常用的EMC測試儀器簡介

電流感應(yīng)器
電流感應(yīng)器是引用荷爾效應(yīng)(Hall effect)，從流動導(dǎo)線之電流穿過電流感應(yīng)器產(chǎn)生磁場，執(zhí)行CE101/CE102等傳導(dǎo)干擾測試時，利用電流感應(yīng)器來感應(yīng)偵測導(dǎo)線所溢放射出之雜訊。

電源阻抗模擬網(wǎng)路(LISN)
電源阻抗模擬網(wǎng)路是一種耦合電路，主要用來提供干凈之DC/AC電源品質(zhì)，阻擋待測件雜訊回饋至電源及RF耦合，內(nèi)部電路架構(gòu)與阻抗特性曲線詳如圖。早期軍規(guī)傳導(dǎo)干擾測試是以10厲貫穿電容為主，電源阻抗模擬網(wǎng)路(LISN) 為輔，1993年以來，軍規(guī)MIL-STD-462D要求改以LISN為主，所用導(dǎo)電桌或木桌上接地平面 (Ground Plane)皆配備LISN作測試，而CISPR商規(guī)要求所用木桌上也配備LISN作測試。

EMI測試接收機
EMI測試接收機是EMC試驗中最常用之基本測試儀器，EMI測試接收機實際上是含高頻選頻放大之超外差接收機，其靈敏度可通過輸入回路之可調(diào)衰減器來調(diào)變，由于測試訊號輸入常常是極寬之頻譜訊號，運用可調(diào)諧高頻選擇器對輸入訊號進行預(yù)選，可以改善混頻器之工作狀況，中頻放大器和中頻選擇器用來確定儀器之通行頻帶，并對訊號進行功率放大?；跍y試接收機之頻率響應(yīng)特性要求，按CISPR16規(guī)定，測試接收機應(yīng)有四種基本檢波方式︰準(zhǔn)峰值檢波、均方根值檢波、峰值檢波及平均值檢波。然而，大多數(shù)電磁干擾都是脈沖干擾，它們對音頻影響之客觀效果是隨著重復(fù)頻率之增高而增大，具有特定時間常數(shù)之準(zhǔn)峰值檢波器之輸出特性，可以近似反應(yīng)這種影響。因此在無線廣播頻率領(lǐng)域，CISPR所推薦之電磁相容性規(guī)范採用準(zhǔn)峰值檢波。由于準(zhǔn)峰值檢波既要利用干擾訊號之幅度，又要反映它之時間分布，因此其充電時間常數(shù)比峰值檢波器大，而放電時間常數(shù)比峰值檢波器小，對不同頻譜段應(yīng)有不同之充放電時間常數(shù)，這兩種檢波方式主要用于脈沖干擾測試。瞬間變化及重復(fù)頻率很低之脈沖干擾源已成為主流，使用準(zhǔn)峰值檢波器已不能客觀評估此類干擾之特性，軍規(guī)測試EMC對于單一脈沖或重復(fù)頻率很低之脈沖進行檢測，常用峰值檢波，由于峰值檢波是要測試出干擾訊號振幅之最大值，故它只取決于訊號之幅度而與時間無關(guān)，其充電放電時間常數(shù)比值 TC/TD 要足夠小，通常TC/TD為幾百分之一。平均值檢波主要用來測試窄頻之連續(xù)波、調(diào)諧波干擾，其充放電時間常數(shù)比值TC/TD為1。
若是干擾經(jīng)常由許多獨立之脈沖源產(chǎn)生，而往往是隨機的，則最好使用均方根檢波器。選用檢波器取決于被測受干擾源之性質(zhì)以及所受保護之對象，對于同一干擾雜訊用不同檢波器測得之值是不同，而各種檢波器對脈沖干擾之相對響應(yīng)也是不同。但將測試數(shù)據(jù)通過轉(zhuǎn)換后，仍可得出一致之結(jié)果，有些接收機只有峰值或準(zhǔn)峰值檢波器，此時只需通過準(zhǔn)峰值或峰值轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，就能滿足不同之測試要求。

