GB／T 17626.20-2014 标准规范下载简介

GB／T 17626.20-2014 电磁兼容试验和测量技术横电磁波（TEM）波导中的发射和抗扰度试验.pdf

矢量a，和a；确定一个固定的平面，通常矢量E的末端轨迹是椭圆。如果a，和a；平行（同相或反 相），E沿着固定的直线运动，这种情况叫做线极化。所有的单个TEM波本质上都是线极化，只有与其 他TEM波叠加才形成圆极化。TEM波导内用于试验的TEM波通常都是线极化。

最简单的TEM波导是一个双导体传输线，如图D.5所示。 整个传输线可分为以下3部分： a）馈电部分 这是信号源或接收机连接到TEM波导的端口。 b）TEM波导部分 通常包括试验区域在内。 ）终端部分 终端通常表现为实际的或等效的电阻，其阻值等于传输线（即TEM波导）的特性阻抗。 对于绝大多数双端口波导，馈电部分和终端部分的几何尺寸完全相同，因此可以互换。两个端口都 采用同轴连接器。有些TEM波导基于平衡传输线系统，在这种情况下需要BALUN。 首先，TEM波导的结构可分为封闭式和开放式。当一个导体完全包围另一个导体时称为封闭式 TEM波导。在这种情况下，外导体还起到电磁屏蔽作用。 其次，TEM波导可分为单端口和双端口波导，该分类依据TEM波导的终端。通常TEM波导工 作在终端匹配状态，匹配双端口TEM波导的最简单方法就是在端口安装阻值等于TEM波导特性阻抗 的集总参数终端负载。此时，假设TEM波导靠近端口的部分（渐变段）设计良好（见图D.4），以实现宽 频带的阻抗匹配。 对于单端口波导，终端负载是分布式的电阻和/或吸波材料的组合。这种终端负载形式对有些几何 形状可以用到几个吉赫兹。双端口TEM波导可在任一端口测量反射和传输功率，但使用频带不宽。 芯板导体可以是单根导线、并排连接在一起的多根导线、单块平板或并排连接在一起的多块平板。

于多导体系统GBT50502-2009 建筑工程施工组织设计规范 讲义，可以人为改变激励信号的幅度和相位，以调整试验区域内主场的极化方式。 芯板可以相对于外导体以对称或者不对称的形式安装,不对称TEM波导的优势是试验区域较

D.6.2开放式TEM波导（带状线等）

可以通过在导电接地平面上方安装一块平板构成简单的开放式TEM波导。信号源或者接收机 通常阻抗为50Q)连接到一个端口，另一个端口与传输线的特性阻抗相匹配。当阻抗匹配较好时，波 导内的电压/电流分布保持不变。这种几何结构即称为开放式双端口TEM波导。 开放式TEM波导的主要缺点是辐射造成能量损失，这种不必要的辐射也会对试验系统造成干扰 特别是对于连续波抗扰度试验，必须为开放式TEM波导建造屏蔽室。

D.6.3封闭式TEM波导

封闭式TEM波导结构的最大优点就是带有固有的屏蔽，可以进行所有的抗扰度试验且对环境不 产生任何干扰；另一优点是TEM室是不平衡系统，所以不需要BALUN；最后，通常TEM波导没有最 低频率限制。因此，可以在封闭式TEM波导内进行瞬态试验。 注：对于对称馈电的TEM波导，最低频率的限制取决于BALUN

使用TEM波导的前提是假设在其横截面的部分区域，TEM模的场结构和自由空间中的平面波相 同。因此，使用TEM波导进行辐射发射或抗扰度试验时，要求在可用频率范围内传播TEM模。 在可用频率范围内的某一频率点上，空波导某个横截面的尺寸允许存在除TEM模以外的其他模 式。对于非TEM模，在沿波导长度方向上能传播该模式的具体位置取决于频率，并且该位置随着频率 的增加而向馈电点方向移动。当波导的横截面尺寸超出某一频率在自由空间的半波长时，即可以传播 最低阶的非TEM模（通常是TE1o模）。所产生高次模的能量最初是由TEM模转换而来，两种模式之 间的能量转换是由能同时耦合它们的波导结构的不规则所致。 实际上，许多开放式和封闭式TEM波导内安装有泡沫或铁氧体吸波材料，以减小或消除高次模和 谐振场的存在。如果吸波材料相对场分布的安装位置合理，基本上可以保持TEM模的特性。一般情 况下，采用合适的吸波材料负载和输人/输出部分的渐变，许多TEM波导可以在直到几个吉赫兹或更 高频率上保持为TEM模。合适的吸波材料布置取决于输入/输出渐变部分和试验区域部分的形状。 大多数在试验区域部分安装吸波材料的TEM波导都有一个缺点，即用于辐射发射换算算法的场因子 eo，（见A.3.2.3.3)不能再通过解析计算得到，这可能导致更大的测量不确定度。 对于任何安装或者不安装吸波材料的TEM波导，都应按照本部分描述的方法（见5.2.1和5.3.2） 确定有效频率范围。 更多关于场均匀性和谐振频率的信息见[16]和[18]。对于没有安装吸波材料的TEM波导，谐振 频率取决于TEM波导的几何形状。在双端口TEM室内，谐振发生在输人部分和终端部分之间的某个 确定的横截面处，该位置称为截止位置Z。。各阶高次模的截止位置不同，具体位置取决于其模式。在 端口和截止位置之间该模式不能传播。如果两个截止位置间的距离是半波长的整数倍就会产生谐振。 由于结构对称，谐振场在TEM室之=2sym的中间位置为最大或者零。某个模式的谐振频率可以通过解 析计算得到：

