EMC完整培训教材

EMC测试实训指导书

严冬 编写

工程实训中心

目录

第一章射频电磁场辐射抗扰度测试 (3)

一、射频电磁场辐射抗扰度测试目的及要求 (3)

二、射频电磁场辐射抗扰度测试工作原理 (3)

三、射频电磁场辐射抗扰度测试方案设计 (5)

四、射频电磁场辐射抗扰度测试主要设备和器件介绍 (7)

五、射频电磁场辐射抗扰度测试 (10)

六、射频电磁场辐射抗扰度测试报告 (12)

第二章射频场传导骚扰抗扰度测试 (13)

一、射频场传导骚扰抗扰度测试目的及要求 (13)

二、射频场传导骚扰抗扰度测试工作原理 (13)

三、射频场传导骚扰抗扰度测试方案设计 (13)

四、射频场传导骚扰抗扰度测试主要设备和器件介绍 (14)

五、射频场传导骚扰抗扰度测试 (16)

六、射频场传导骚扰抗扰度测试报告 (18)

第三章静电放电抗扰度测试 (19)

一、静电放电抗扰度测试目的及要求 (19)

二、静电放电抗扰度测试工作原理 (19)

三、静电放电抗扰度测试方案设计 (19)

四、静电放电抗扰度测试主要设备和器件介绍 (21)

五、静电放电抗扰度测试 (21)

六、静电放电抗扰度测试报告 (22)

第四章电快速瞬变脉冲群抗扰度测试 (23)

一、电快速瞬变脉冲群抗扰度测试目的及要求 (23)

二、电快速瞬变脉冲群抗扰度测试工作原理 (23)

三、电快速瞬变脉冲群抗扰度测试方案设计 (23)

四、电快速瞬变脉冲群抗扰度测试内容主要设备和器件介绍 (24)

五、电快速瞬变脉冲群抗扰度测试 (25)

六、电快速瞬变脉冲群抗扰度测试报告 (28)

第五章浪涌抗扰度测试 (29)

一、浪涌抗扰度测试目的及要求 (29)

二、浪涌抗扰度测试工作原理 (29)

三、浪涌抗扰度测试方案设计 (29)

四、浪涌抗扰度测试主要设备和器件介绍 (36)

五、浪涌抗扰度测试 (37)

六、浪涌抗扰度测试报告 (38)

第六章电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度测试 (39)

一、电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度测试目的及要求 (39)

二、电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度测试工作原理 (39)

三、电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度测试方案设计 (41)

四、电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度测试主要设备和器件介绍 (43)

五、电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度测试 (43)

六、电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度测试报告 (44)

第一章射频电磁场辐射抗扰度测试

一、 射频电磁场辐射抗扰度测试目的及要求

本试验旨在学生了解空间电磁场(主要来自有意的发射机等)通过辐射的方式作用于设备的敏感部分，对设备产生骚扰。

二、 射频电磁场辐射抗扰度测试工作原理

射频电磁场辐射抗扰度测试系统，是按照国际标准IEC61000-4-3(国标GB/T 17626.3)测试被测物(EUT)对空间电磁场的抗干扰能力。测试的频率范围为80MHz－6GHz，测试距离：3m，测试电平可达10V/m@80%AM以上。本系统1GHz以上配置了一个双对数周期天线，可以尽可能满足1GHz以上1.5m×1.5m 的场均匀性的测试要求。

测试系统测试配置

图1射频电磁场辐射抗扰度测试系统

信号源的选择：信号源主要依据测试频率范围等因素来选择。目前的标准中规定的测试范围为80～1000MHz。但由于现实环境中的电磁环境已有所改变，尤其是1.8GHz手机的使用，使得标准中频率范围的上限已扩展为6GHz。所以考虑今后的延续性，建议选择频率上限大于6GHz的信号源。

信号源应具有优秀的相应时间和稳定度。当在频率扫描时能迅速达到稳定输

出状态。一则可以节省测试时间，其次可以减少测试误差。

信号源另外值得注意的因素是最小步进电压和最小步进频率。步进电压可以精确控制功放的输出功率。步进频率应能满足标准要求的最小步进频率要求。小的步进频率有利于精确测试EUT的敏感频点。