頻譜分析儀
頻譜分析儀之檢波器為峰值檢波，因而滿足軍規(guī)EMC測試要求，但不符合歐美EMC商規(guī)及我國電磁相容性國家標(biāo)準(zhǔn)(CNS13430系列)規(guī)定之極限值測試。為此必須在輸入端配備預(yù)選器(Preselector)以防止混頻器飽和，改善頻譜分析儀之 S/N比，提高靈敏度，并且在中頻輸出端配備準(zhǔn)峰值轉(zhuǎn)換器或檢波器。則系統(tǒng)靈敏度、動態(tài)范圍也提高，就可以滿足軍規(guī)EMC測試及 CISPR標(biāo)準(zhǔn)測試。
EMI測試接收機與頻譜分析儀兩類設(shè)備各有優(yōu)缺點︰測試接收機之優(yōu)點有測試準(zhǔn)確度高、動態(tài)范圍大、頻率分辨率高、靈敏度高、互調(diào)干擾小及有四種基本檢波方式；缺點就是不能像頻譜儀分析儀在很寬之頻率范圍內(nèi)展開觀察，而對被測訊號無法快速進行頻譜分析和振幅測試。頻譜分析儀之優(yōu)點是能在很寬廣之頻率范圍內(nèi)觀察而迅速地對被測訊號進行頻譜分析和振幅測試、測試設(shè)備相對簡單及測試比較方便；缺點就是測試準(zhǔn)確度相對差一些、頻率分辨率較低、互調(diào)干擾大、選擇性較差及祇有單一峰值檢波方式。
EMC測試用天線
電磁相容性測試頻率范圍從幾10Hz到幾10GHz，在這么寬之頻率范圍內(nèi)作電磁干擾及電磁耐受性測試，所用天線種類繁多，且必須借助各種探測天線把被測場強轉(zhuǎn)換成電壓。電磁相容性試驗中各頻段優(yōu)先使用之天線，包括在150Hz～30MHz採用棒狀與環(huán)路天線，30MHz～300MHz採用偶極與雙錐天線，300MHz～1GHz採用偶極、對數(shù)週期及對數(shù)螺旋天線，1GHz～40GHz採用喇叭天線，這些天線之相關(guān)參數(shù)與理論可參考制造廠商提供天線出廠之資料。電磁相容性測試用天線具有下列特點︰廣泛的應(yīng)用到寬頻帶天線，為了提高測試速度，不得不採用寬頻帶天線，除非只對少數(shù)已知之干擾頻率點進行測試。寬頻頻帶天線在出廠前提供校正曲線，使用時需輸入此天線因素。天線增益不高，方向性不甚明顯。不少試驗用天線都工作在近場區(qū)，測試結(jié)果對測試距離很敏感，為此試驗中必須嚴(yán)格按試驗規(guī)定進行。其次，在近場區(qū)電場、磁場之比(波阻抗)不再是個常數(shù)，所以有些天線雖然給了電場、磁場之校正系數(shù)，但只有當(dāng)這些天線作遠場測試時才有效，測試近場干擾時，電場與磁場測試結(jié)果不能再按此換算，這是在試驗中容易忽略之問題。天線之場強測試動態(tài)范圍較寬，應(yīng)根據(jù)測試對象正確選用，電磁相容性試驗之場強相差很大，對強大場強雖然可用衰減器擴大天線量測范圍，但應(yīng)以不損壞天線轉(zhuǎn)換器為前提。收、發(fā)天線有時是不能互易，如同為雙錐天線，收、發(fā)用天線有區(qū)別，收、發(fā)環(huán)路天線也不同，使用時不能互換。

