电波暗室作为一种替代室外宽阔领域的测试环境,以其健全的特性得到了广泛的应用。然而,由于成本高、必须使用的设备昂贵,它被限制向中小企业发展。这里推荐的GTEM小室也叫吉赫兹(GHz)横电磁波室是近十年才开发出来的一种新型电磁兼容测试设备,其输出功率范围可以从直流到数量。GHz上面,内部可用场区比较大,特别值得称道的是,小室本身与其配套设备的总价并不太贵,可以被大多数企业接受。GTEM小室中国取得了稳步发展,成为公司针对外观规格不大的设备进行射频辐射磁场抗扰试验的首选。
1.GTEM小室介绍
GTEM小室是根据同轴和非对称方形传输线的原理设计的。为了防止内部电磁波的反射和谐振,GTEM小室外观设计成尖锥形,其输入端选择N型同轴接头,然后核心导体展开成扇形板,称为板材。方形匀称厂区产生在小房间的板材和底板之间。为了使球面波(严格来说,从N型接头到GTEM小室传递球面波,但由于定制的张角不大,球面波类似于平面波。)从输入端到负载端有很好的传输特性,板的终端因为使用了分布式电阻来匹配网络而变成了无反射终端。吸波材料也贴在小房间的端口上,用于进一步吸收高档频率的电磁波。因此,在小房间的板材和底板之间形成了一个匀称的测试区域。在实验中,试验产品被放置在测试区域。为了保证试验产品的均匀性不会因试验产品的放置而过度危害场的均匀性,试验产品的高度不应超过板材和底板之间距离的三分之一。
2.原理
GTEM小型室内场强与从N型接头输入信号电压V正相关,与板材与底版安全距离h反比:E=V/h在50Ω在匹配系统中,板材对底板的电压与N型接头的信号输入功率相互关系V=(RP)1/2=(50P)1/2故场强E=(50P)1/2/h如果考虑到实测值和理论值之间的差异,上面的公式也应该乘以指数。k,所以具体的场强是
E=k(50P)1/2/h
从上式可以看出,如果在GTEM小房间引入相同的功率,板位离底版越近。(h价值越低),可以获得更大的场强;如果造成同相场强,空间越大,场强越大。(h值越多)所需的输入功也越大。
上述结果表明,对于较小的试品,也可将试品放入试品中。GTEM小室的前面部分,这样可以用更小的信号输入功率,获得足够强的场强。请注意,试验产品的高度不应超过选定部分板与底板之间的1/3。
3.GTEM电磁兼容测试中小室的应用
3.1射频辐射磁场抗扰性试验选择GTEM小型室内射频辐射磁场抗扰试验的优点:
GTEM小室产生的场强远高于天线产生的场强,因此使用较小的射频功率放大器可以产生极强的电场,从而大大降低所有测试系统的价格。这是一个非常好的射频辐射磁场抗扰测试方案,对于规格不大的机器。
GTEM不要在小室内使用天线进行射频辐射磁场的抗扰性试验,这样可以很容易地用于自动试验,大大减少了试验时间,降低了试验人员的技术标准。
在放大后,信号源被引入GTEM小房间的一端(根据N型同轴接头)可以在板材和底板之间产生强烈的匀称磁场,放置在待测件附近的电场监控探头中检测该场强度,然后通过计算机获得输入功率值,并立即调整信号源,以达到所需的场强值。测量控制软件控制信号源以一定的步幅扫描辐射场次数。此外,还有视频监控器(摄像头安装在GTEM在小房间里,图4中没有绘制,实验者在GTEM在射频电磁场的影响下,小型室外监控器观察检测产品的工作概况。
操作步骤:
①放置试品及场探头GTEM小室内;
②外部信号源,根据功率放大器,GTEM创建小型室内均匀电场;
③明确检测工作频段及调配方法及调配深度;
④调整信号源输出电平(注意,切忌超过功率放大器许可的大键入电平);
⑤按场强监控计进行检测GTEM小房间的场强,使其达到所需的强度;
⑥反复③~⑤过程,观察被试产品的电磁辐射敏感性。
3.2试验产品的电磁骚扰辐射发送测试系统
试验产品的电磁骚扰辐射发送值检测在本质上也可以GTEM小室内进行,此时小室内板材和底版将取代暗室测试中的天线接受测试产品所造成的辐射骚扰。GTEM小室的N型接头影响接收器,测试产品操作过程中电磁骚扰的辐射发送情况可以根据影响接收器进行检测。然后,通过计算机和处理软件,确定测试产品辐射发射的测试结果。注意,这里有一个。GTEM小室内的测试结果和宽场或无线电波暗室的测试结果比对,找出规则(建立数学模型)并进行相应的调整,这正是GTEM小室测试工具需要解决问题。另外,试验在GTEM不同的小房间放置位置会导致板材与底板之间的相对距离差异,这也是检测结果不同的重要因素。实验者应该尽最大努力给予充分的关注。
在GTEM小室内进行电磁骚扰辐射发送试验的操作步骤如下:
①放置被试物品GTEM小室内;
②对接收器的外部影响,接受试品的辐射骚扰电平导出;
③扫描频率的范围、检波方式和分辨率带宽按照检测标准设置;
④影响接收器检测被试物体的辐射骚扰电平值;
⑤通过计算机和软件进行数据处理,得到最终的检测结果。
注意,用GTEM无论是做射频辐射磁场的抗扰性实验,还是做测试产品本身工作中形成的辐射电磁骚扰的发射实验,小室都存在一个极化问题(通过改变放置天线的方向,在宽阔的领域和无线电暗室进行测试)。GTEM小室里的板材和底板起着天线的作用,它们的位置不能改变。因此,为了改变电场的极化方向,我们只能依靠人工改变相对于板材和底板的放置方向来完成试验。