根据频段选择天线：

9~150kHz范围内主要有磁场分量造成电磁骚扰，因此选择带电屏蔽的环形天线。

150kHz~30MHz范围内既有磁场也有电场。磁场天线选择电屏蔽的环形天线。电场天线选择鞭状天线。

30～300MHz范围内主要由电场分量造成电磁骚扰。因此选择平衡偶极子天线或宽带双锥天线。

300～1000MHz范围主要选择对数周期天线、对数螺旋天线、喇叭天线等宽带天线。

1GHz以上主要选择喇叭天线等方向性天线。

天线的天线系数AF

=30

20G：天线增益(dB) F：频率（MHz）AF：（dB/m）log

AF-

G

F

-

天线的增益越高所需的功放输出功率就越小。在实际中应尽量选择增益高的天线。

天线的驻波比VSWR

驻波比将消耗功放的部分输出功率，同时将增加辐射干扰测试（EMI）时的不确定性。在实际测试中应尽可能选择驻波比小的天线并且尽量在天线驻波比较小的频率范围内使用。

天线的方向图

标准中要求1.5m X 1.5m的均匀场应位于发射天线的主波瓣内。在军用标准的RS测试项目中要求被测设备EUT的边界位于发射天线的3dB波瓣角内。在对大尺寸的EUT进行测试时，该项参数影响天线的摆放位置和天线位置数。

功放的选择

天线的输入功率

G Ed P 7.29)(2

=

G ：天线增益（dB ） E ：测试需要的场强（V/m ） d ：天线与EUT 间的距离（m ）

功放与天线间的线损和插入损耗，在上述计算出的天线输入功率的基础上要增加馈线和接头的损耗以及功率计的插入损耗等因素。

信号调制对功放功率的影响，干扰信号在施加1kHz 的正弦调幅信号后，峰值电压变为原来的1.8倍。则功率增加电压的平方为3.24倍（5.1dB ）。

天线驻波比对功放输出功率的影响，根据天线实际使用的频率范围内最大的VSWR 值对功放的输出功率进行校准。

功放的1dB Compression 曲线，根据上述计算出的结果，再根据功放的1dB Compression 曲线选择功放。实际应用中不应让功放工作在饱和区内。

三、 射频电磁场辐射抗扰度测试方案设计

IEC61000-4-3标准中指出：在高频(例如高于1GHZ)，反射材料应该用木制或强化玻璃材料制成。因此，应使用低电导率材料(例如强聚苯乙烯)来避免场扰动和避免场均匀性产生降低。新版标准中对于布线要求也有了新变化，即：如果生产厂规定长度不大于3，则按生产厂规定长度用线。如果生产厂规定长度大于3m 或无规定，则按实际典型安装情况选择使用的线缆长度。在任何情况下暴露在电磁场中的连接距离EUT 为1m 。超出的线缆在其中心处捆绑成30cm -40cm 长的感抗线束。

台式器具按错误！未找到引用源。进行测量布置。 落地式器具按错误！未找到引用源。进行测量布置。

图2台式器具射频电磁场辐射抗干扰度测量布置

图3落地式器具射频电磁场辐射抗干扰度测量布置

四、 射频电磁场辐射抗扰度测试主要设备和器件介绍

1.辐射抗扰度测试软件RIS-LAB

?屏蔽室ALSE、TEM小室以及带状线测试环境

?完全符合IEC 61000-4-3:2006第三版标准

u检查功放的线性性

u测试配置的谐波干扰电平检查

u支持小型均匀场

?均匀场一致性验证

?系统配置及连接性验证

?测试项目管理

?校准结果的导入和导出（多个测试项目复用一个校准结果）

?被测物敏感点的发现与标记

?文本或微软Word格式的可定制测试报表生成

?可定制的测试等级、容差范围及测试频率

?操作日志管理

?系统用户管理

?系统设备管理

?简单的系统移植功能（方便用户更换测试计算机）

?支持多语言（英、简中、繁中、日、德）

?支持工程人员调试、配置功能

2.信号发生器SMB100A-B106

?频率范围：9kHz-6GHz

?SSB噪声：<-122 dBc (1 Hz)(at f = 1 GHz, Δf = 20 kHz)

