電磁測(cè)試場(chǎng)地和測(cè)試設(shè)備[20241121]

1. 開闊場(chǎng)
(Open Area Test Site，OATS)
[/ol]開闊場(chǎng)是指在露天測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)中進(jìn)行測(cè)試。
利用開闊場(chǎng)對(duì)于30MHz~1GHz高頻電磁場(chǎng)的輻射和接收測(cè)試是以空間直射波與地面反射波在接收點(diǎn)的矢量疊加理論為基礎(chǔ)。但在實(shí)際應(yīng)用中，雖然開闊場(chǎng)可獲得良好的地面?zhèn)鲗?dǎo)率，但開闊場(chǎng)所占面積是有限的，因此可能造成發(fā)射天線和接收天線之間的相位差。發(fā)射測(cè)試中，開闊場(chǎng)地和使用半電波暗室相同。
國(guó)際無線電干擾委員會(huì)（CISPR）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定開闊場(chǎng)應(yīng)是平坦、空曠、電導(dǎo)率均勻良好、無任何反射物的橢圓形或圓形試驗(yàn)場(chǎng)地。理想的開闊場(chǎng)地面具有良好的導(dǎo)電性，面積無限大。

開闊場(chǎng)的場(chǎng)地規(guī)劃如上圖：“CISPR橢圓”區(qū)的長(zhǎng)軸為R的兩倍，短軸是R的√3倍。實(shí)際場(chǎng)地還應(yīng)提供用于測(cè)試區(qū)域的水平金屬接地平板，其尺寸要覆蓋并超過橢圓區(qū)域。此外，還需建造升降塔、轉(zhuǎn)臺(tái)及天線底座等。
被測(cè)樣品至天線的優(yōu)選距離為3m、10m和30m。對(duì)于3m或10m而言，應(yīng)將接收天線定位在1~4m的高度。
場(chǎng)地衰減的有效性要符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。
2. 屏蔽室 (Shielding Room)
[/ol]電磁屏蔽室就是一個(gè)鋼板房子，冷軋鋼板是主體屏蔽材料。此外，還安裝了防電磁泄漏屏蔽門、專用通風(fēng)波導(dǎo)窗、傳輸及消防波導(dǎo)管等，并對(duì)所有進(jìn)出管線作相應(yīng)屏蔽處理，進(jìn)而阻斷電磁輻射出入，因此屏蔽室具有嚴(yán)密的電磁密封性能。
電磁屏蔽室阻斷電磁輻射通路的功能具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1）電磁屏蔽室可以隔離外界電磁干擾，保證室內(nèi)電子、電氣設(shè)備正常工作。
2）電磁屏蔽室可阻斷室內(nèi)電磁輻射向外界擴(kuò)散。
3）防止電子通信設(shè)備信息泄漏，確保信息安全。
3. 半電波暗室
(Semi-Anechoic Chambers, SAC)
[/ol]半電波暗室是在電磁屏蔽室的基礎(chǔ)上，在內(nèi)壁四墻及頂板上裝貼電磁波吸收材料，地面為理想的反射面，從而模擬開闊場(chǎng)的測(cè)試條件，主要進(jìn)行1GHz以下的輻射騷擾場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試。四壁及頂部通常為鐵氧體及尖劈吸波材料覆蓋，無反射波，所以在輻射發(fā)射和接收測(cè)試中，測(cè)試精度高。
由于半電波暗室的測(cè)試環(huán)境需模擬開闊試驗(yàn)場(chǎng)地的電磁波傳播條件，因此暗室的尺寸以開闊場(chǎng)的結(jié)構(gòu)要求為依據(jù)，一般分為10m法、5m法、3m法。
4. 全電波暗室
(Full-Anechoic Chambers, FAC)
