射频电磁场抗扰度测试方法的研究
射频电磁场抗扰度测试方法的研究
【摘要】本文讨论了射频电磁场抗扰度的测试方法。此外，通过模拟单极子天线的空间发射原理证明了在其发射状态下具有很强的空间辐射场强，也为实际检测工作提供了理论依据。
【关键词】射频电磁场；抗扰度；单极天线
一、研究目的
随着科学技术的日益发展，越来越多的带有电磁辐射的设施进入了人们生活和科技生产的各个领域，可以说我们所处环境的任何地方都存在着人为的电磁辐射。在这些电磁设备提供给人们现代化生活所必须的电能、通信、广播等重要需求的同时，也使人们担心“电磁污染”对人体健康的损害以及不同电磁波之间的相互干扰。
射频电磁场辐射抗扰度是电磁兼容抗扰度的一项重要测试项目，其目的是验证电磁场由空间耦合到被测设备后，被测设备对此方面的抗干扰能力。图1为辐射抗扰度测试简图。
实际测试除上述信号源、功率放大器、天线、铁氧体、尖劈，还有功率计、定向耦合器、GPIB、计算机等辅助设备，是一个复杂的测试系统。进行现场测试时非常不便，如果进行跨省测试几乎是不可能的。为此，需要一套小型化检测装备在没有测试系统的情况下对被测物进行定性分析。
二、实现方法
国际辐射抗扰度标准（IEC60601—1—2）中描述了手机、步话机和无绳电话等通讯设备产生的电磁场可以部分模拟辐射抗扰度骚扰源。就在在今年，课题组协同上海TUV电磁兼容检测人员在现场检测的过程中也探讨了这方面的问题，使用手机和步话机在大型设备现场是国际上的通用方法。而步话机的通讯范围一般在18公里，一个如此小巧的手台具有这样的传输能力说明其发射功率是相当惊人的。其内部结构包括频率调谐、微型功放、发射天线等装置，极其类似辐射抗扰度系统的基本配置，通过单极天线的空间发射原理可以推断步话机单极天线在发射状态下具有很强的空间辐射场强。
如图2所示，步话机在单极天线垂直方向平行与被测设备。辐射抗扰度标准中，工业类设备抗扰度等级为10V/m。这样，如何控制空间辐射场强量级成为另一关键点。
如图3所示，把步话机至于全电波暗室中，可以将需要测试或设置的频率调整为发射状态，调整步话机功率发射电平，调整步话机天线与场强探头之间的距离，当场强探头转换器输出达到10V/m要求时，记录此时标尺的距离刻度、频率点等信息。
三、理论模型验证
竖直的具有四分之一波长的天线称为单极子天线。单极子天线是由直接垂直安装在地面或导电平面上的直导体组成的天线。如图4所示，在三维空间中模拟单极子天线模型。
图5为单极子天线的激励源（即发射源），这些激励源的参数可以通过一个控制器进行智能控制，从而可以动态调整单极子天线的有效长度、辐射功率、辐射方向图等参数以适应各种情况的高频通信系统。图6为单极子天线和一根加载传输线的互耦，红色点及红色直线为发射点，蓝色点为线缆耦合端口。使用地面