同步机传导发射测试技术的研究

朱 斌，邓红艳

（中国工程物理研究院计量测试中心，四川 绵阳 621900）

0 引 言

传导发射是测量被测设备通过电源线或信号线向外发射的电磁干扰。而通过电源线对其他接入电网的仪器设备干扰，是传导发射干扰中最主要的干扰形式[1]，干扰信号通过电源线进入系统中其他共用电网的设备。如果系统中其他设备不能滤除能影响其正常工作的干扰信号的话，很容易造成仪器设备不能正常工作。利用同步机（VST-2型）进行传导发射测试技术的研究，来获取同步机在ESIB40电磁干扰测试系统上传导发射预测试方法。

1 测量接收机进行传导发射测试原理

ESIB40电磁干扰测量系统进行传导发射测试时分为硬件和软件两部分。硬件部分如图1所示，是通过LISN（线路阻抗稳定网络）将EUT（被测设备）与电网分隔，再通过LISN的信号输出端将信号输入测量接收机。这样，测量到的干扰电压仅为被测设备发射的，不会混入来自电网的干扰，也为测量提供一个稳定的50 Ω阻抗，使测量的干扰电压有统一的基准。软件部分是基于ES-K1（测量软件），来进行传导发射测试，ES-K1主要有扫描程序（script，即脚本）、扫描表编辑器（scan editor）和系统换能编辑器（system transducer editor）3部分组成。扫描程序用于选择运行的标准、扫描表和扫描的频率范围，扫描表编辑器是对每个频段扫描时间、中频滤波器的选择、扫描步长和系统路径等进行设置，系统换能编辑器是对测量系统通路中所使用的电缆、衰减器和各种换能器的电参数进行编辑，保存成各种系统路径文件供扫描表编辑器调用。

图1 测量系统方框图

2 同步机传导发射测试

2.1 国内外标准规定的传导发射

目前同步机能够参照的传导发射国内外标准情况如下：

GB 4824-2004《工业、科学和医疗射频设备电磁骚扰特性的测量方法和限制》[2]等同采用国际标准CISPR11：2003；GB 9254-1998《信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法》[3]等同采用国际标准CISPR22：1997。GB 4824-2004是在工业、科学和医疗领域通用的产品标准，在我国的电磁兼容国家标准中尚无同步机的相关标准。GB 9254-1998是针对信息技术设备，在有限的频段规定了干扰限值，该限值保障无线电广播和电信业务。一般情况，电磁干扰限值的选择由用户提供，而该课题中所采用的标准干扰限值是参照GB 4824-2004和GB 9254-1998。

2.2 场地选择

测试在屏蔽室中进行，可以将空间中的电磁干扰的影响降低到最小，从而保证对同步机传导发射测试的准确性。

2.3 系统配置

测量接收机为R&S公司引进的ESIB40，测量软件为R&S公司的 ES-K1，LISN为R&S公司的ESH3-Z5，衰减器为Weinschel公司的10dB衰减器。

2.4 测试步骤及测试方法

同步机VST-2型（序号：20030077）放在离地面80cm高的实验桌上，与LISN之间的平行距离80cm，仪器自带电源线长度1m，超长部分折叠为0.4m长，LISN应接地良好，这样可以有效降低EUT的电源线通过空间对输入测量系统的信号干扰[4]。硬件连接如图1所示，接收机前端接10dB衰减器，是因为LISN测量连续波传导干扰需特别注意过载问题，被测件因开关或瞬时断电会引起瞬态尖峰，其幅度远远超过接收机的测量范围，很容易损坏接收机，所以接收机前端接10dB衰减器作为过载保护。

