开阔场地(OATS)的辐射发射EMI测量
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电磁环境electromagneticenvironment在于给定场所的所有电磁现象的总和。
电磁噪声electromagneticnoise额定电流是指在规定频率及电压下,环境温度为40℃时滤波器可通过的安全允许电流。
无用信号unwantedsignal,undesiredsignal可能损害有用信号接收的信号。
电磁骚扰electromagneticdisturbance任何可能引起装置设备或系统性能降低或对有生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象。注:电磁骚扰可能是电磁噪声、无用信号或传播媒介自身的变化。
电磁干扰electromagneticinterference(EMI)电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。
电磁兼容性electromagneticcompatibility(EMC)设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。
(电磁)发射(electromagnetic)emission从源向外发出电磁能的现象。
(无线电通信中的)发射emission(inradiocommunication)由无线电发射台产生并向外发出无线电波或信号的现象。
(电磁)辐射(electromagnetic)radiation能量以电磁波形式由源发射到空间的现象。能量以电磁波形式在空间传播。注:“电磁辐射”一词的含义有时也可引申,将电磁感应现象也包括在内。
无线电环境radioenvironment无线电频率范围内的电磁环境在给定场所内所有处于工作状态的无线电发射机产生的电磁场总和。
无线电(频率)噪声radio(frequency)noise具有无线电频率分量的电磁噪声。
无线电(频率)骚扰radio(frequency)disturbance具有无线电频率分量的电磁骚扰。
无线电频率干扰radiofrequencyinterference(RFI)由无线电骚扰引起的有用信号接收性能的下降。
SAE国际版权所有 不用于转售 SAE授权HIS提供 没有HIS的许可,不得复制或在网络上传播。 SAE J551-5 重审日期 2004年1月 地面车辆操作规程建议 国际汽车工程师学会 发布日期:1995年6月 重审日期:2004年1月 代替:J551 DEC1997 9kHz至30MHz宽频电动车辆性能等级及电场和磁场强度测量方法 前言 SAE J551本部分最初作为以往宽频辐射噪声试验的附件,于1995年6月单独出版,现用作行业电动车辆电磁发射试验的标准方法。与所有推动海陆空及宇宙空间活动国际工程学会(SAE)标准一样,欢迎用户对电磁辐射(EMR)标准委员会本文件提出意见。 1. 适用范围 本SAE操作规程建议中的试验程序和性能等级适用于测量9kHz至30MHz频率范围内的电场与磁场强度,以及测量450kHz至30MHz1频率范围内的传导发射。 本文件中的传导发射测量仅适用于开关频率大于9kHz、安装在车辆上且通过金属导体传输电源的蓄电池充电系统。传导发射要求仅适用于电池由交流电源线进行充电期间。 本文件未涉及使用感应电源联结装置对电池充电系统进行的传导和辐射发射测量。 30MHz至100MHz频率范围内的电磁干扰测量和150 KHz至30MHz频率范围内的窄频电磁干扰测量见SAE J551-2。 1传导发射试验的标准和方法基于CFR第47篇第15部分的B分部-无意辐射体。与之相比,国际电工委员会(IEC)文件CISPR 22涉及的频率范围更宽,测量要求和限制也不同。 SAE技术标准委员会规则指出:“SAE出版本报告的目的是为了促进技术和工程科学的发展。报告的使用完全自愿。另外,本报告对任何特殊用途的适用性和适合度,包括任何从中引起的专利侵权问题,由用户全权负责。” SAE至少每隔五年审查各技术报告,届时可能会对其重审、修改或撤销。SAE欢迎您来信提出您的意见和建议。 版权○C2003年 国际汽车工程师学会(SAE International) 保留所有权利。未经SAE预先书面批准,不得以任何形式或使用电子、机械、影印、录制或任何其它方法复制或传送本出版物的任何内容,也不得存储于检索系统中。。 