平行板天線
車輛零組件執(zhí)行電磁場輻射耐受性試驗(ISO 11452-6)時，需要均勻橫電磁波之測量環(huán)境。利用平行板線，在其一端接相應(yīng)之訊號產(chǎn)生器與功率放大器，另一端接匹配負(fù)載，可在兩平行板間產(chǎn)生橫電磁波之行波狀態(tài)，平行板線之工作頻率與終端負(fù)載之匹配情況有關(guān)，而且與平行板之間之距離d成反比，距離越大，上限工作頻率越低。隨頻率上升，傳輸訊號送到平皮間距d時，平行板在其開放之側(cè)面將產(chǎn)生強烈輻射，以致于影響周圍其它測試設(shè)備之工作，甚至危害試驗人員之健康。
因此，當(dāng)其內(nèi)部電場較強時，應(yīng)將其放在電磁隔離室內(nèi)，或在其開放之側(cè)面佈置適當(dāng)之可移動吸波材料墻。當(dāng)頻率進一步提高時，板間將出現(xiàn)高次模，使板間電磁場發(fā)生畸變，一般把出現(xiàn)高次模之頻率定為平行板線之上限頻率。當(dāng)待測件置于平行板時，原來之均勻電場將發(fā)生畸變，為此通常規(guī)定待測件之體積應(yīng)小于兩板中間體積之1/3。與一般採用輻射天線對待測件進行電場輻射耐受性試驗相比，平行板線有下列優(yōu)點︰可在寬頻段范圍內(nèi)產(chǎn)生平面波場；所有能量集中在平行板間，因而電磁能量利用率高，不需很大瓦特數(shù)之功率訊號放大器就可在板間產(chǎn)生高于25V/m之場強(車輛零組件規(guī)格)；平行板線之造價與其它產(chǎn)生場強，用以進行電磁耐受性試驗之方法和裝置相比，成本較低。其主要缺點是︰僅適用于如車輛零組件等小型設(shè)備之試驗，對周圍之輻射較為嚴(yán)重，影響監(jiān)測儀器之功能及操作人員之健康。這些缺點限制了應(yīng)用，從1980年以來，平行板線已逐漸被橫電磁波室所取代，但在電磁脈沖(EMP)研究中，仍將其作為場強模擬裝置。

橫電磁波室 (TEM/GTWM CELL)
橫電磁波(Transverse Electro Magnetic，TEM)室是利用傳輸線原理，由同軸線演變而來，一種內(nèi)部能傳輸均勻橫電磁波之長方形測試室。它是電子電機設(shè)備電場輻射耐受性試驗之理想裝置，除了可進行射頻連續(xù)波耐受性，脈沖波耐受性試驗外，還可用于測試電子電機設(shè)備所產(chǎn)生之輻射干擾，及作為對各種近場測試探夾(如電流注入感應(yīng)器、電壓感應(yīng)器、場強感應(yīng)器等)進行校正用之標(biāo)準(zhǔn)場源裝置。
橫電磁波室由矩形外導(dǎo)體和平板中心接地導(dǎo)電板所構(gòu)成，兩端通過四面尖錐過渡區(qū)與精密50咫冷型同軸連接器連接，接地導(dǎo)電板用絕緣支架固定，將橫電磁波室分成兩部分。待測件之供電系統(tǒng)通過電源濾波器進入，長方形橫電磁波室之優(yōu)點是腔體內(nèi)之場強比較均勻，而正方形橫電磁波室之優(yōu)點是在相同可用空間條件下，工作頻率范圍較寬，所需用料省，體積較小。與平行板線相類似，待測件在橫電磁波室占有之空間一般不超過接地導(dǎo)電板到底板間距的三分之一和前后壁板間距的三分之一，橫電磁波室之工作頻率與終端負(fù)載之匹配情況有關(guān)，上限頻率依賴于接地導(dǎo)電板到上下底板間距之尺寸，而且與接地導(dǎo)電板到底板間距d成反比，距離越大，上限工作頻率越低。為了使橫電磁波室之工作頻率提高到 1GHz范圍，于是GTEM(Gigahertz TEM)橫電磁波室因應(yīng)而生，它之外型是斜面角錐狀，詳加說明如圖，待測件放置方式與TEM橫電磁波室類似，如圖所示，有各種不同之終端負(fù)載，因為工作頻率與終端負(fù)載之匹配情況有關(guān)，目前歐美EMC商規(guī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用GTEM橫電磁波室來執(zhí)行輻射發(fā)射與輻射耐受性測試。