无线电干扰试验详细技术内容

1. 检测项目分类及技术要点

无线电干扰试验，即电磁兼容性（EMC）测试中的电磁骚扰（EMI）测试，旨在评估设备在正常运行状态下产生的无用无线电频率能量，防止其对公共无线电通信及其他设备造成有害干扰。主要分为传导骚扰和辐射骚扰两大类。

1.1 传导骚扰测试

• 定义与技术要点：测量受试设备（EUT）通过电源线、信号线、控制线等导线耦合到公共电网中的射频骚扰电压或电流。频率范围通常为9 kHz - 30 MHz（或扩展至150 kHz - 108 MHz）。

  • 测试方法：

    1. 电压法：使用线路阻抗稳定网络（LISN）在电源端口提供标准测量阻抗（50Ω/50μH），并提取骚扰电压信号送至接收机。需分别测量相线（L）与中线（N）对保护地（PE）的电压。

    2. 电流法：使用电流探头在非屏蔽线缆上测量骚扰电流，适用于电信端口等。通常测量共模电流。

  • 关键要素：LISN的校准与正确安装、EUT的接地布置、参考接地平面的使用、辅助设备（AE）的隔离。测试应在典型负载和工作模式下进行。

1.2 辐射骚扰测试

• 定义与技术要点：测量EUT通过空间传播的射频骚扰电磁场强度。频率范围通常为30 MHz - 6 GHz（依据产品标准可能扩展至1 GHz以上，如18 GHz）。

  • 测试方法：

    1. 开阔试验场（OATS）法：理想标准场地，需满足归一化场地衰减（NSA）要求，背景噪声足够低。

    2. 半电波暗室（SAC）法：最常用的替代场地。墙壁和天花板铺设吸波材料，地面为金属反射地面，模拟OATS条件。需定期验证场地电压驻波比（SVSWR）或场地归一化衰减（NSA）。

    3. 全电波暗室（FAR）法：六面铺吸波材料，主要用于天线测量，也可用于辐射骚扰预测试。

  • 关键要素：天线极化方向（水平与垂直）、天线高度扫描（1-4米）、转台方位旋转（0-360°）、测量距离（通常为3米、10米或30米）。需精确记录最大骚扰值及其对应的频率、方位、天线高度和极化。

1.3 断续干扰（喀呖声）测试

• 技术要点：适用于开关操作产生断续骚扰的设备（如家用电器）。需在特定频率点（如150kHz, 500kHz, 1.4MHz, 30MHz）上评估喀呖声率（N），并与连续骚扰限值比较确定合规性。关键在于对骚扰脉冲的持续时间和间隔时间的精确判定。

1.4 谐波电流与电压波动闪烁测试

• 技术要点：虽属低频骚扰，但归入EMI范畴。评估EUT从电网吸取电流的谐波分量（IEC 61000-3-2）以及对电网电压造成的波动和闪烁影响（IEC 61000-3-3）。需使用专用功率分析仪，在稳态和典型工作循环下测量。