订购文件请拨打:电话:877-606-7323(美国和加拿大内) 电话:724-776-4970(美国外) 传真:724-776-0790 邮箱:custsve@ SAE 网址: SAE国际版权所有 不用于转售 SAE授权HIS提供 没有HIS的许可,不得复制或在网络上传播。 SAE J551-5 2004年1月修订 2. 参考文献 以下文件包含本文中参考的条款,构成本文件条款的内容。出版时指明的版本为有效版本。可修改所有文件,并鼓励基于本文件的协议双方研究使用下述文件最新版本的可能性。IEC和ISO成员保留现行有效国际标准的注册。 2.1 适用出版物 下列出版物在本规程规定范围内形成本规程的一部分。除非另作说明,应采用SAE出版物的最新版本。 2.1.1 SAE出版物 可从SAE获得,地址沃伦代尔(Warrendale),联邦道(Commonwealth Drive)400号,PA 15096-0001。SAE J551-1——车辆和装置电磁兼容性性能等级及测量方法(60Hz至18GHz) SAE J551-2——宽频车辆、机动船只和点火式发动机驱动装置的无线电干扰特性试验限值和测量方法(30kHz至1000MHz) 2.1.2国际无线电干扰特别委员会(CISPR)出版物 可从美国国家标准学会(ANSI)获得,地址:纽约西42街11号(11 West 42nd Street, New York),NY 10036-8002。 CISPR 16-1——CISPR无线电干扰测量装置和测量方法规范;第1部分:无线电干扰和抗扰度测量装置 CISPR 22——信息技术设备——无线电干扰特性——限值和测量方法 2.1.3 ANSI出版物 可从ANSI获取,地址: 纽约西45街25号(25 West 43nd Street, New York),NY,10036-8002;或从电气与电子工程师协会(IEEE)获取,地址:皮斯卡塔韦(Piscataway) Hoes Lane路445号,1331号邮箱,NJ 08855-1331。 ANSI C63.4——9KHz至40GHz频率低压电气电子设备的无线电噪声发射测量方法美国国家标准 ANSI C63.12——电磁兼容性限值美国国家标准 – 操作规程建议 2.1.4 美国政府联邦公报局出版物 可从以下美国政府出版局获取,地址:匹兹堡(Pittsburgh)371954号邮箱,PA 15250-7954。 联邦法规汇编第47篇——无线电通讯;第15部分——无线电频率装置 SAE国际版权所有 不用于转售 SAE授权HIS提供 没有HIS的许可,不得复制或在网络上传播。 SAE国际版权所有 不用于转售 SAE授权HIS提供 没有HIS的许可,不得复制或在网络上传播。 SAE J551-5 2004年1月修订 2.2 相关出版物 以下出版物仅供参考,不构成本文件的必需部分。 2.2.1 IEEE出版物 可从IEEE获取,地址:皮斯卡塔韦(Piscataway) Hoes Lane路445号,1331号邮箱,NJ 08855-1331。IEEE标准291——30Hz至30GHz正弦连续波电磁场强度IEEE标准测量方法 3. 定义 一般定义见SAE J551-1。 4. 干扰限值 4.1 辐射发射 电场强度性能等级建议如图1所示,磁场强度性能等级建议如图2性能等级。根据测量距离变化,对原始电动车辆限值进行重新设定,其导出方法见附件A。 表1——电场发射限值 频率 等级dB(μV/m/KHz) 9 KHz至4.77MHz 4.77MHz至15.92 MHz15.92 MHz至20 MHz20 MHz 至30 MHz 99.9-20 log10(频率(MHz)/.009) 154.4-40 log10(频率(MHz)/.009) 89.4-20 log10(频率(MHz)/.009) 22.5 表2——磁场发射限值 频率 等级dB(μV/m/KHz) 9 KHz至4.77MHz 4.77MHz至15.92 MHz15.92 MHz至20 MHz20 MHz 至30 MHz 48.4-20 log10(频率)(MHz)/.009) 102.9-40 log10(频率)(MHz)/.009) 37.9-20 log10(频率)(MHz)/.009) -29.0 SAE国际版权所有 不用于转售 SAE授权HIS提供 没有HIS的许可,不得复制或在网络上传播。 