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用 GTEM小室做電磁兼容測試產(chǎn)品的輻射抗擾度和輻射騷擾發(fā)射的測量試驗(yàn)
日期：2025-06-23 07:15
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摘要： 作為替代戶外開闊場而建立的電波暗室，因其性能完善而獲得了廣泛的應(yīng)用，但由于造價(jià)和必須配備的設(shè)備昂貴，阻礙了它向中小企業(yè)的發(fā)展。這里介紹的 GETM小室又稱吉赫芝（GHz）橫電磁波室則是近十幾年才發(fā)展起來的新型電磁兼容測試設(shè)備，它的工作頻率范圍可以從直流至數(shù) GHz以上，內(nèi)部可用場區(qū)較大，尤其可貴的是小室本身與其配套設(shè)備的總價(jià)不算過于昂貴，能為大多數(shù)企業(yè)所接受。因此 GTEM小室國內(nèi)取得了長足發(fā)展，成為企業(yè)對于外型尺寸不算太大的設(shè)備開展射頻輻射電磁場抗擾度試驗(yàn)的優(yōu)選方案。
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1 GTEM小室簡介
GTE...
作為替代戶外開闊場而建立的電波暗室，因其性能完善而獲得了廣泛的應(yīng)用，但由于造價(jià)和必須配備的設(shè)備昂貴，阻礙了它向中小企業(yè)的發(fā)展。這里介紹的 GETM小室又稱吉赫芝（GHz）橫電磁波室則是近十幾年才發(fā)展起來的新型電磁兼容測試設(shè)備，它的工作頻率范圍可以從直流至數(shù) GHz以上，內(nèi)部可用場區(qū)較大，尤其可貴的是小室本身與其配套設(shè)備的總價(jià)不算過于昂貴，能為大多數(shù)企業(yè)所接受。因此 GTEM小室國內(nèi)取得了長足發(fā)展，成為企業(yè)對于外型尺寸不算太大的設(shè)備開展射頻輻射電磁場抗擾度試驗(yàn)的優(yōu)選方案。
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1 GTEM小室簡介
GTEM小室是根據(jù)同軸及非對稱矩形傳輸線原理設(shè)計(jì)而成的設(shè)備。為避免內(nèi)部電磁波的反射和諧振，GTEM小室在外形上被設(shè)計(jì)成尖錐形，其輸入端采用 N型同軸接頭，隨后中心導(dǎo)體展平成為一塊扇形板，稱為芯板。在小室的芯板和底板之間形成矩形均勻場區(qū)。為了使球面波（嚴(yán)格地說，由 N型接頭向 GTEM小室傳播的是球面波，但由于所設(shè)計(jì)的張角很小，因而該球面波近似于平面波）從輸入端到負(fù)載端有良好的傳輸特性，芯板的終端因采用了分布式電阻匹配網(wǎng)絡(luò)，從而成為無反射終端。GTEM小室的端面還貼有吸波材料，用它對優(yōu)異頻率的電磁波作進(jìn)一步吸收。因此在小室的芯板和底板之間產(chǎn)生了一個(gè)均勻場強(qiáng)的測試區(qū)域。試驗(yàn)時(shí)，試品被置于測試區(qū)中，為了做到不因試品置入而過于影響場的均勻性，試品以不超過芯板和底板之間距離的1/3高度為宜。
2 工作原理
GTEM小室中的電場強(qiáng)度與從 N型接頭輸入信號(hào)電壓 V成正比，與芯板距底板垂直距離 h成反比： E = V/h 在 50?匹配的系統(tǒng)里，芯板對底板的電壓與 N型接頭的信號(hào)輸入功率之間的關(guān)系滿足 V =（RP）1/2 =（50P）1/2故場強(qiáng) E =（50P）1/2 / h 如考慮實(shí)測值與理論值之間的差異，上式還應(yīng)乘一個(gè)系數(shù) k，因此實(shí)際的電場強(qiáng)度是