2. 各行业检测范围的具体要求

不同行业应用的设备遵循不同的产品族标准或产品标准，其限值、频率范围、运行模式及布置要求存在差异。

2.1 信息技术设备及多媒体设备

• 标准：CISPR 32 / EN 55032（取代CISPR 22 / EN 55022）。

• 要求：

  • 范围：涵盖电脑、显示器、打印机、机顶盒、音视频设备等。

  • 分类：分A类（商业环境）和B类（居住环境），B类限值更严格。

  • 布置：模拟典型的桌面放置或落地安装，线缆按标准规定布置与捆扎。

  • 工作模式：选择最大发射状态，如硬盘读写、网络高速传输、视频播放等。

2.2 工业、科学和医疗射频设备

• 标准：CISPR 11 / EN 55011。

• 要求：

  • 分组：第1组（为自身功能产生并使用射频能量）、第2组（为材料处理产生射频能量）。

  • 分类：A类（非家用设施）和B类（所有设施，包括家用）。B类限值更严。

  • 特殊要求：对2组设备，需在试验场测量其残余发射，同时在其使用现场测量电磁骚扰水平，以评估对特定环境的影响。频率范围可能涵盖基波与谐波。

2.3 家用电器、电动工具及类似设备

• 标准：CISPR 14-1 / EN 55014-1。

• 要求：

  • 重点：传导骚扰（150kHz - 30MHz）和辐射骚扰（30MHz - 300MHz）。

  • 运行条件：在额定电压下，以产生最大骚扰的模式运行（如电钻最高速、吸尘器最大吸力）。对于加热器具，在稳定状态测量。

  • 断续干扰：喀呖声分析是重要组成部分。

2.4 汽车电子零部件

• 标准：CISPR 25 / ISO 11452系列。

• 要求：

  • 目的：保护车载接收机免受车内零部件骚扰。

  • 方法：主要使用传导（电流探头、电压法）和辐射（ALSE：天线法；TEM小室；带状线法）方法在实验室进行。

  • 限值：依据零部件安装位置（如发动机舱、乘员舱）和预期保护的接收机频段（AM/FM广播、GPS、蜂窝通信等）分为不同等级（1-5级），限值严苛。

  • 负载模拟：需使用人工电源网络（AN）和模拟电池，并使用接地平板。

2.5 医疗器械

• 标准：YY 9706.102 (IEC 60601-1-2) 或专用标准。

• 要求：除通用EMI要求外，特别强调风险管理。需评估在预期电磁环境下，骚扰发射是否会导致基本性能丧失或安全降低。测试模式和状态的选择需基于风险分析。对于生命支持设备，要求可能更为严格。

3. 检测仪器的原理和应用

3.1 测量接收机与频谱分析仪

• 原理：是核心测量设备。测量接收机是专为EMC测试设计的超外差式接收机，具有预设的准峰值（QP）、平均值（AV）、峰值（PK）检波器和标准带宽（如9kHz, 120kHz, 1MHz）。频谱分析仪需配备预选器和符合CISPR要求的检波器（如EMI滤波器）方可作为替代使用。

• 应用：扫描测量骚扰信号的幅频特性。准峰值检波器反映骚扰对听觉的主观干扰程度；平均值检波器用于评估窄带连续骚扰；峰值检波器用于快速预扫描。

3.2 线路阻抗稳定网络

• 原理：串联在电源线与EUT之间，主要功能为：a) 为骚扰电压测量提供稳定的标准阻抗（50Ω）；b) 隔离电网背景噪声；c) 为EUT提供电源通路。

• 应用：传导骚扰电压测量的前端设备，其输出端口通过同轴电缆连接至测量接收机。

3.3 天线

• 原理：将空间电磁场转换为接收机可测量的电压信号。类型包括：

  • 双锥天线：30MHz - 300MHz，全向性。

  • 对数周期天线：200MHz - 1GHz（或更高），定向性。

  • 喇叭天线：1GHz以上，高增益，定向性。

  • 环天线：9kHz - 30MHz，用于测量磁场骚扰。

• 应用：辐射骚扰测试中，按标准要求固定于天线架上，进行高度扫描和极化切换。

3.4 电波暗室与屏蔽室

• 原理：

  • 屏蔽室：由金属（钢板或铜网）六面体构成，利用电磁波在导体表面的反射和吸收原理，隔离内外电磁环境。

  • 半电波暗室：在屏蔽室内壁（除地面）铺设吸波材料（铁氧体瓦与泡沫吸波尖劈），地面为金属反射板，模拟开阔场无反射条件。

• 应用：提供受控的、可重复的、低背景噪声的测试环境。屏蔽室主要用于传导测试和抗扰度测试；半电波暗室是辐射骚扰测量的标准场地。

3.5 人工电源网络与电流探头

• 原理：

  • AN：用于汽车电子测试，模拟车辆线束的特定阻抗特性。

  • 电流探头：基于电流互感器原理，卡合在导线上，非接触测量导线上感应的骚扰电流。

• 应用：AN用于汽车零部件传导发射测试的电源端口。电流探头广泛用于传导骚扰电流法测量（如电信端口）和汽车零部件测试。

3.6 校准设备

• 原理与应用：

  • 信号源/脉冲限幅器：产生已知幅度和频率的标准信号，用于接收机和系统的校准。

  • 场强发生器与场强探头：用于产生和测量已知强度的标准电磁场，以校准辐射测试系统（如天线因子校准、场地验证）。

  • 网络分析仪：用于测量天线因子、电缆损耗、LISN阻抗等参数。

所有测试仪器均需定期依据国家或国际标准（如CISPR 16-1系列， IEC 61000-4系列）进行计量校准，确保测量结果的准确性和溯源性。