+ arctan A 2 K4 +k2(zsym) 2元Veu 2 sym

图D.1简单波导（不存在TEM波）

图D.2传输TEM模的波导示例

图D.4传输TEM波的传输线

4传输TEM波的传输纟

图D.5单端口和双端口TEM波导

附录E （资料性附录） TEM波导中电场探头的校准方法

宽带、大动态范围的电场探头广泛应用于依据本部分进行的场均匀区确认试验。除了其他因素， 电场探头校准的质量直接影响辐射抗扰度试验的不确定度估算。 在依据本部分进行场均匀区确认时，通常探头可能需要承受200V/m或者更高的场强，这取决于 所进行的辐射抗扰度试验。因此在校准本部分使用的电场探头时应考虑预期频率和动态范围。 现有的探头校准结果表明，不同实验室校准的探头结果不同。因此，场探头的校准环境和方法需要 规范。本附录给出TEM波导中校准探头的步骤，同时给出依据本部分进行场均匀区确认所用探头校 准的有关信息，以限制场均匀区确认结果的差异

本部分的场均匀区是场强校准的假 用电场探头的校准应满足以下要求

E.2.2校准频率范围

频率范围通常应覆盖TEM波导的最高频率，该频率取决于TEM波导的尺寸和结构。电场探头买 部的最大尺寸Ipmx应小于最高校准频率fcmax所对应波长的四分之一，以免出现谐振。因此，探头头部 的尺寸决定校准的最高频率

f emax≤ALan

..................E

式中，C。为光速。 例如，当电场探头头部的最大尺寸Ipmax为2.5cm时，由式(E.1)给出的最高频率为3GHz。如果该 频率高于5.2.1中TEM模验证所确定的最高频率，则校准频率上限为TEM模验证所确定的最高 频率，

校准区域应尽可能规则，例如立方体或者平行六面体，同时应小于内外导体间距离（芯板高度)的 20%。校准区域的中心即电场探头的位置应位于芯板高度的二分之一处。 应在立方体的网格点上进行校准区域的确认。两个网格点的间隔约为芯板高度的10%。校准区 域确认所用探头或传感器应尽可能小，该探头或传感器不需要校准。 注1：如果校准区域的尺寸为边长20cm的立方体，坐标间隔为10cm，测试的点数为27，如图E.1所示。 校准区域的确认步骤如下： a）采用5.2.3提到的恒定输入功率法测量所有网格点上的电场强度，依据E.2.6选择频率点； b）计算电场测量结果的标准差； c）单端口TEM波导的标准差应小于1dB,双端口TEM波导的标准差应小于0.6dB。

注2：标准差的基本信息见[50]

准区域的确认测量点示

探头尺寸应小于内外导体间距离（芯板高度)h（ 见5.2.2)的10%，同时要小于校准区域（见E.2.

E.2.5探头对TEM波导的扰乱

需要在放入和没有探头的情况下 人探头（含测量装置）对TEM波导的扰乱。 注：扰乱程度不仅取决于测 TEM波导的线性度有关。

E.2探头扰乱确认布置

探头扰乱确认的布置如图E.2所示。与探头校准时相同，连接信号发生器、功率放大器、衰减器、定 向耦合器和功率计到TEM波导。采用单极子天线探测电场时，在TEM波导底板上开一个小孔，以便 将单极子天线连接到底板上。也可以采用干扰较小的电场传感器，如采用LiNbO3电光转换芯片的光 电传感器替代单极子天线。当采用光电传感器时，底板上不必开小孔。天线/传感器无需校准。单极子 天线连接频谱分析仪以便测量天线的输出。可以采用和校准区域尺寸相同的金属立方体代替探头。 确认探头扰乱的步骤如下： a）在未放人探头时设定一个频率点，向TEM波导输人功率； b 测量功率的大小，记录频谱分析仪的读数； C 增加功率，重复步骤b）； d）改变频率（见E.2.6），重复步骤a）~c）

e）在完成所有频率点的测量后，放人探头，重复步骤a)～d)； f）检查探头对应各输入功率读数的扰乱。 探头带来的扰乱应小于功率计和频谱分析仪的测量不确定度。 注：参考[51]和[52]以确定不确定度。一些测量设备的制造商给出了设备的不确定度