?设定时间：SCPI模式<3ms，典型1.6ms 列表模式<1ms

?数字频率和电平扫描

?支持线性和对数扫描模式

?反向功率保护可达50W

?接口USB、以太网和GPIB

?完备的调制模式：AM、FM、φM、脉冲调制(脉冲升降时间<20ns) 3.功率放大器CBA 1G-150

?频率范围：80MHz－1GHz

?额定输出功率：>175瓦（80MHz-400MHz），>150瓦（400MHz-1GHz）

?输出功率@1dB增益压缩：≥150W（典型）

?增益：52 dB

?增益变化（随频率变化）：±2dB

?输入VSWR：2:1

?输出阻抗：50 欧姆

?RF连接器类型：N型接头（f）

?安全连锁：BNC(f)，S / C至静音

?电源功率：<1KVA

?频率：45-63 Hz

4.定向耦合器C5982-10

?40dB双定向耦合器

?频率范围至少：80M ～ 1000MHz

?功率：500W(连续波)

?插入损耗：最大0.2 dB

?VSWR：最大1.20:1

?平坦度：最大+/- 0.3 dB

?定向性：最小20 dB

?连接器：N(f) – N(f)

5.宽带天线STLP 9128Ds

?工作频率范围：80MHz-3GHz

?可用频率范围: 70MHz-4GHz

?额定阻抗： 50欧姆

?VSWR: 典型值<1.6:1

?增益：9±3dBi

?最大输入功率：1000W（连续，N型接口）

?尺寸：1480 x 1330 x 1480 mm（W/L/H）

?重量：9kg

6.天线支架TPD-2.0

双伸缩三脚架，高度在1.2米到2米之间可调，高度调节简单。主体应采用玻璃纤维等材料以避免反射。天线可以直接安装到三脚架，或者使用天线适配器，

以配合大部分天线。

含三脚架适配器，可以与宽带天线良好配合。

7.双通道功率计PMS1084

?频率范围： 100kHz～6GHz

?测试通道： 2 (标准); 可升级至4通道

?测量范围： 100kHz - 4GHz: -60dBm to +20dBm,

?测试精度： ± 1 dB (典型0.5 dB)

?分辨率：0.1 dB

?最大输入功率： +27 dBm (= 500 mW)

?驻波比：1.15

?射频阻抗： 50欧姆

?计算机接口：RS-232，USB

?输入：N（f）连接器

?可装入19寸机架

8.场强仪NBM-520-EF 1891

?传感器类型：电场

?显示类型：液晶

?检测：全向（X，Y，Z轴读数）

?频率范围：3MHz-18GHz，含10米光纤以及三脚架

?单位：V/m, A/m,mW/cm2, W/m2, % (标准的)