E = k（50P）1/2 / h
從上式可見，若在 GTEM小室注入同樣的功率，芯板的位置距底板的距離越近（h值越小），則可獲得較大的場強(qiáng)；若產(chǎn)生同相的場強(qiáng)，較大空間處（ h值越大）需要的輸入功亦較大。
上述結(jié)論表明，對于較小的試品，我們可以把試品放在 GTEM小室中比較靠前的位置，這樣用比較小的信號(hào)輸入功率，就可以得到足夠高的電場強(qiáng)度。注意，試品的高度不能超過選定位置芯板與底板間距的 1/3。
3 GTEM小室在電磁兼容測試中的應(yīng)用
3.1 射頻輻射電磁場抗擾度試驗(yàn)采用 GTEM小室做射頻輻射電磁場抗擾度試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)：
GTEM產(chǎn)生的電場強(qiáng)度要遠(yuǎn)大于天線產(chǎn)生的場強(qiáng)，所以用比較小的射頻功率放大器可以產(chǎn)生很強(qiáng)的電場，使得整個(gè)測試系統(tǒng)的價(jià)格大大降低。這對尺寸不太大的設(shè)備來說，是一個(gè)非常好的射頻輻射電磁場抗擾度試驗(yàn)方案。
GTEM小室做射頻輻射電磁場抗擾度試驗(yàn)不需要用天線，所以可方便地用于自動(dòng)測試，大大減少了測試時(shí)間，也降低了對試驗(yàn)人員的技術(shù)要求。
當(dāng)信號(hào)源經(jīng)過放大后注入到 GTEM小室的一端（通過 N型同軸接頭），就能在芯板和底板之間形成很強(qiáng)的均勻電磁場，放置在被測件附近的電場監(jiān)視探頭監(jiān)測此場強(qiáng)，再經(jīng)由計(jì)算機(jī)得到輸入功率值，直接調(diào)節(jié)信號(hào)源以求達(dá)到所需求的場強(qiáng)值。測控軟件控制信號(hào)源以一定的步長進(jìn)行輻射場的頻率掃描。另有視頻監(jiān)視器（攝像頭安裝在 GTEM小室里面，圖 4中未畫出，試驗(yàn)人員在 GTEM小室外通過監(jiān)視器）觀測試品在射頻電磁場干擾下的工作情況。
操作方法：
①將試品及場探頭置于 GTEM小室內(nèi)；
②外接信號(hào)源，通過功率放大器，在 GTEM小室內(nèi)建立均勻電場；
③確定測試頻率范圍及調(diào)制方法和調(diào)制深度；
④調(diào)整信號(hào)源輸出電平（注意，切勿超過功率放大器允許的*大輸入電平）；
⑤通過場強(qiáng)監(jiān)視計(jì)監(jiān)測 GTEM小室的場強(qiáng)，使之達(dá)到所需的強(qiáng)度；
⑥重復(fù)③～⑤步驟，觀測確定被試品的電磁輻射敏感度。
3.2 試品的電磁騷擾輻射發(fā)射測試系統(tǒng)
試品的電磁騷擾輻射發(fā)射值測試在理論上也能在 GTEM小室內(nèi)進(jìn)行，這時(shí)小室內(nèi)芯板和底板就代替暗室測試中的天線接收試品工作過程中產(chǎn)生的輻射騷擾。GTEM小室的 N型接頭接干擾接收機(jī)，通過干擾接收機(jī)便能測試試品工作過程中電磁騷擾的輻射發(fā)射情況。再通過計(jì)算機(jī)和處理軟件，以定出試品輻射發(fā)射的測試結(jié)果。注意，這里存在一個(gè)在 GTEM小室中的測試結(jié)果和開闊場或電波暗室測試結(jié)果的比對問題，從中找出規(guī)律（建立數(shù)學(xué)模型），進(jìn)行必要的修正，而這也正是 GTEM小室測試軟件所要解決的問題。另外，試品在GTEM小室中擺放的位置不同，造成芯板與底板之間相對距離的不同，也將是導(dǎo)致測試結(jié)果不同的關(guān)鍵因素，試驗(yàn)人員務(wù)必給以充分注意。
在 GTEM小室內(nèi)做試品電磁騷擾輻射發(fā)射試驗(yàn)的操作方法如下：
