1.10 电磁抗扰度测量的基本原理和方法
抗扰度测量通常是用对EUT的干扰效应已经达到某一规定水平来判断的。通过对EUT施加有用试验信号和无用试验信号的方法来进行。如图1-11所示,表示所有抗扰度测量方法所依据的基本原理框图。
图1-11 抗扰度测量基本原理框图
其中,有用信号是使EUT保持在某种正常工作状态的信号,如使彩色电视机正常工作的彩条信号和伴音信号;无用信号是指抗扰度标准规定的干扰信号,可以是连续波信号、脉冲信号、电磁场或电源的变化;耦合途径可以是线缆上的电压、电流的耦合,也可以是空间辐射场的耦合。对EUT性能的评定有功能上的、性能参数上的,也有主观听觉和视觉上的。
EUT的布置应模拟正常工作状态。随着严酷度的增加而逐渐加大无用信号,直到检测到所规定的性能下降或施加的无用信号达到了规定的抗扰度电平为止,两者取低者。
可以用直接辐射或电流/电压注入法来施加无用信号。大多数情况下,为了全面评价EUT的抗扰度,直接辐射和电流/电压注入技术都需要采用。虽然大多在30MHz以上,可以采用直接辐射试验法,但在低于150MHz的频率范围,注入法却是很有效的。直接辐射试验可以用天线发射场强,由EUT截获场强的方法来进行。在某些情况下,对于高度小于1m的EUT,“有界”场是很有效的,如TEM室、带状线天线和混响室等,其优点是占用场地小,容易产生较高的场强。
1.10.1 性能降低客观评价方法
可以通过监测电压、电流、特定的信号和音频检波电平等方法来对EUT的抗扰度做出客观评价。这些电信号可以采用模拟或数字记录技术来记录。
如图1-12所示,是以电视接收机AM(调幅)射频干扰抗扰度试验作为这种性能降低的客观评价的一个实例。
首先将彩条图像和1kHz伴音信号施加于电视机,产生一个被测的1kHz有用音频信号。调整电视机,使这个音频信号达到所需要的电平。然后,关断调制或音频试验信号以去除伴音信号,再施加干扰信号,并调节其电平大小,以便获得一个规定电平的无用音频信号。这个无用音频信号电平即为EUT有关试验频率上的抗扰度的量度。
1—无用信号发生器G1;2—有用信号发生器G2;3—负载电阻RL;4—低通滤波器;
5—音频电压表(含有符号CCIR—468推荐的加权网络);6—耦合网络;7—衰减器;
8—匹配和/或平衡网络;9—受试设备;10—低通滤波器(用于防止无用信号的谐波影响测量结果)
图1-12 用于电视接收机输入抗扰度测量的测量装置
1.10.2 性能降低主观评价方法
对于那些具有图像或声音或两者功能兼有的EUT(如电视机),其抗扰度的主观评价是对其采用监测其图像和/或声音的性能降低来进行的。这种方法与客观评价所用方法的不同之处在于,不采用模拟或数字形式去直接记录特定的电信号或类似的信号和电,即不用可计量术语精确地表达性能降低,而是用人的感觉术语来表述性能降低,如人对烦扰效应的听觉或视觉的感受。这些无用抗扰度信号与进行客观抗扰度评价测量时所用的无用信号相同或类似。
以电视机为例,就图像干扰来说,有用试验信号产生一个标准图像而无用信号产生一个性能降低的图像。这种性能降低可以有多种形式,如图像重叠、同步骚扰、几何失真、图像对比度或色彩的损失等。
采用性能降低主观评价方法需要规定构成性能降低的准则,而且必须规定做出主观评价所依据的工作状态。
首先,向电视机施加有用信号。调节电视机的控制器以便获得一个具有正常亮度、对比度和色彩饱和度的图像。然后,另外再施加一个无用信号,并调节它的电平,以获得一个和人观看图像画面时所感受一样的性能降低图像。这个电平即为该电视机在有关的试验频率上抗扰度的量度。
1.10.3 限值测量法
测量抗扰度可能并不需要测量实际的抗扰度电平,如知道EUT是否满足限值就足够了。可将无用信号保持在某个限值电平上(而不是在每个试验频率上进行调节),并在整个试验范围内进行频率扫描。如果在任何时刻,无论是客观上还是主观上均未观察到性能降低,则认为EUT满足该限值。这种方法通常被称为“合格/不合格”试验法。在符合性检验过程中,“合格/不合格”试验法是最常用的方法。
1.10.4 抗扰性能降低分类及试验结果判别
要制定合理的抗扰度判别准则就需要定义什么是性能降低。下面给出这样一组性能累进降低的建议。
A没有降低:设备符合设计规范。
此类判别准则适用于那些敏感的保健设备和安全设备,以及那些对众多消费者有影响的服务设施。也可作为一些关键性生产过程或设备运行的抗扰度准则。
B明显降低:在这种情况下,性能已经受到了电磁骚扰的影响。出现一些明显性能降低的现象,如视频和音频电路噪声增大,控制电路信噪比减少,数字系统的误码率接近系统允许的最大承受力,或有烦人的音频和视频骚扰。此时电子产品/设备无须操作者介入即可继续使用。
这种性能降低通常用于大量生产的产品。当去除抗扰度信号时,性能降低现象随即消失。
C严重降低:这一类别的产品将不能够连续满意地工作。为了排除这种性能降低,现场工程人员或用户服务人员在现场要花费相当长的时间找出并解决问题。
这一类别的抗扰度电平,应被设定在极偶然的情况下才会出现性能严重降低的水平上。如系统闭锁、复位、其他的存储修改,此时电子产品/设备需要操作人员介入才能够恢复其特定的运行状态。
D失效/完全丧失工作能力:这是最严重的性能降低类别。此时,产品完全失效并且不能重新恢复使用。最终会发生机械损坏,不能现场修复。
此时,为了增加设备的抗扰度电平,就急需重新设计来更换整个设备。对用户的服务可能要不定期地暂停,暂停时间取决于制造商生产出满意替代品的能力。
符合A的产品,试验结果应判为合格。这意味着产品在整个试验过程中功能正常,性能指标符合技术要求。
符合B的产品,试验结果取决于其产品标准、产品使用说明书或试验大纲的规定,认为某些影响是不重要的,因而也可以判为合格。
符合C的产品,试验结果除了特殊情况且不会造成危害以外,多数判为不合格。
符合D的产品判为不合格。
符合B和C评判标准的产品试验报告中应写明B类或C类评判依据。符合B类评判标准的产品应记录其丧失功能的时间。
性能降低状态的判别准则在产品(簇)EMC标准中规定,不同标准要求并不完全一致。