?显示范围：0.0001到9999（对于所有的单位）

?结果类型（三维全向，RSS）：实时值, 最大值, 平均值

?镍氢可充电电池, 2x AA尺寸 (Mignon), 2500 mAh

9.电缆套件

与已有信号源，天线，射频功率开关，场强仪，双通道功率计配合。

?频率范围：至少DC-7.5GHz

?阻抗：50欧姆

?屏蔽性能：>90dB

?电缆外径：13mm

?衰减和最大连续功率：

频率 1GHz 3GHz 6GHz 7.5GHz

衰减（dB）/米 0.10dB 0.18dB 0.28dB 0.32dB

最大连续功率 700瓦 400瓦 280瓦 250瓦

10.19寸标准机架

可以将辐射抗扰度测试设备集成在一起，带电源分配系统、散热风扇，并考虑以后测试系统的扩充问题。

11. 743金属板可拆式半电波暗室的屏蔽室

?外尺寸:7.2×4.2×3.4m L×W×H

?升级后内尺寸：7×4×3m L×W×H （铁氧体-铁氧体，不含高架地板高度）

?龙骨空间：7.6×4.6×3.6m L×W×H

?气动屏蔽门：1×2m

?电源滤波器: 30A 220V 2 只；30A 110V 1 只

?通风波导窗 30×30cm 2 只

?0.3m 高架地板,承重500kg/sqm

?地面接口箱 4 只

?信号接口板1 块（N×4 BNC×4 SMA×2 光纤头x2）

?直径30×300mm 波导管 2 根

?总电源控制箱 1 套

?电源插座安装在地面接口箱和转台中心

?照明 200W 飞利浦卤素灯安装于四个上角

?测试桌 1.5x1x0.8m 1 张

?监视系统 1 个松下470 Camera+1个新世宝14 寸彩色Monitor

五、 射频电磁场辐射抗扰度测试

电磁辐射有一些来自于有意产生得电磁辐射源，如固定的无线电广播电视台的发射机和各种工业电磁源；另外还有一些来自于无意产生的寄生辐射源，如电焊机、晶闸管整流器、荧光灯、感性辐射的开关操作等等。电磁辐射对于大多数电子、电气设备会产生一定的影响，轻则使设备性能、功能暂时降低或丧失，重则造成永久性破坏。本试验旨在向学生介绍对电气、电子设备或系统的辐射电磁场抗扰度测试，并给出电气、电子设备或系统受到电磁场辐射时的性能评价标准。测试频率范围：80MHz-6GHz；场强10V/m；测试距离3m；80% 1kHz AM调制。射频电磁场辐射抗扰度试验用最新IEC标准为IEC61000-4-3:2006《电磁兼容(EMC)第4－3部分试验和测量技术射频电磁场辐射抗干扰度试验》。错误！未

找到引用源。列出了优先选择的试验等级，频率范围：80MHz~1000MHz 。

表 1试验等级

等级 试验场强，V/m

1 2 3 X

1 3 10 待定

注：X 是一个开放等级，本试验选择等级3

测试内容：电磁辐射对大多数电子、电气设备会产生一定的影响，轻则使设备性能、功能暂时降低或丧失，中则造成永久性损坏。

测量方法：

先用1KHz 的正箮弦波对信号进行80%的幅度调制后，在80MHz ～1000MHz 频率范围内进行扫频测量；再用1KHz 的正弦波对信号进行80%的幅度调制后，在1.4GHz ～6.0GHz 频率范围内进行扫频测量。

a 未调制射频信号

b 80%幅度调制的射频信号

图 4规定的试验等级和信号发生器输出端波形

受试设备（EUT ）应在运行规程和气候条件下进行试验。温度、相对湿度应在实验报告中记录。本条描述的试验程序用于在可变式半电波暗室中宽带天线的情况下。

试验前，应该用电场探头在校准方格某一节点上检验所建立的场强强度，产生场的天线和电缆的位置应和校准时一致，测量达到校准场强所需的发射功率，应与校准均匀域时记录一致。抽检应在80MHz~1000 MHz 频率范围内对校准方

格上的一些节点以水平和垂直两种极化方式进行。

对校准场验证后可以运用校准中获得的数据产生试验场。

首先使受试设备的一面与均匀域平面重合，用1kHz的正弦波对信号进行80%的幅度调制后，在80MHz~1000 MHz频率范围进行扫描测量。当需要时，可以暂停扫描仪调整射频信号电平。扫描速度不应超过1.5×10 3十倍频程/秒，在频率范围内不仅递增扫描时，应在校准点之间采用线性插入法以不超过1%基频的步长扫描。

每一频率点上扫描驻留时间不应短于受试设备操作和反应所需的时间，敏感频点（如时钟频率）应个别分析。

在进行上述操作步骤的同时注意观察EUT的工作状态，每一频率点上扫描驻留时间不应短于EUT操作和反应所需的时间，如果发现不符合测试标准要求的现象发生，立即把测试频率停留在最敏感的测试频率上，微调场强幅度到EUT 的工作状态刚刚恢复正常为止，关闭信号源的AM调制，读取这时场强监视器上显示的场强值，这个场强值就是EUT在这个频率点上辐射抗扰度值。若该值大于等于测试标准规定和场强值，则EUT合格，否则EUT在该频率处抗扰度不合格，具体判别还得依据判定准则来判断。

