EMC测试之影响电磁兼容测量结果一致性的因素

影响电磁兼容测量结果一致性的因素

摘要：文章描述了影响电磁兼容测量结果的因素主要有三类：EUT配置及电缆敷设、测试系统本身的测量精度、测试环境的影响。而EUT配置及电缆敷设是测试工程师可控的，而其在多个项目中影响很大，现场测试工程师值得发精力和时间规范EUT配置及电缆敷设。

影响电磁兼容测量结EUT配置及电缆敷设果的因素较多，导致会出现不同被测件EUT在不同电磁兼容实验室测试得到不同的测量结果。影响电磁兼容测量结果的因素主要有三类：EUT配置及电缆敷设、测试系统本身的测量精度、测试环境的影响。理论上若能确保以上三类影响因素都满足标准规定的要求，绝大多数情况下测量结果的偏差可以在各电磁兼容实验室申明的测量不确定以内。

一、EUT配置及电缆敷设

GJB151B标准对EUT的配置及电缆敷设做了详细的规定，包括各种细节（见附录一），主要是EUT配置及电缆敷设对测量结果产生很大的影响，例如RE102测量结果不仅仅取决于EUT本身，更多是受电缆情况影响，尤其是低频段，包括电缆的长度、电缆的屏蔽情况、电缆的接地情况、电缆的敷设情况、电缆的非金属支撑物影响等。而CS114、CS115、CS116三个项目在电缆上监测所注入的感应电流主要取决于电缆的环路阻抗，而电缆的环路阻抗和电缆的长度、电缆的屏蔽情况、电缆的接地情况、电缆的敷设情况、电缆的非金属支撑物影响等因素密切相关。在测试系统和测试环境本身已经不可改变的情况下，确保EUT配置及电缆敷设规范，满足标准规定的要求，基本是唯一提高电磁兼容结果准确性和一致性的手段，故电磁兼容的现场测试工程师值得发精力和时间规范EUT配置及电缆敷设。

二、测试系统本身的测量精度

电磁兼容测试系统本身的测量精度是电磁兼容测量结果的主要影响因素之一，各电磁兼容实验室评价每个电磁兼容项目的测量不确定度即是实验室申明的测量结果的置信区间，而各实验室评价的测量不确定度其影响分量一般主要考虑的是测试系统本身的仪器设备引入的影响分量，例如：

CE102的主要影响分量有：接收机读数、接收机正弦波电压不准确修正值、接收机脉冲幅度响应不理想的修正值、电缆的衰减、衰减器的插入损耗、电压修正系数、电压修正系数频率内插、电流探头与接收机间的失配误差修正值、LISN阻抗不理想的修正值引入的不确定度、测量系统重复性等；

RE102的主要影响分量有：接收机读数、接收机正弦波电压不准确影响的修正值、接收机脉冲幅度响应不理想影响的修正值、接收机本底噪声影响的修正值、电缆的插入损耗、天线系数、天线系数频率内插的影响修正值、天线方向性影响的修正值、接收天线与接收机之间失配影响的修正值、场地不完善影响的修正值、天线与被测件之间距离影响的修正值、天线测量高度影响的修正值、测试桌高度的影响的修正值、测量系统重复性

而在商用电磁兼容领域，不少标准给出了测量不确定的推荐值，例如CISPR16-4-2:2014推荐的200MHz~1GHz频段的垂直极化辐射骚扰的标准不确定度一览表如下所示：

表1  标准不确定度一览表

三、测试环境的影响

测试环境的影响，包括暗室本身的条件、接地测试桌的高度、接地测试桌的大小、接地测试桌的接地情况等，都会对电磁兼容测量结果产生影响，尤其是辐射类的电磁兼容检测项目，在商用电磁兼容检测领域，暗室的影响一般采用归一化场地衰减及场地驻波比来评价暗室性能，暗室对测量结果的影响分量也一般采用暗室的归一化场地衰减值来作为测量不确定影响分量，如上表所示的对场地不完善的影响分量为4dB除以根号6，即表中的1.63。而军用电磁兼容暗室的性能的评价，目前还没有相关标准规定，是行业内一个相对的空白点。GJB151B-2013《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求与测量》并没有明确的要求，只是对吸波材料的敷设和吸波材料的吸波性能提出要求，以及环境电平的要求。的分析可阅读前期文章《军用电磁兼容暗室场地性能要求的罗生门》。