SAE J551-5 2004年1月修订 频率(MHz) 图1——标准化峰值脉冲电场强度的性能等级建议 频率(MHz) 图2——标准化峰值脉冲磁场强度的性能等级建议 频率(MHz)等级 频率(MHz)等级SAE国际版权所有 不用于转售 SAE授权HIS提供 没有HIS的许可,不得复制或在网络上传播。 SAE J551-5 2004年1月修订 4.2 传导发射 道路车辆和并非仅供商业环境使用的其它车辆的等级应为250μV。仅供商业环境使用的再充电的车辆等级如表3所示。需用准峰值检测器进行测量。用符合准峰值限值的峰值检测器(带宽至少为9KHz)进行的测量同样符合该要求。 表3——传导发射限值 频率 等级 450 KHz至1.705MHz1.705MHz至30 MHz1 mV 3 mV 使用配备准峰值检测器的仪器测量时,如果传导发射超出先前规定的限值,可选用以下方案:如果使用准峰值仪器测得的发射级别为6dB以上,即超过配备普通检测器且最低带宽为9KHz的仪器测得的级别,则将该发射视为宽频带,且与限值对比时准峰值检测器测得的级别可减少13dB。采用此方案时,应遵循以下规定: a. 配备一般检测器的测量仪表应使用1个线性IF放大器。 b. 测量轻便摩托车的干扰时,必须注意不要超出测量仪表的动态范围。 c. 试验报告应包括支持此方案运用的所有详细信息。 5. 测量方法 5.1 测量仪表要求 5.1.1 测量仪表 5.1.1.1 类型 测量仪表应符合CISPR16-1要求。可使用手动或自动频率扫描。频谱分析仪和扫描接收器非常有助于测量干扰。应特别考虑超载、线性度、可选择性以及对脉冲的正常响应。 SAE国际版权所有 不用于转售 SAE授权HIS提供 没有HIS的许可,不得复制或在网络上传播。 SAE国际版权所有 不用于转售 SAE授权HIS提供 没有HIS的许可,不得复制或在网络上传播。 SAE J551-5 2004年1月修订 5.1.1.2 最小扫描时间 频谱分析仪或扫描接收器的扫描速率应依据表4做出调整。 表4——最小扫描时间 频带 峰值检测 A 9至150KHz 100ms/KHz B 0.15至30MHz 100ms/MHz 注1——频带定义根据CISPR 16-1。 注2——某些信号(如:低重复频率或间歇信号)可能需要更慢的扫描速度或多重扫描,以确保测量到最大振幅。 5.1.1.3 测量仪器频带宽度 应恰当选择测量仪器的频带宽度,使噪声基准至少低于临界曲线6分贝。建议使用表5中的带宽。 注——当测量仪器频带宽度超过窄带信号频带宽度时,测量的信号振幅将不受影响。当测量仪器频带宽度减小时,脉冲宽带噪声指示值将随之降低。 表5——测量仪器频带宽度(6分贝) 频带 仪器频带宽度 9到150KHz 200Hz 0.15到30MHz 9KHz 如果使用光谱分析仪进行峰值测量,则视频带宽应至少为分辨带宽的三倍。 5.1.2 天线系统 图1和图2所示试验限度以dB(μA/m/KHz)及dB(V/m/KHz)为单位,因此,在理论上,只要有足够的灵敏度,运用天线校正系数,且天线提供与测量接收器相匹配的50Ω电阻,则任何天线均可以使用。下列天线应用于本试验方法: a. 0.009至30MHz——1m垂直单极天线,带一个适用的天线匹配器。平衡锤应为天线制造商建议的类型。 b. 0.009至30MHz——60cm静电屏蔽回路天线,符合CISPR 16-1。 可使用市场供应的、已知天线校正系数的拉杆天线和回路天线。CISPR 16-1中规定了1m单极(拉杆)天线及其相关匹配器的校准程序。依照SAE J551-2天线与传输线校准附件,可确定电缆损耗系数。 SAE国际版权所有 不用于转售 SAE授权HIS提供 没有HIS的许可,不得复制或在网络上传播。 SAE国际版权所有 不用于转售 SAE授权HIS提供 没有HIS的许可,不得复制或在网络上传播。 SAE J551-5 2004年1月修订 5.1.3 天线匹配器 在所有频率下,均应保持匹配器与测量接收器之间的正确阻抗匹配。最大驻波比(SWR)应为:2:1。应对自天线到接收器的天线系统的所有衰减/增益做出适当修正。 注——应注意确保输入电压不超过装置脉冲输入额定功率,否则会发生超载情况。当使用有源匹配器时,这点尤为重要。 5.1.4 线路阻抗稳定网络(LISN)(模拟网络) 所有电源线都应采用ANSI C63.4中规定的50μH、50Ω的LISN。LISN的额定电流应大于充电车辆的峰值电流。额定电压应与所用电源线电压及频率兼容。频率在450KHz至30MHz范围内时,LISN应符合阻抗要求。 