测量系统的控制程序，首先在ES-K1的扫描表编辑器下，将测量系统中需要的LISN的插入损耗调入扫描表编辑器，再把回路中接入的衰减器和电缆等带有插入损耗的附件用网络分析仪测得其插入损耗，通过ES-K1中的系统换能编辑器将测量数据导入后编辑成文件，添加到扫描表编辑器中相应位置；其次，选择好需要测试的频率范围、中频带宽、扫描时间和检波方式等一系列需要测试的指标，然后在相应的传导发射扫描程序中调用该扫描表进行测试。这里需注意的是以上参数设置应合理，否则测量结果的误差会很大。经实验，在扫描表编辑器中扫频范围设置成150 kHz～30 MHz，中频带宽为9 kHz，而接收机的步长（step size）约为中频带宽的一半为佳，故设为5kHz。设置检波方式时，在参考了GB 4824-2004和GB 9254-1998后发现，对于150kHz～30MHz频率段的标准限值均为准峰值和平均值，如果要符合该类标准测试时，就需使用相同的检波方式。而准峰值测试时间相对较长（在150kHz～30MHz频率段扫描一次约1h左右），所以一般采用峰值扫描。在参数设置中，将比电压准峰值限值线低6 dB以上的幅值做准峰值测量，一次扫描做6个最大点。这样，可以保证在进行电压值扫描时可以准确知道是否符合电压准峰值限值线。最后，进行限值线的设置。限值线是为了直观反映，整个频段扫描完成后是否符合所用测试标准，这样可以读出EUT电源线中零线、火线对地和本身的电磁干扰信号。在测试中使用的限值线是根据GB 4824-2004中的B类（A类为非家用设备，B类为家用设备，B类规定的限值更严格，因此选用B类）编辑的。另外，GB 9254-1998中B级（A级为工作环境中使用，B级为生活环境中使用）规定的限值等同于GB 4824-2004中的B类，均如表1所示。

表1 GB 4824-2004中的B类电压干扰限值

3 测试及结果分析

环境底噪是指同步机未通电的情况下，测得LISN上耦合的电网干扰电压。图2～图9中曲线含义均如图2标注所示。

在进行环境底噪测试中，对线N（火线）和线L（零线）分别进行了对地和浮地2次测试。如图2～图5所示，环境底噪均远远低于相应的标准限值6dB，满足GB 4824-2004和GB 9254-1998关于对测试环境的要求。

图2 线L对地之间的环境底噪

图3 线N对地之间的环境底噪

图4 线L上的环境底噪

图5 线N上的环境底噪

图6 线L对地之间的电磁干扰

图7 线N对地之间的电磁干扰

图8 线L上的电磁干扰

图9 线N上的电磁干扰

图6～图9是对同步机正常工作时所做的测试。从图中可以看出，被测的同步机符合该次测试中所使用的标准限值。平均值测量曲线是选取了6个最大值进行了标注，而对于峰值测量曲线，是对6个最大值进行准峰值测量后给出的结果。这样，6个最大的准峰值点未超过准峰值限值的话，那么其他点就不用进行准峰值测量，从而大大缩短了测量时间。

4 使用频谱分析仪对测量结果的验证

考虑到同步机传导发射产生的干扰信号是窄带信号，预选器和检波器的作用不明显，采用不带预选器的频谱分析仪进行测量结果的验证是可行的[5]。

对于验证测量结果的硬件连接，如图10所示。由于同步机在测试中每一次开机在同一频率点下干扰信号都会有所不同，这样会影响验证测量的准确性，所以利用功分器，在同一次开机时，分别用接收机和频谱仪对同一频率点进行测量，来加以验证。

在测量中，频谱仪的单位为dBm，而接收机的使用单位为dBμV，为了便于比较，通过以下公式[6]进行换算：

PdBm=UdBμV-107（对于50Ω的系统来说）

图10 验证试验的硬件连接方框图

以图8的测量情况来进行验证，系统中各点频点插入损耗如表2所示。在接收机采用检波方式为平均值方式和频谱仪测量结果比较如表3所示。

表2 系统插入损耗

表3 测量结果比较

通过换算公式，可以看出测量结果均相差1 dB左右，因此接收机在整个扫描中的结果是可靠的，从而证明测试方法可行。

5 结束语

利用同步机（VST-2型）进行传导发射测试技术的研究，建立和完善了传导发射测试系统，获取了在ESIB40电磁干扰测试系统上进行传导发射预测试方法。可以根据用户的需求，进行军标和民标的传导发射预测试，频率范围为150 KHz～30 MHz，检波方式为准峰值和平均值方式的传导发射测试装置。目前该方法已应用于各类仪器设备传导发射的日常测试中。

[1] 陈淑凤.电磁兼容实验技术[M].北京：北京邮电大学出版社，2001.

[2]GB 4824—2004工业、科学和医疗射频设备电磁骚扰特性的测量方法和限制[S].北京：中国标准出版社，2002.

[3]GB 9254—1998信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法[S].北京：中国标准出版社，2002.

[4] 徐加征.电源接地方式对传导骚扰的影响[J].安全与电磁兼容，2007（4）：57-60.

[5] 吕文.EMI测量仪器的选择和使用[J].安全与电磁兼容，2007（2）：42-47.

[6]GB 6833.9—1987电子测量仪器电磁兼容性试验规范传导干扰试验[S].北京：中国标准出版社，2002.