①將被試品置于 GTEM小室內(nèi)；
②外接干擾接收機(jī)，接收試品的輻射騷擾電平輸出；
③根據(jù)測試標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)置掃描頻率的范圍和檢波方式及分辨率帶寬；
④干擾接收機(jī)測試被試品的輻射騷擾電平值；
⑤通過計(jì)算機(jī)及軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到*終測試結(jié)果。
注意，用 GTEM小室無論是做射頻輻射電磁場抗擾度試驗(yàn)，還是做試品本身工作中所產(chǎn)生的輻射電磁騷擾的發(fā)射試驗(yàn)，都有一個(gè)極化問題（在開闊場和電波暗室中做測試，是通過改變擺放天線的方向來實(shí)現(xiàn)的）。在 GTEM小室里的芯板和底板扮演了天線的角色，它們的位置是不能變化的，因此要想改變電場的極化方向，只能通過人為地改變試品相對芯板和底板的擺放方向來實(shí)現(xiàn)了。
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1 GTEM小室簡介
GTEM小室是根據(jù)同軸及非對稱矩形傳輸線原理設(shè)計(jì)而成的設(shè)備。為避免內(nèi)部電磁波的反射和諧振，GTEM小室在外形上被設(shè)計(jì)成尖錐形，其輸入端采用 N型同軸接頭，隨后中心導(dǎo)體展平成為一塊扇形板，稱為芯板。在小室的芯板和底板之間形成矩形均勻場區(qū)。為了使球面波（嚴(yán)格地說，由 N型接頭向 GTEM小室傳播的是球面波，但由于所設(shè)計(jì)的張角很小，因而該球面波近似于平面波）從輸入端到負(fù)載端有良好的傳輸特性，芯板的終端因采用了分布式電阻匹配網(wǎng)絡(luò)，從而成為無反射終端。GTEM小室的端面還貼有吸波材料，用它對優(yōu)異頻率的電磁波作進(jìn)一步吸收。因此在小室的芯板和底板之間產(chǎn)生了一個(gè)均勻場強(qiáng)的測試區(qū)域。試驗(yàn)時(shí)，試品被置于測試區(qū)中，為了做到不因試品置入而過于影響場的均勻性，試品以不超過芯板和底板之間距離的1/3高度為宜。
2 工作原理
GTEM小室中的電場強(qiáng)度與從 N型接頭輸入信號(hào)電壓 V成正比，與芯板距底板垂直距離 h成反比： E = V/h 在 50?匹配的系統(tǒng)里，芯板對底板的電壓與 N型接頭的信號(hào)輸入功率之間的關(guān)系滿足 V =（RP）1/2 =（50P）1/2故場強(qiáng) E =（50P）1/2 / h 如考慮實(shí)測值與理論值之間的差異，上式還應(yīng)乘一個(gè)系數(shù) k，因此實(shí)際的電場強(qiáng)度是
E = k（50P）1/2 / h
從上式可見，若在 GTEM小室注入同樣的功率，芯板的位置距底板的距離越近（h值越小），則可獲得較大的場強(qiáng)；若產(chǎn)生同相的場強(qiáng)，較大空間處（ h值越大）需要的輸入功亦較大。
上述結(jié)論表明，對于較小的試品，我們可以把試品放在 GTEM小室中比較靠前的位置，這樣用比較小的信號(hào)輸入功率，就可以得到足夠高的電場強(qiáng)度。注意，試品的高度不能超過選定位置芯板與底板間距的 1/3。
3 GTEM小室在電磁兼容測試中的應(yīng)用
3.1 射頻輻射電磁場抗擾度試驗(yàn)采用 GTEM小室做射頻輻射電磁場抗擾度試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)：
GTEM產(chǎn)生的電場強(qiáng)度要遠(yuǎn)大于天線產(chǎn)生的場強(qiáng)，所以用比較小的射頻功率放大器可以產(chǎn)生很強(qiáng)的電場，使得整個(gè)測試系統(tǒng)的價(jià)格大大降低。這對尺寸不太大的設(shè)備來說，是一個(gè)非常好的射頻輻射電磁場抗擾度試驗(yàn)方案。