校准探头的电场强度应基于抗扰度试验要求的场强。首选的场均匀区确认方法采用的电场强 是EUT试验场强的1.8倍，因此建议采用试验场强两倍的电场强度进行探头校准，如表E.2所示 注：这也包括对功率放大器的1dB压缩点要求

表E.2校准场强大小

E.3.1TEM波导的技术性能

TEM波导可以为场探头校准建立一个标准场。TEM室芯板与底板或顶板之间中心处的场引 以下公式计算：

E.3.2谐波和杂散信号

从功率放大器出来的任何谐波和杂散信号应至少比基波信号电平低20dB。此要求适用于探头校 准和线性度检查的所有电场强度等级。由于功率放大器在高功率输出时的谐波分量较大，所以仅在最 高校准场强下进行谐波分量测量即可。将校准过的频谱分析仪通过衰减器或者定向耦合器与放大器相 连可以进行谐波测量。 校准实验室应通过测量，确认功率放大器的谐波或者杂散信号满足所有的测量布置要求。这可以 通过将频谱分析仪连接到定向耦合器的端口3上（见图E.3，用频谱分析仪输入端口替换功率计探头） 完成。 注：应确保功率电平未超出频谱分析仪的最大充许输入功率，必要时可以使用衰减器。 频率范围应至少覆盖预期频率的3次谐波，仅在产生最高预期场强的功率电平进行确认即可。可 以使用一个谐波抑制滤波器提高功率放大器的频谱纯度。 注：预期频率指校准的最高颖率

探头支架可能在探头校准时造成电磁场的反射。应采用相对介电常数小于1.2、介质损耗角正切小 于0.005的材料制作支架

的双定向耦合 器）可以测量到达场强形成设备的净 达场强形成设备净功 率的通用布置。在每个端口都连接 耦合系数的定义如下：

中，P1、P2、P：和P，是定向耦合器各端口的功 达场强形成设备的净功率为：

PM, PM2 Cred C..

式中，PM，和PM2是采用线性单位的功率计读数。 如果TEM波导的VSWR已知，则可以使用单个三端口的定向耦合器。例如，TEM波导的VSV 1.5，相当于电压反射系数（VRC)为0.2。

图E.3到达场强发射设备的净功率测量布置

尽管[52］提供了3种校准方法，但一般只采用其中两种方法。采用计算场强值的标准场法适用于 双端口TEM波导（见E.4.2）。采用标准传递（即与待校准探头相近的场强探头或传感器）的校准方法 适用于单端口TEM波导

E.4.2双端口TEM 波导的校准步骤

式中： Em待校准探头测得的主场分量。

E待校准探头测得的主场分量。

—或者Fp=Em—Esprox，单位为分贝（dB) ..·(E.7

E.4.3单端口TEM波导的校准步骤

E.4.3.1标准传递法

图E.4电场探头校准布置举例

"或者Fp=E一ET，单位为分贝（dB) .....(E.8)

式中： ET——标准传递探头测得的电场主场分量。 如果满足下列条件，则标准传递法是准确的： 标准传递探头测量和被校准探头测量时的试验布置保持不变； 测量过程中探头的位置可以复现； 一施加的功率保持不变； 一被校准探头和标准传递探头的结构（大小、振子设计）相似； 一连接探头头部和读数部分的电缆没有扰乱或耦合电磁场； 一工作标准装置基本无反射。 更多关于本方法的信息见[53]和[54]。

E.4.3.2校准位置处电场的估算方法

校准因子Fp通过式(E.10)计算：

E.—由被校准探头测得的电场主场分量。 单极子天线的天线系数计算步骤见E.4.3.3。

E mono / Pc 或Eref EmonoEc ( E.9 /PM EM

.....(E.10)

a）单极子天线的使用

E.4.3.3采用有效长度法根据天线的阻抗计算天

b）小型电场传感器的使用

图E.5另一种电场探头校准方法的校准布置

天线的阻抗可以利用网络分析仪测量天线的反射系数获得，或者通过莱布斯方程[55]或矩量法 他数值算法计算获得，

图E.6天线和测量仪器的等效电路

图E.6为接收天线和测量仪器的等效电路图。天线的终端电压V、可由式(E.11)求出

测量仪器的特性阻抗： Zm—天线的阻抗：

测量仪器的特性阻抗： Zm—天线的阻抗：

测量仪器的特性阻抗 一天线的阻抗；

ZV Zol.E ...E.11) Z。+Z..

安全施工组织设计（H3）ZV Zol.E Z+Zm

E 一天线振子所处位置的场强； 一天线的有效长度。 可以通过式(E.12)式(E.13)计算l。

E 一天线振子所处位置的场强； 一天线的有效长度。 可以通过式(E.12)、式(E.13)计算l。

式中： 1——天线振子的长度； 入—波长。 天线系数AF与场强和终端电压的关系如下

1—天线振子的长度； 波长。 天线系数AF与场强和终端电压的关系如下

天线系数可以通过式(E.11)和式(E.14)求出沪宁 五队 连续梁0#段施工方案，即： Zol.