对EUT的每一侧面要分别在发射天线的垂直和水平两种极化状态下进行试验，发射天线应对EUT的四个面之每一侧面进行试验，当EUT能以不同方向(如垂直或水平)放置使用时，各个侧面均应试验。

六、 射频电磁场辐射抗扰度测试报告

第二章 射频场传导骚扰抗扰度测试

一、射频场传导骚扰抗扰度测试目的及要求

本试验旨在学生了解空间电磁场(主要来自有意的发射机等)可以在敏感设备的各种连接馈线上产生感应电流(或电压)，作用于设备的敏感部分，对设备产生骚扰。同时也可由各种骚扰源通过连接到设备上的电缆(如电源线等)直接对设备产生骚扰。

二、射频场传导骚扰抗扰度测试工作原理

空间电磁场(主要来着有意的发射机，例如，中短波发射机、调频发射机和电视发射机等)可以在敏感设备的各种连接馈线上产生感应电流(或电压)，作用于设备的敏感部分，对设备产生骚扰。也可由各种骚扰源，通过连接到设备上的电缆(如电源线)，直接对设备产生骚扰。对应标准：GB/T 17626.6《电磁兼容试验和测量方法射频电磁场感应的传导骚扰抗扰度》IEC61000-4-6。

三、射频场传导骚扰抗扰度测试方案设计

图5射频传导抗扰试验布置图

四、射频场传导骚扰抗扰度测试主要设备和器件介绍

1.一体化传导敏感度测试系统CIT-10/75

（1）RF电压表（外部输入）

?频率范围100 kHz～400 MHz

?测试电平+33 dBm～– 40 dBm

?精度±0.5 dB

?VSWR < 1.1 : 1

?分辨率0.1 dB

?输入BNC，50欧姆

（2）RF信号发生器

?输出BNC，50欧姆

?频率频率范围：100 kHz～400 MHz，分辨率：1Hz

?输出电平0～－60 dBm，分辨率：0.1dB

?输出电平精度±0.5 dB (最大±1 dB)

?精度(频率) ±5 ppm

?幅度调制1 Hz ～100 kHz：分辨率0.1 Hz；

?调制深度：0～100%：分辨率0.5%

?幅度调制(外部) 频率范围：1 Hz～100 kHz；

?调制深度：0～100%；

?输入阻抗> 100 kΩ

?脉冲调制频率范围：1 Hz～100 kHz，分辨率0.1 Hz；

?占空比：10 -90 %，分辨率1%

?VSWR < 1.5 : 1

（3）AF信号发生器

?频率频率范围：1 Hz～100 kHz，分辨率：0.1Hz

?输出电压0～1 V：分辨率5 mV

?精度(频率) ±50 ppm

（4）RF电压表（内部输入）

?频率范围100 kHz～400 MHz

?测量范围+53dBm到-10dBm（定向耦合器前）

?精度±0.5dB

（5）定向耦合器

?频率范围10 kHz～400 MHz

?功率200瓦

?插损<0.5dB

?VSWR <1.25:1

（6）功放

?频率范围100 kHz～400 MHz

?输出功率> 75瓦

?输入阻抗/输出阻抗50Ω / 50Ω

?EUT-fail输入兼容TTL/CMOS，输入阻抗2.2k欧姆

?监视器输出阻抗：50欧姆；电平：（放大器输出－40 dB）±3 dB （7）接口

?USB-A 万用表（用于EUT控制）

?USB-A 开关单元

?USB-B 连接到计算机

?显示：频率，电平，前向功率，后向功率

2.6dB衰减器59-6-33

?连续功率≥75瓦，峰值功率>1千瓦

?频率范围: DC-1GHz

?驻波比<1.15

?衰减量：6dB±0.7

?阻抗:50欧姆

3.单相二,三线制耦合去耦合网络M2+M3-801

?频宽范围：150KHz-230MHz

?额定电流:16A

?含50欧姆终端负载

?EUT/AE电压: AC 250V，DC 400V

?用于单相二线，三线式电源线

?4mm橡胶线连接头

?共模电阻:150kHz-26MHz:130-170ohm

26MHz-230MHz:105-210ohm

?插入损耗: 150k-80MHz :10dB±1dB

80MHz-230MHz: 10dB±2dB

?含有校准装置

4.电磁耦合钳F-203I-23mm

?用于非屏蔽线测试

?适用频率:10K-1GHz

?耦合系数<3 dB (150 kHz~500 MHz)