GTEM小室做射頻輻射電磁場抗擾度試驗(yàn)不需要用天線，所以可方便地用于自動(dòng)測試，大大減少了測試時(shí)間，也降低了對試驗(yàn)人員的技術(shù)要求。
當(dāng)信號(hào)源經(jīng)過放大后注入到 GTEM小室的一端（通過 N型同軸接頭），就能在芯板和底板之間形成很強(qiáng)的均勻電磁場，放置在被測件附近的電場監(jiān)視探頭監(jiān)測此場強(qiáng)，再經(jīng)由計(jì)算機(jī)得到輸入功率值，直接調(diào)節(jié)信號(hào)源以求達(dá)到所需求的場強(qiáng)值。測控軟件控制信號(hào)源以一定的步長進(jìn)行輻射場的頻率掃描。另有視頻監(jiān)視器（攝像頭安裝在 GTEM小室里面，圖 4中未畫出，試驗(yàn)人員在 GTEM小室外通過監(jiān)視器）觀測試品在射頻電磁場干擾下的工作情況。
操作方法：
①將試品及場探頭置于 GTEM小室內(nèi)；
②外接信號(hào)源，通過功率放大器，在 GTEM小室內(nèi)建立均勻電場；
③確定測試頻率范圍及調(diào)制方法和調(diào)制深度；
④調(diào)整信號(hào)源輸出電平（注意，切勿超過功率放大器允許的*大輸入電平）；
⑤通過場強(qiáng)監(jiān)視計(jì)監(jiān)測 GTEM小室的場強(qiáng)，使之達(dá)到所需的強(qiáng)度；
⑥重復(fù)③～⑤步驟，觀測確定被試品的電磁輻射敏感度。
3.2 試品的電磁騷擾輻射發(fā)射測試系統(tǒng)
試品的電磁騷擾輻射發(fā)射值測試在理論上也能在 GTEM小室內(nèi)進(jìn)行，這時(shí)小室內(nèi)芯板和底板就代替暗室測試中的天線接收試品工作過程中產(chǎn)生的輻射騷擾。GTEM小室的 N型接頭接干擾接收機(jī)，通過干擾接收機(jī)便能測試試品工作過程中電磁騷擾的輻射發(fā)射情況。再通過計(jì)算機(jī)和處理軟件，以定出試品輻射發(fā)射的測試結(jié)果。注意，這里存在一個(gè)在 GTEM小室中的測試結(jié)果和開闊場或電波暗室測試結(jié)果的比對問題，從中找出規(guī)律（建立數(shù)學(xué)模型），進(jìn)行必要的修正，而這也正是 GTEM小室測試軟件所要解決的問題。另外，試品在GTEM小室中擺放的位置不同，造成芯板與底板之間相對距離的不同，也將是導(dǎo)致測試結(jié)果不同的關(guān)鍵因素，試驗(yàn)人員務(wù)必給以充分注意。
在 GTEM小室內(nèi)做試品電磁騷擾輻射發(fā)射試驗(yàn)的操作方法如下：
①將被試品置于 GTEM小室內(nèi)；
②外接干擾接收機(jī)，接收試品的輻射騷擾電平輸出；
③根據(jù)測試標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)置掃描頻率的范圍和檢波方式及分辨率帶寬；
④干擾接收機(jī)測試被試品的輻射騷擾電平值；
⑤通過計(jì)算機(jī)及軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到*終測試結(jié)果。
注意，用 GTEM小室無論是做射頻輻射電磁場抗擾度試驗(yàn)，還是做試品本身工作中所產(chǎn)生的輻射電磁騷擾的發(fā)射試驗(yàn)，都有一個(gè)極化問題（在開闊場和電波暗室中做測試，是通過改變擺放天線的方向來實(shí)現(xiàn)的）。在 GTEM小室里的芯板和底板扮演了天線的角色，它們的位置是不能變化的，因此要想改變電場的極化方向，只能通過人為地改變試品相對芯板和底板的擺放方向來實(shí)現(xiàn)了。