[/ol]全電波暗室通常用于無線通信設(shè)備中頻率在1GHz以上的噪聲測(cè)量、靈敏度分析以及輻射抗擾度測(cè)試。從結(jié)構(gòu)上看，全電波暗室不僅會(huì)在墻體和天花板安裝吸波材料，而且會(huì)在地板上也會(huì)鋪設(shè)吸波材料。FAC的優(yōu)點(diǎn)在于不會(huì)發(fā)生地面反射。常見規(guī)格為3m和5m法。
5. 測(cè)試天線
[/ol]對(duì)于天線類型的選擇主要取決于需要測(cè)試的頻率范圍和場(chǎng)強(qiáng)類型（電場(chǎng)或磁場(chǎng)）。當(dāng)將天線連接到測(cè)試接收機(jī)時(shí)，天線類型與使用頻段的關(guān)系如下：

6. 頻譜分析儀
[/ol]頻譜分析儀中最主流的是掃頻外差式頻譜分析儀，它通過混頻器將輸入信號(hào)變換到中頻，在中頻進(jìn)行放大、濾波和檢波處理，主要組成部分包括：
1）低通濾波器。主要作用為阻止高頻信號(hào)到達(dá)混頻器，防止帶外信號(hào)與本振相混頻在中頻產(chǎn)生多余的頻率響應(yīng)。
2）混頻器。負(fù)責(zé)完成信號(hào)的頻譜搬移，將不同頻率輸入信號(hào)變換到相應(yīng)頻率。
3）中頻濾波器。功能為分辨不同頻率的信號(hào)。
4）檢波器。功能是將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為視頻電壓，該電壓值對(duì)應(yīng)輸入信號(hào)功率。對(duì)諸如正弦信號(hào)、噪聲信號(hào)和隨機(jī)調(diào)制信號(hào)等不同特性的輸入信號(hào)，需要采用不同的檢波方式才能準(zhǔn)確測(cè)出其信號(hào)功率。
頻譜分析儀設(shè)置的主要參數(shù)和意義有：
1）頻率掃描范圍。在頻譜分辨率一定的情況下，掃描頻率范圍越寬，掃描一遍所需的時(shí)間越長(zhǎng)，頻譜上各點(diǎn)的測(cè)試精度越低。如情況允許，應(yīng)盡量使用較小的頻率范圍。
2）中頻分辨帶寬（RBW）。調(diào)整分辨帶寬可達(dá)到兩個(gè)目的：一是提高儀器的選擇性，以便對(duì)頻率相距很近的兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行區(qū)分。二是提高儀器的靈敏度。任何電路都有噪聲，噪聲的幅度與儀器的通頻帶寬成正比，帶寬越寬，噪聲越大，減小儀器的分辨帶寬可以減小儀器本身的噪聲，從而增強(qiáng)對(duì)微弱信號(hào)的檢測(cè)能力。
分辨帶寬一般以3dB帶寬來表示。若測(cè)試信號(hào)帶寬大于通頻帶帶寬，當(dāng)帶寬增加時(shí)，通過中頻放大器的信號(hào)總能量增加，顯示幅度有所增加。若測(cè)試信號(hào)的帶寬小于通頻帶寬，如對(duì)于單根譜線的信號(hào)，不管分辨帶寬怎么變化，顯示信號(hào)的幅度都不會(huì)發(fā)生變化。
3）視頻帶寬（VBW）。視頻帶寬至少要與分辨率帶寬相同，最好為分辨率帶寬的3~5倍。視頻帶寬反映的是測(cè)試接收機(jī)中位于包絡(luò)檢波器和模數(shù)變換器之間的視頻放大器帶寬。
7. 接收機(jī)
[/ol]接收機(jī)實(shí)質(zhì)是一種選頻測(cè)試儀，它能將由傳感器輸入的干擾信號(hào)中預(yù)先設(shè)定的頻率分量以一定通頻帶選擇出來。連續(xù)改變?cè)O(shè)定頻率便能得到信號(hào)的頻譜。