?最大输入功率：100W (150 kHz~230 MHz)

?最大线径≥20mm

?方向性：>10dB，20 MHz 以上

?要求提供校准装置。

?性能符合IEC61000-4-6 和GB/T17626.6的标准要求。

五、射频场传导骚扰抗扰度测试

表2射频感应的传导抗扰度试验等级

限值(e.m.f.)dBμV e.m.f.，V EUT使用环境试

验等

级

1 120 1 低电平电磁辐射环境

2 130

3 典型商业环境

3 140 10 典型工业环境

试验方法：

一般传导抗扰度的频率范围是150kHz~80MHz(对于小于λ/4的小尺寸设备

可以扩展到230MHz。用1kHz的正弦波对未调制信号进行80％的幅度调制。调制后电压峰值是未调制信号电压的1.8倍。

注入电源线耦合方式：

通过CDN-M系列耦合/去耦网络注入。要求从注入点(共模点)向骚扰源看过去的阻抗为150Ω。

M1：用于单线或地线；

M2：用于单相两线供电方式(没有保护地线)；

M3：用于单相三线供电方式(L、N、PE)；

M4：用于三相四线供电方式(L1,L2,L3,N)；

M5：用于三相五线供电方式(L1,L2,L3,N,PE)；

注入屏蔽电缆或同轴电缆

通过CDN-S系列耦合/去耦网络注入。要求从注入点(共模点)向骚扰源看过去的阻抗为150Ω。

S1：用于单芯50/75/93ΩBNC接口的同轴电缆；

S2：用于2芯屏蔽电缆；

S3：用于3芯屏蔽电缆；

S4：用于4芯屏蔽电缆；

S9：用于9芯屏蔽电缆；

S15：用于15芯屏蔽电缆；

S25：用于25芯屏蔽电缆；

S36：用于36芯屏蔽电缆；

电磁钳/电流钳注入方式：

用于多芯屏蔽同轴电缆。要求从注入点(共模点)向骚扰源看过去的阻抗为150Ω。电磁钳和电流钳注入方式均要求在测试前进行校验。电流钳注入时需在

AE端加去耦装置。电磁钳的插入损耗小于电流钳，因此建议对多芯屏蔽同轴电缆一般采用电磁钳注入方式。

六、射频场传导骚扰抗扰度测试报告

第三章静电放电抗扰度测试

一、静电放电抗扰度测试目的及要求

本试验旨在学生了解带静电的物体进行放电时会产生放电电流。这个放电电流会产生短暂的强度很大的电磁场。放电时产生短暂的放电电流和相应的电磁场可能引起电气、电子设备(如计算机、终端设备、汽车电子设备等)的电路发生故障，甚至损坏。

二、静电放电抗扰度测试工作原理

静电放电器的放电回路电缆应与接地参考平面连接，该电缆的总长度一般为2m。如果这个长度超过所选放电点需要的长度，如可能将多余的长度以无感方式离开接地参考平面放置，且与试验配置的其他导电部分保持不小于0.2m的距离。与接地参考平面连接的接地线和所有连接点均应是低阻抗的，例如在高频场合下采用夹具等。

规定有耦合板的地方，例如允许采用间接放电的地方，这些耦合板应采用和接地参考平面相同的金属和厚度，而且经过每端设置一个470Ω的电阻电缆与接地参考平面连接，当电缆置于接地参考平面上时，这些电阻器应能耐受住放电电压且具有良好的绝缘，以避免对接地参考平面的短路。

三、静电放电抗扰度测试方案设计

1.台式设备

图 6台式设备试验布置 2.落地式设备