如今,无论生活亦或是工作环境中都充斥着大量不同频率的电磁场,各个电子、电气设备在同一空间中工作时,总会在它周围产生一定强度的电磁场,比如电视发射台、固定或移动式无线电发射台以及各种工业辐射源产生的电磁场。
1.什么是辐射抗扰度
辐射是能量以电磁波形式由源发射到空间的现象。我们看不到摸不着,但就像空气一样,我们知道它是切实存在的,比如我们日常生活中经常说的手机辐射、电脑辐射等,那么通俗的讲,辐射抗扰度就是电子、电气设备或系统对这些辐射的抗扰程度。
2.辐射抗扰度试验目的
如我们开篇所讲,日常生活中,我们在使用手机、电视、电脑,听歌(无线电台)以及开车(车打火装置)时都会产生辐射发射,我们关心在进行这些动作时会对EUT造成什么样的影响,比如打电话时对病人使用的呼吸机会造成什么影响?其实这时手机和呼吸机之间已经在进行一场较量了。
于是我们通过测试设备将这些扰模拟出来,再通过一定的辅助装置和耦合部件施加到EUT上,通过一定的监测方式来判断EUT所受影响,那么这也就是我们进行辐射抗扰度试验的目的:通过试验来评价电子、电气设备或系统抵抗辐射扰的能力。
3.试验设备及必备条件
根据GB17626.3标准要求,主要试验设备有以下几种:
(1)信号发生器:其主要指标是带宽,带调幅功能,能手动或自动扫描,扫描步长及扫描点上的驻留时间可设置,信号幅度能自动控制等。
具体要求如下:
完全符合GB/T17626.3标准第6章的要求;
产生覆盖频率80MHz-2.5GHz的载波,以及覆盖频率0.1Hz-1KHz的正弦波幅度调制,调制深度应包括80%;
步长及驻留时间可设置。
(2)功率放大器:用于放大信号并提供驱动天线达到所需的场强水平的功率。在UFA中测得的功率放大器产生的各次谐波场强应比基波场强至少低6dB
有效工作频率覆盖80MHz-2.5GHz频率范围:
在EUT处测得的场强不小于18V/m;
由于功率放大器所产生的谐波和畸变应比载波放大量小15dB。
(3)天线:能够满足频率特性要求的双锥、对数周期、喇叭或其他线性极化天线系统。根据不同频段配置不同类型天线,可参考前面文章,这里不再赘述~
(4)场强探头及场强仪:具体要求如下:
具有X、Y、Z方向性:
场强监控频率范围覆盖80MHz-2.5GHz;
场强不小于18V/m。
(5)电波暗室:具有合适的尺寸,为了保证测试结果的对比性和重复性,要对测试场地的均匀性进行校准,能维持相对于EUT来说具有足够空间的均匀场域(例如,有一个1.5m*1.5m的均匀场),局部安装一些吸收材料使室内的反射减弱。当布置发生变化时(如更换吸波材料、试验位置的移动或试验设备的改变),都要重新进行校准。
(6)功率计:要求
功率监控频率范围覆盖80MHz-2.5GHz;
为了避免谐波导致的问题,必要时可采用低通或者带通滤波器,确保滤波器在连接线路上不致引起谐振效应。
(7)辅助设备:用于记录试验规定场强所需的功率电平和控制产生试验场强的电平(应确保辅助设备具有充分的抗扰度)
4.试验方法及配置
建立校准过的骚扰场强、极化方向和调制要求;
使EUT的布置和运行与典型应用时相同,要做使用*多的安装测试;
连接EUT元件之间过长的线缆应该在线的中部捆扎成大约30cm-40cm的低感性线束,若由于特殊原因不能这么做,则应在报告详细说明电缆布置情况;
在每一个试验频率上改变发射信号电平,测量出性能降低时的电平或规定的抗扰度电平,两者取较低者;
在试验方案的频率范围内扫描,以完成EUT的抗扰度分布图或者确定不合格/合格的符合情况;
记录性能降低的所有试验参数,包括连线位置及方向的完整性描述,使结果能够被重复;
所有EUT的测试都应在尽可能接近实际安装配置条件下进行,除非另有规定;不要求有金属接地板,当需要某种装置支撑EUT时,应该选用不导电的非金属材料制作。
落地式设备应置于高出地面0.05-0.15m的非导体支撑物上,使用非导体支撑是为了防止EUT的偶然接地和场的畸变,不能是由绝缘层包裹的金属构架。如果EUT不是太大太重,提升高度也不会造成安全事故的话,也可以在0.8m高的平台进行试验,但应在试验报告中注明试验方法。
台式设备EUT应放置在一个0.8m高的绝缘试验台上;根据设备相关的安装说明连接电源和信号线。
5.试验程序及举例
1.确定实验室的有关条件:气候条件应符合EUT和测试设备各自制造商规定的运行条件的要求(一般涉及到温湿度、大气压力等);电磁环境应能保证EUT正常运行且不影响试验结果(一般情况下都会符合,有疑问可以再留言或私信讨论)。
2.给出试验依据:YY0505-2012条款36.202.3、GB17626.3-2016;
3.将EUT按照典型安装要求进行现场布置,线缆按照制造商规定规格和型号安装;
4.开机确定EUT的正常运行,使EUT处于正常运行状态(排除EUT自身问题对试验的影响);
5.确定测试计划,应至少包括以下部分:确定EUT的典型运行条件、所用试验设备的类型和发射天线的类型与位置、调制方式、扫描频率、驻留时间、步长、适用的试验等级、设备依据台式或是落地式进行布置、确定试验场地;
通常受试设备的试验等级是根据其*终安装环境的电磁情况来选择的,但对大多数产品来说,在他们的产品标准或者产品族标准里已经充分考虑了使用的环境,它们的试验等级已经确定。
6.令选型RF源工作,使其对受试设备施加扰。利用场强探头对RF源的场强测量,调整源的功率和距离以保证其能够符合标准要求电平,对于工科医设备辐射抗扰要求的扰电平为3v/m;
7.RF源的扰时间视受试设备的运行模式时间而定,应保证设备的敏感运行模式中都可以收到RF源扰;
8.RF源应在EUT的四个侧面逐一进行试验,以保证受试设备各部件都可能受扰;
9.记录测试数据、判定测试结果
由此可知,测试结果为合格。
与发射试验不同,抗扰度试验没有具体的数字来限定合格与否,而是一个对应的符合性准则如下:
在36.202规定的试验条件下,设备或系统能提供基本性能并保持安全,不允许下列与基本性能和安全有关的性能降低:
——期间故障;
——可编程参数的改变;
——工厂默认值的复位(制造商的预置值);
——运行模式的改变;
——虚假报警;
——任何预期运行的终止或中断,伴有预警;
——显示数值的误差大到足以影响诊断和治疗;
——会扰诊断、治疗或监护的波形噪声;
——会扰诊断、治疗或监护的图像伪影或失真;
——自动诊断或治疗设备和系统在进行诊断或治疗时失效,伴随着预警。
对于多功能的设备和系统,本准则适用于各种功能、参数和通道。
设备和系统可以出现不影响基本性能和安全的性能降低(例如:偏离制造商的技术要求)。