰量。常用之电磁干扰EMI(含RE及CE)测试仪器配备有︰

EMI测试接收机是EMC试验中最常用之基本测试仪器，EMI测试接收机实际上是含高频选频放大之超外差接收机，其灵敏度可通过输入回路之可调衰减器来调变，由于测试讯号输入常常是极宽之频谱讯号，运用可调谐高频选择器对输入讯号进行预选，可以改善混频器之工作

频谱分析仪之检波器为峰值检波，因而满足军规EMC测试要求，但不符合欧美EMC商规及我国电磁相容性国家标准(CNS13430系列)规定之极限值测试。为此必须在输入端配备预选器(Preselector)以防止混频器饱和，改善频谱分析仪之S/N比，提高灵敏度，并且在中频输出端配备准峰值转换器或检波器。则系统灵敏度、动态范围也提高，就可以满足军规EMC测试及CISPR标准测试。

EMI测试接收机与频谱分析仪两类设备各有优缺点︰测试接收机之优点有测试准确度高、动态范围大、频率分辨率高、灵敏度高、互调干扰小及有四种基本检波方式；缺点就是不能像频谱仪分析仪在很宽之频率范围内展开观察，而对被测讯号无法快速进行频谱分析和振幅测试。频谱分析仪之优点是能在很宽广之频率范围内观察而迅速地对被测讯号进行频谱分析和振幅测试、测试设备相对简单及测试比较方便；缺点就是测试准确度相对差一些、频率分辨率较低、互调干扰大、选择性较差及祇有单一峰值检波方式。

横电磁波(Transverse Electro Magnetic，TEM)室是利用传输线原理，由同轴线演变而来，一种内部能传输均匀横电磁波之长方形测试室。它是电子电机设备电场辐射耐受性试验之理想装置，除了可进行射频连续波耐受性，脉沖波耐受性试验外，还可用于测试电子电机设备所产生之辐射干扰，及作为对各种近场测试探夹(如电流注入感应器、电压感应器、场强感应器等)进行校正用之标准场源装置。图为横电磁波室之示意图，如图所示，横电磁波室由矩形外导体和平板中心接地导电板所构成，两端通过四面尖锥过渡区与精密50咫冷型同轴连接器连接，接地导电板用绝缘支架固定，将横电磁波室分成两部分。待测件之供电系统通过电源滤波器进入，长方形横电磁波室之优点是腔体内之场强比较均匀，而正方形横电磁波室之优点是在相同可用空间条件下，工作频率范围较宽，所需用料省，体积较小。

与平行板线相类似，待测件在横电磁波室占有之空间一般不超过接地导电板到底板间距的三分之一和前后壁板间距的三分之一，横电磁波室之工作频率与终端负载之匹配情况有关，上限频率依赖于接地导电板到上下底板间距之尺寸，而且与接地导电板到底板间距d成反比，距离越大，上限工作频率越低。为了使横电磁波室之工作频率提高到1GHz范围，于是GTEM(Gigahertz TEM)横电磁波室因应而生，它之外型是斜面角锥状，详加说明如图，待测件放置方式与TEM横电磁波室类似，如图所示，有各种不同之终端负载，因为工作频率与终端负载之匹配情况有关，目前欧美EMC商规已经广泛应用GTEM横电磁波室来执行辐射发射与辐射耐受性测试。

电源线传导干扰测试所需配备︰如图８所示，以CE102为例，电缆、引线和接地平板间之最间隔为5cm，从待测件LISN或到贯穿电容之电源线长度不超过2cm，待测设备之每条电源线，从导线分界处到LISN或贯穿电容器之长度是2m，根据测试系统之灵敏度及宽频带测试要求选用阻抗匹配变换器和滤波器。

参考规格︰MIL-STD-461D/462D，CS102(10kGHz～10MHz)IEC 1000-4-6(150kHZ～30MHz)

传导耐受性测试︰如图10示，以IEC1000-4-6为例，RF电压直接注入电源线或讯号线，试验水准有三种1、3及10V；频率范围是150kHz～80MHz，使用耦合／去耦合网路，可加振幅调变。