工作原理為：當(dāng)利用接收機(jī)測(cè)試信號(hào)時(shí)，先將儀器調(diào)諧與某個(gè)測(cè)試頻率fi，該頻率經(jīng)輸入衰減器和射頻放大器后進(jìn)入混頻器，與本地振蕩器產(chǎn)生的頻率f1混頻，得到中頻信號(hào)，將中頻信號(hào)送入中頻放大器后由包絡(luò)檢波器進(jìn)行檢波，濾除中頻，得到低頻信號(hào)，對(duì)低頻信號(hào)做進(jìn)一步的加權(quán)檢波，根據(jù)需要選擇檢波器，得到其峰值、有效值、平均值或準(zhǔn)峰值。這些值在屏幕上顯示出來。
接收機(jī)的各部件組成包括：
1）傳感器。由電壓探頭、電流探頭和各類天線等部件組成，可根據(jù)具體測(cè)量的目的，選用不同部件來提取信號(hào)。
2）輸入衰減器。將外部進(jìn)來的過大信號(hào)或干擾電平給予衰減，調(diào)節(jié)衰減量高低來保證接收機(jī)的輸入的電平在接收機(jī)可測(cè)范圍內(nèi)，同時(shí)也避免過電壓或過電流損壞接收機(jī)。
3）校準(zhǔn)信號(hào)源。內(nèi)部校準(zhǔn)信號(hào)源，隨時(shí)對(duì)測(cè)試接收機(jī)的增益加以自我校準(zhǔn)，保證測(cè)量值的準(zhǔn)確。
4）射頻放大器。利用選頻放大的原理，僅選擇所需的測(cè)試信號(hào)進(jìn)入下級(jí)電路，對(duì)外來的各種雜散信號(hào)（包括鏡像頻率信號(hào)、中頻信號(hào)、交調(diào)諧波信號(hào)等）均排除在外。
5）本機(jī)振蕩器。提供一個(gè)頻率穩(wěn)定的高頻振蕩信號(hào)。
6）混頻器。將來自射頻放大器的射頻信號(hào)和來自本機(jī)振蕩器的信號(hào)合成產(chǎn)生一個(gè)差頻信號(hào)輸入到中頻放大器。
7）中頻放大器。中頻放大器的調(diào)諧電路既可提供嚴(yán)格的頻率帶寬，由能獲得較高的增益，因此保證接收機(jī)的總選擇性和整機(jī)靈敏度。
8）檢波器。平均值檢波、峰值檢波、準(zhǔn)峰值檢波等。
8. 接收機(jī)與頻譜儀的區(qū)別
[/ol]1）中頻濾波器帶寬的定義不同。接收機(jī)的中頻帶寬是6dB，頻率分析儀的中頻帶寬是3 dB，從而致使兩種儀器測(cè)試的信號(hào)幅頻特性不一致。
2）檢波器不同。接收機(jī)可對(duì)單一頻率進(jìn)行檢測(cè)。
3）在輸入端對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理的方法不同。頻譜儀的信號(hào)輸入端通常有一組較為簡(jiǎn)單的低通濾波器。接收機(jī)采用對(duì)寬帶信號(hào)具有較強(qiáng)抗干擾能力的預(yù)選器，通常包括一組固定帶通濾波器和一組跟蹤濾波器，以完成對(duì)信號(hào)的預(yù)選。
4）掃頻信號(hào)不同。頻譜儀的掃頻信號(hào)源通常是通過斜波或鋸齒波信號(hào)控制掃頻信號(hào)源實(shí)現(xiàn)，其信號(hào)頻率的變化是連續(xù)的，在預(yù)設(shè)的頻率跨度內(nèi)掃描，獲得期望的混頻輸入信號(hào)。接收機(jī)的頻率掃描是離散的點(diǎn)頻測(cè)試。
9. 功率計(jì)
[/ol]功率計(jì)是用來測(cè)試射頻產(chǎn)品輸出功率最簡(jiǎn)單和快捷的工具。
射頻功率計(jì)由功率傳感器和功率指示器兩部分組成，其中由功率指示器進(jìn)行信號(hào)的放大、轉(zhuǎn)換并直接顯示出測(cè)試值，不同的頻率和功率等級(jí)會(huì)有不同的功率傳感器匹配使用。
按照被測(cè)信號(hào)的不同，可將功率計(jì)分為連續(xù)波功率計(jì)和脈沖峰值功率計(jì)。

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