附录一 GJB151B规定的EUT配置及电缆敷设要求

4.3.8　EUT测试配置

EUT的测试配置应符合GJB151B标准中图1～图5一般测试配置的要求。在整个测试期间都应保持上述配置，除非另有规定。 

4.3.8.1　EUT 

EUT的硬件和软件应具有代表性，并处于典型功能的工作状态。可以为软件补充辅助程序以便使其具有性能评估的能力。

测试时针对EUT采取的任何临时整改措施（例如增加滤波器、机壳外部贴铜箔、电缆采用防波套或磁环等）都应记录在测试报告中。

4.3.8.2　EUT的搭接

只有EUT设计和安装说明中有规定时，设备外壳和安装基座等才能搭接在一起或将其搭接在接地平板上。搭接条应与安装说明中的规定相符。

4.3.8.3　带减震器的安装架

如果EUT安装时使用了带减震器的安装架，则EUT应固定在该安装架上。随安装架配的搭接条应搭接到接地平板上。当安装架没有搭接条时，则不使用搭接条。

4.3.8.4　安全地

当EUT具有与安全地连接的外部端子、接头插针或设备接地导体并用于实际安装时，应将其连接到接地平板上。布置及长度应满足4.3.8.6.1的要求。

4.3.8.5　EUT朝向

应将EUT产生*大辐射发射的表面或对辐射信号*易产生响应的表面朝向测试天线。

台式EUT应安装在距接地平板前边10cm±2cm处，以便为4.3.8.6.1和4.3.8.6.2中电缆的敷设提供足够的空间。

4.3.8.6　EUT电缆的结构和敷设

电缆的结构和类型应模拟实际使用情况。仅在安装要求中有规定时才使用屏蔽电缆，或在电缆内使用屏蔽线，但输入（主）电源线(包括回线和地线)不应屏蔽。按安装要求检查电缆，确定是否采用了正确规定的电缆结构，例如双绞、屏蔽和屏蔽端接等。测试报告中应提供电缆的布置信息。

4.3.8.6.1　互连线和互连电缆

单根线应按实际安装中同样的方式组合成电缆。测试配置中互连电缆的总长度应与实际平台安装的长度一致（电缆长度超过10m时至少取10m长）。当电缆长度在安装中没有规定时，电缆应足够长以满足以下规定的条件。每根互连电缆至少2m（除非实际安装中的电缆长度比2m短）平行于配置前边界敷线，剩余电缆则按“Z”字型放置到测试配置中后部。当配置中使用的电缆不止一根时，则电缆按外皮间距2cm布置。对于使用接地平面的台式布置来说，离前边界*近的线缆应放置在接地平面前边10cm远的位置。所有电缆都应用非导电支撑物支撑，并位于接地平板上方5cm处。支撑物的介电常数应该尽量低。

4.3.8.6.2　输入（主）电源线

输入（主）电源是指由系统平台直接提供的电源。输入（主）电源线指直接与输入（主）电源连接的电源线。

2m长输入电源线（包括回线）应与试验配置前边沿平行，方式同互连线。每根输入电源线，包括回线都应连接到LISN上。在实际安装中与互连电缆捆扎在一起的电源线应从线束中分出，在屏蔽电缆的屏蔽层外暴露2m长后以*短距离连接到LISN。从EUT连接器到LISN的电源线总长度不应超过2.5m。所有电源线都在接地平板上方5cm处，支撑物的介电常数应该尽量低。如果电源线在实际安装中是双绞的，则它们在连接到LISN以前也应双绞。

4.3.8.7　电气和机械接口

所有的电气输入和输出接口，应连接到安装在平台上的实际设备上，或连接到能模拟实际安装中呈现的电特性（阻抗、接地、平衡、功率等）的负载上。应将输入信号施加到有关接口上以使EUT所有电路工作。具有机械输出的EUT应加载。当在实际安装中存在可变的电气或机械负载时，则应在预期*恶劣情况下测试。当使用有源电气负载（如测试设备）时，应采取措施以保证有源负载满足4.3.4中的有关电磁环境要求，且有源负载不应响应敏感度测试信号。带有天线端口的EUT，其天线端口应端接屏蔽的匹配负载。