电磁兼容辐射骚扰样品测试桌的设计与研究

摘要：为减小木质测试桌对辐射骚扰测试结果的影响，以低介电常数的聚苯乙烯颗粒为材料，设计一款高频低反射样品测试桌，参考标准GB/T 6113.104-2008测试桌影响的评估程序，搭建测试系统。使用3m法电波暗室测试环境，在30MHz~1GHz和1~8GHz两个频段对聚苯乙烯泡沫桌和木桌进行对比测试并进行数据分析，验证聚苯乙烯泡沫桌对辐射骚扰测试结果的影响。

研究结果表明：测试时，应使用介电常数低、耐潮湿性、绝缘性优良和稳定性高的样品测试桌，以减小由测试桌引入的标准不确定度。该研究结论对电磁兼容领域的辐射骚扰测试、辐射杂散测试、辐射抗扰度测试具有一定的参考价值和指导意义。

关键词：电磁兼容；辐射骚扰；测试桌；介电常数；不确定度

0 引言

在电子产品电磁兼容检测项目中袁辐射骚扰测试是最重要的测试项目之一。依据标准要求该项目的测试需在电波暗室中进行袁电波暗室能有效地将内外电磁场隔离开来，使实验环境中的干扰电平足够低，并保证实验过程中产生的辐射干扰信号不对周围环境产生有害的影响[1]。辐射骚扰测试是检测结果离散性比较大的检测项目[2]，检测环境条件尧测试设备和设施、被测样品布置及类型等因素均会对辐射骚扰测试结果产生影响。相关文献资料中介绍了不同HDMI电缆线尧布线方式，电源引线对检测结果的影响[3-5]。但针对样品测试桌做为影响因素的研究内容较少，现行GB9254要要要2008叶信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法[6]中仅说明了辐射骚扰测试的测试桌应为非导电桌，并未对材料有明确的要求。如厚度及材质等标准GB/T6113.104-2008无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范曳[7]中提及了测试桌的形状、结构和材料的介电常数都会对场强的测量结果产生影响。对30MHz耀1GHz辐射骚扰测试桌的评估给出了评定流程，但没有1GHz以上检测时测试桌的验证方法。

目前，绝大部分实验室辐射骚扰测试所用的测试桌均为木桌。木桌本身介电常数较大袁移动不方便，木材还具有较强的吸湿性袁易变形，介电常数随含水率和温度的增加而增大[8，绝缘性能也会受到影响。因此，由木质测试桌引入的标准不确定度分量较大，无法保证测试结果的准确性、真实性，从而影响了检测结果的质量和工作效率。

结合以上所述，有必要设计和研究一款新型材料的样品测试桌袁在实际测试中减小测试桌对辐射骚扰测试结果的影响，来保证结果的真实性和准确性。

1 样品测试桌材料选择及结构设计

1.1测试桌材料选择

材料本身介电常数的不同袁会对干扰源发射的电磁波辐射能量有一定的影响遥材料的介电常数越大袁影响的程度越高遥通过对不同材质的介电常数及性能进行比较袁选择低介电常数野聚苯乙烯颗粒冶做为测试桌的材料。

表1为常用物质介电常数表。

1.2测试桌结构设计

由于进行辐射骚扰测试的样品种类较多，测试桌的结构需要考虑两方面内容：1) 测试桌必需安装及拆卸方便且稳固； 2)测试桌须有较强的承重能力。

表1介电常数表

型测试桌由聚苯乙烯泡沫板组合而成袁尺寸为1.5m伊1.0m伊0.8m袁荷重逸100kg。

2 验证测试方法及系统构成

2.1 验证方法

验证新型测试桌对辐射骚扰测试结果的影响主要是研究测试桌对电磁波辐射和传播特性的影响遥由于测试桌材质相对于空气有一定的介电常数袁即存在于桌面的辐射干扰源的电磁波有部分会被桌面吸收和反射袁导致辐射骚扰测试结果的偏差遥为了验证测试桌的影响袁应使用一特定的发射天线在有无测试桌的特定布置的情况下进行两次发射测量袁两次测量结果之差可给出测试桌影响的验证结果。

本验证方法参考GB/T 6113.104-2008中5.9.2条款实试验桌影响的评估程序，具体方法如下，在3m法电波暗室中袁采用偶极子天线30MHz~1GHz喇叭天线1.8GHz作为干扰源发射天线，对数周期天线30MHz~1GHz，喇叭天线1.8GHz作为接收天线遥采用小型泡沫作为支撑体模拟无测试桌体渊模拟空气，放置发射天线的状态袁天线椎体部分伸出支撑体边缘袁尽可能减少支撑体对天线发射的影响遥有测试桌体时，参考图1布置方法将发射天线贴近于桌面的某位置固定放置袁同时确保相对于地面的摆放参考点与无测试桌布置时相同遥天线杆轴线方向正对接收天线袁需保证天线杆整体与桌面平行且固定遥测试时袁仅验证水平极化即可袁采用符合验证频段要求的信号源连接发射天线进行发射袁测试环境为3m法电波暗室袁接收天线接收后应用测量接收机30MHz~1GHz及频谱分析仪1~8GHz进行数据处理。

图1有测试桌时实验布置图

图2 测试系统示意图

表2 测试系统仪器设备

2.2测试系统组成

测试用仪器见表2 测试系统如图2所示。

3试验及结果分析

3.1试验实施

首先将仪器设备按照验证方法的要求进行布置袁在30MHz~1GHz频段测试时袁将信号源发射信号电平设置为-20dBm袁即为87dB V  1~8GHz频段测试时袁信号源发射信号电平设置为-10dBm袁即为97dB渊滋V冤遥应用系统测试软件对上述频段进行测试袁保存结果数据袁测试状态分为无测试桌测试袁木桌测试袁聚苯乙烯泡沫桌测试3种遥3.230MHz~1GHz测试结果分析。