5.2 辐射发射测量位置要求 地点应符合SAE J551-2的开放空间测试场地(OATS)要求,或电波暗室(ALSE)要求。 5.1.2 拉杆天线基底应位于地面上,距车辆最近部分的距离为3m±0.1m。 5.1.2 回路天线中心应位于地面以上1m±0.05m,距车辆最近部分的距离为3m±0.2m。 注——回路天线对磁场灵敏度最大的方向应使轴线垂直于回路表面,同时也平行于磁场的方向。对回路天线,有时也使用术语“极化”表示该轴的方向。严格地说,术语“极化”是用来说明电场的方向;如果回路天线方向使其与磁场最大耦合,则电场方向平行于回路表面。 5.3 传导发射测量位置要求 按照ANSI C63.4进行传导发射试验。 注——试验应在屏蔽室中进行,以防周围发射影响测试结果。 LISN(s)及连至车辆的电缆长度应为1.5m±0.05m。 LISN(s)应连接到车辆下的接地层,扎带应尽量短,最大长宽比例为7。 当使用一个以上LISN时,所有50Ω端口均应通过测量仪表或50Ω电阻负载进行端接。
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. z EMC实验室规划与设计
要建好一个EMC实验室,作好规划设计是首要的。规划设计包括哪些容呢?怎样才算一个好的规划设计呢?建立一个EMC实验室耗资高昂,建成后改动困难,因此开工之前要全面考虑好。通常规划设计包括:
a)确定EMC实验室的任务围:EMC的研究、实验围非常广,从印制电路板(PCB),
到单机设计, 到系统。从任务性质看, 有完成鉴定实验的,或完成生产与科研中的预测试的, 有执行军标的,有执行民标的;
b)确定实验室的主要技术指标:不同的技术指标所需采用的测量系统和实验设施大不一样,经费悬殊很大,因此技术指标要提得恰当,并非愈高愈好;
c)确定最正确效费比的实施方案;
d)确定先进合理的关键技术措施。
一个成功的规划设计应该是能满足当前和以后较长时期所研制和检测的实验任务;能在完成主要的功能的同时, 兼顾其他功能;花费的经费合理;实验室技术指标有先进性,前瞻性和可扩展性。
EMC实验室中屏蔽半暗室是最主要的组成単元,它的性能影响整个 EMC实验室的主要技术指标,所需的费用占整个EMC实验室的较大比重,因此本章讨论的重点放在屏蔽半暗室上,第2节详述屏蔽半暗室的分析与论证,第3节讨论屏蔽半暗室的整体设计。在第1节中为了清晰说明EMC实验室总体布局设计的要点,是以一个10m的EMC实验室为例子来阐述的。 -
. z 1 EMC实验室总体布局设计
1.1 EMC实验室的组成
EMC实验室的组成见图1,通常包括以下几个单元:
a)屏蔽半暗室
为一屏蔽室,其天花板及4个侧壁铺有吸波材料,地板为导电面。主要用于进展辐射发射(RE)实验和辐射敏感度(RS)实验。
组建电磁兼容实验室的方法
产品必须符合EMC(电磁兼容)要求,欧洲规定:销售违反电磁兼容法令(89/336/EEC)的产品将面临高额罚款,因此,商家越来越重视产品的电磁兼
容性问题,为了降低成本,要根据公司需求和规模的不同,组建一个EMC
实验室,本文介绍建设公司内部EMC测试设备的优点、缺点和方法。 组建一个电磁兼容实验室的最小需求取决于公司的需要和财务状况。通
常,公司将力求节省经费(在设备和人力资源两方面),并尽量降低风险。但
有一点必须明白,世界上不会有“低成本、低风险和低EMC技术”这样的好
事。工程师必须掌握高度的技巧,才可能设计出具有相当性能的低成本设
备。精度越低的产品,其风险也会越高。 在组建一个公司内部EMC实验室时,无论其规模大小如何,都必须遵从
一些最起码的指导原则。首先,建成EMC实验室的房间或地方必须洁净,
没有无关物品,完全专用于EMC测量。只要条件许可,绝对需要一个由金
属制成并可靠连接大地的地参考平面;如果条件不允许(如房间不在第一
层),至少应该接保护地系统。实验室内的所有金属物体必须可靠接地或予以
清除。电源系统必须“净化”(在电源进入EMC实验室之前的某处正确接入线
滤波器)。 EMC测试设备的配置
1) 传导发射测试---需要一台频谱分析仪(或EMI接收器)、电缆和LISN(线
阻抗稳定网络,手工制作或外购),如果可能的话,还应该有一个屏蔽房间(最起码有一个屏蔽帐篷)和一张距地面80cm的绝缘桌。
2) 辐射发射测试---需要同样的频谱分析仪或EMI接收器、一副天线、电
缆和OATS(开放区域测试场地或(半)电波暗室);为测量干扰功率而制作或外