電磁測試場地和測試設(shè)備[20241121]

1. 開闊場
(Open Area Test Site，OATS)
[/ol]開闊場是指在露天測試現(xiàn)場中進(jìn)行測試。
利用開闊場對(duì)于30MHz~1GHz高頻電磁場的輻射和接收測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，雖然開闊場可獲得良好的地面?zhèn)鲗?dǎo)率，但開闊場所占面積是有限的，因此可能造成發(fā)射天線和接收天線之間的相位差。發(fā)射測試中，開闊場地和使用半電波暗室相同。
國際無線電干擾委員會(huì)（CISPR）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定開闊場應(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)場地。理想的開闊場地面具有良好的導(dǎo)電性，面積無限大。

開闊場的場地規(guī)劃如上圖：“CISPR橢圓”區(qū)的長軸為R的兩倍，短軸是R的√3倍。實(shí)際場地還應(yīng)提供用于測試區(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，從而模擬開闊場的測試條件，主要進(jìn)行1GHz以下的輻射騷擾場強(qiáng)測試。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)射和接收測試中，測試精度高。
由于半電波暗室的測試環(huán)境需模擬開闊試驗(yàn)場地的電磁波傳播條件，因此暗室的尺寸以開闊場的結(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以上的噪聲測量、靈敏度分析以及輻射抗擾度測試。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. 測試天線
[/ol]對(duì)于天線類型的選擇主要取決于需要測試的頻率范圍和場強(qiáng)類型（電場或磁場）。當(dāng)將天線連接到測試接收機(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，頻譜上各點(diǎn)的測試精度越低。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)的檢測能力。
分辨帶寬一般以3dB帶寬來表示。若測試信號(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)測試信號(hào)時(shí)，先將儀器調(diào)諧與某個(gè)測試頻率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)測試接收機(jī)的增益加以自我校準(zhǔn)，保證測量值的準(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。
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)頻測試。
9. 功率計(jì)
[/ol]功率計(jì)是用來測試射頻產(chǎn)品輸出功率最簡單和快捷的工具。
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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