TEM小室在電磁兼容檢測中的應(yīng)用之一：現(xiàn)狀

隨著電磁兼容檢測技術(shù)的發(fā)展和提高，人們正針對(duì)不同的電子電器產(chǎn)品尋求更為簡單便捷的檢測方法，尤其對(duì)于小型的電子產(chǎn)品，如：電動(dòng)玩具、集成電路(PCB板)、汽車電子零部件等。

電磁兼容性的測量手段主要是由測試場地和測試儀器組成。常規(guī)的電磁兼容檢測方法有屏蔽室法、開闊場法、電波暗室法等。

開闊場：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求通常測試場地成橢圓形，長軸是焦距的兩倍，短軸是焦距的倍，發(fā)射與接收天線分別置橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn)上。兩個(gè)焦點(diǎn)的距離即是所要求的測量距離，根據(jù)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)可分為3米、10米和30米。我國現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)大多數(shù)規(guī)定3米法測量，美國的FCC標(biāo)準(zhǔn)、英國的VDE標(biāo)準(zhǔn)要求10米法測量。開闊場一般選擇遠(yuǎn)離市區(qū)、電磁環(huán)境較好的地方建造，但這給建造、試驗(yàn)、生活管理等帶來了諸多不便，并且維修維護(hù)成本較高。

       屏蔽室：在EMC測試中，屏蔽室能提供環(huán)境電平低而恒定的電磁環(huán)境，它為測量精度的提高，測量的可靠性和重復(fù)性的改善帶來了較大的潛力。但是由于被測設(shè)備在屏蔽室中產(chǎn)生的干擾信號(hào)通過屏蔽室的六個(gè)面產(chǎn)生無規(guī)則的漫反射，特別是在輻射發(fā)射測量和輻射敏感度測量中表現(xiàn)更嚴(yán)重，導(dǎo)致在屏蔽室內(nèi)形成駐波而產(chǎn)生較大的測量誤差。

電波暗室：通常所說的電波暗室在結(jié)構(gòu)上大都由屏蔽室和吸波材料兩部分組成。在工程應(yīng)用中又分全電波暗室(fully anechoic chamber)( 六面裝有吸波材料)和半電波暗室(semi anechoic chamber)( 地面為金屬反射面)

全電波暗室可充當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)天線的校準(zhǔn)場地，半電波暗室可作為EMC試驗(yàn)場地。電波暗室的主要性能指標(biāo)有“靜區(qū)”、“工作頻率范圍”等六個(gè)（靜區(qū)是指射頻吸波室內(nèi)受反射干擾薄弱的區(qū)域）。但建造電波暗室的成本、難度均相當(dāng)高，因?yàn)榘凳业墓ぷ黝l率的下限取決于暗室的寬度和吸收材料的長度、上限取決于暗室的長度和所充許的靜區(qū)的Min截面積。且由于吸波材料的低頻特性等原因，總的測試誤差有時(shí)高達(dá)幾十分貝，造價(jià)需幾百萬元。

由于開闊場地、屏蔽室和電波暗室的諸多缺點(diǎn)和不足，1974年美國國家標(biāo)準(zhǔn)局(NBS)的專家首先系統(tǒng)地論述了橫電磁波傳輸小室（簡稱TEM小室Transverse Electromagnetic Transmission Cell），其外形為上下兩個(gè)對(duì)稱梯形。橫電磁波傳輸小室具有結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、檢測方法簡便等優(yōu)點(diǎn)，其主要缺點(diǎn)是可用頻率上限與可用空間存在矛盾。標(biāo)準(zhǔn)TEM小室的測量尺寸大約限定在設(shè)計(jì)的Min工作波長的四分之一范圍，但對(duì)于小尺寸的被測件，可以滿足測試的要求和技術(shù)指標(biāo)。

TEM小室在電磁兼容檢測中的應(yīng)用之二：TEM小室結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

標(biāo)準(zhǔn)TEM小室經(jīng)常稱之為CRAWFORD室（參見圖1）。它是一個(gè)矩形雙導(dǎo)體傳輸線結(jié)構(gòu)。被測件EUT被安置在它的中隔板。TEM室的導(dǎo)體兩端被削制成錐形。傳輸線是閉合的，雖然它沒有對(duì)稱軸，但經(jīng)常被稱之為同軸的。TEM小室有一個(gè)輸入測量端口和一個(gè)輸出測量端口，它的錐形端經(jīng)過中段的過渡與50Ω端口同軸連接器相匹配。TEM小室有一個(gè)自由場所產(chǎn)生的高階的模所決定的有限帶寬。在敏感度/抗擾度試驗(yàn)中，EUT的Max高度不**制了場均勻度，而且還改變了EUT對(duì)室的耦合方式。在一個(gè)TEM小室中可以用來進(jìn)行抗擾度試驗(yàn)的近似m容積是：0.333乘以中隔板和上部表面的距離后的積再與0.333乘以TEM室寬度的積相乘，而且這個(gè)結(jié)果幾乎還可以推至0.5X0.5。在一個(gè)典型的TEM小室中，它仍可能保持并獲得一個(gè)±1dB的場均勻度。

圖1 TEM小室結(jié)構(gòu)

TEM小室在電磁兼容檢測中的應(yīng)用之三： TEM小室輻射抗擾度測試

TEM類型的室是為了進(jìn)行輻射敏感度的試驗(yàn)，同時(shí)成本上又較為經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)的發(fā)展起來的。TEM小室法輻射抗擾度測試示意圖如圖2。
 

圖2 TEM小室法輻射抗擾度測試示意圖
 

TEM小室的輸入端接信號(hào)源和功率放大器，另一端接50Ω的匹配負(fù)載，在小室內(nèi)腔就可以形成高強(qiáng)度的電磁場，適合用來進(jìn)行電磁抗擾度的測試。同時(shí)，在小室的接口板處還可接出監(jiān)測設(shè)備，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測被測件EUT的工作狀態(tài)。采用TEM小室法進(jìn)行輻射抗擾度的測試，在其頻率范圍試驗(yàn)水平可高達(dá)400V/m。

TEM小室在電磁兼容檢測中的應(yīng)用之四：TEM小室輻射騷擾測試

現(xiàn)在TEM小室也可以用來測量來自被測件EUT或集成電路PCB的輻射發(fā)射。TEM小室法輻射騷擾測試示意圖如圖3。

圖3 TEM小室法輻射發(fā)射測試示意圖

源于被測件EUT的發(fā)射場通過小室的發(fā)射模進(jìn)行耦合，并以此在室的一個(gè)端口耦合到一個(gè)電壓。用TEM小室進(jìn)行輻射騷擾測量的優(yōu)點(diǎn)：由于它是在一個(gè)屏蔽室內(nèi)進(jìn)行的，因此把可能感應(yīng)到的環(huán)境電壓降到了極低的水平，一般地講也就是測量設(shè)備的本底噪聲。

圖4 TEM小室本底噪聲

由圖4可知，TEM小室本底噪聲至少低于限值20dB，遠(yuǎn)大于6dB的背景測試要求。目前，已有大眾汽車企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TL965：2004開始采用TEM小室法進(jìn)行汽車電子零部件輻射騷擾的測試。

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