通过对30MHz~1GHz测试结果数据进行整理袁绘制出相应的数据图袁图3为使用聚苯乙烯泡沫桌尧常用木桌与无测试桌时绝对测试结果比较图袁图4为聚苯乙烯泡沫桌与常用木桌的相对测试结果比较图。

图3 30MHz耀1GHz绝对测试结果比较图

图4 30MHz耀1GHz相对测试结果比较图

在测试频率范围内，聚苯乙烯泡沫桌与无测试桌测试结果曲线吻合程度较高，仅有个别频段有偏差曰木桌与无测试桌测试结果曲线仅在30~90MHz频段吻合度较高袁其余频段偏差较大遥在整个30MHz~1GHz频率范围内，聚苯乙烯泡沫桌与无测试桌测试结果差值绝对值均小于2dB，绝对值最大差值频点为540MHz，值为-1.72dB曰木桌与无测试桌测试结果差值绝对值在200耀650MHz频段变化较为明显袁540MHz为绝对值最大差值频点，值为5.66dB，在860MHz~1GHz频段内结果差值绝对值均大于2dB，参考GB/T 6113.104-2008中条款5.9.2实验桌影响的评估程序，定义有测试桌与无测试桌测量结果差为驻，其中Vr/有为有测试桌时测得的结果电压，dB V Vr/无为无测试桌时测得的结果电压 dB V 30MHz~1GHz频段内的最大差值可作为评估的最大偏差驻max=max |Vr/有-Vr/ |30MHz~1GHzdB曰由测试桌引入的标准不确定度u测试桌渊单位院dB冤可由测得的最大差值驻max来进行评估袁并假设为矩形分布。因此可得到聚苯乙烯泡沫桌的标准不确定度最大值为：

u测试桌=1/3 max =1/3 1.72=0.99dB

u测试桌=1/3 5.66=3.27dB

3.3 1~8GHz测试结果分析

通过对1~8GHz测试结果数据进行整理，绘制出相应的数据图，图5为使用聚苯乙烯泡沫桌、常用木桌与无测试桌时绝对测试结果比较图，图6为聚苯乙烯泡沫桌与常用木桌的相对测试结果比较图。

图5 1~8GHz绝对测试结果比较图

图6 1-8GHz相对测试结果比较图

在测试频率范围内袁聚苯乙烯泡沫桌与无测试桌测试结果曲线吻合程度较高袁木桌与无测试桌测试结果曲线吻合程度不高袁特别在1~2.7GHz频率范围内偏差较大遥在整个1~8GHz频率范围内，绝大部分聚苯乙烯泡沫桌与无测试桌测试结果差值的绝对值均小于2dB，仅在频点2.3GHz及2.7GHz处超过2dB值分别为-2.07dB和-2.08dB曰木桌与无测试桌测试结果差值绝对值在1~2.7GHz频段内变化较为明显袁1GHz处为最大值频点，值为-13.44dB，在6~8GHz频段内结果差值绝对值均大于2dB。

同理，参考30MHz~1GHz测试结果分析中对测试桌引入的标准不确定度计算方法袁即可得到聚苯乙烯泡沫桌的标准不确定度最大值为

u测试桌=  1/3 max= 1/2 2.08=1.2dB

u测试桌= 1/3 13.44=7.76dB

4 结束语

综上所述袁通过30MHz~1GHz频段及1~8GHz频段结果数据对比分析，木桌测试桌对辐射骚扰测试结果的影响较大，标准不确定最大值为7.76dB，聚苯乙烯泡沫桌对辐射骚扰测试结果影响较小，标准不确定度最大值为1.2dB。同时检测环境温湿度变化对木桌测试桌绝缘性及介电常数的影响也较大，聚苯乙烯的电绝缘性优良，且不受温度和湿度的影响[9]，聚苯乙烯泡沫桌具有更好的耐潮湿性、绝缘性和稳定性。

聚苯乙烯泡沫桌具有较低的介电常数袁适合在辐射骚扰尧辐射杂散尧辐射抗扰度等检测项目中使用，可替代行业普遍应用的木质测试桌袁检测时能真实体现待测产品的辐射状态袁提高检测结果的准确度袁提高工作效率遥在CNAS-GL07 电磁干扰测量中不确定度的评定指南[10]中，仅提及了摆放被测设备的桌子的高度做为辐射骚扰电场强度测量要考虑的影响量。本文对比研究的测试桌材料对辐射骚扰的影响结论有助于检测人员对检测结果的不确定度评估进行较全面的综合评定。本文提出的聚苯乙烯泡沫桌的材质应用广泛，易于回收利用袁节省成本袁有较好的推广和使用价值。

目前对于普通民用电子产品来讲辐射骚扰测试最高测试频率为6GHz，聚苯乙烯泡沫板测试桌在8GHz以上对辐射骚扰测试结果的影响有待于进一步的验证和分析。另外，在EMC技术指标的测量过程中袁引起测量不确定度的因素有很多[11]，暗室性能尧仪器设备、人员的操作，待测样品的布置及测试桌等均是影响辐射骚扰检测结果的标准不确定分量袁实际应用中，检测人员对检测结果的不确定度评估要充分考虑各种影响因素袁以便获得准确的检测结果。

参考文献

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 作者简介：叶长青 赵海波 王杰 惠州出入境检验检疫局