摘(zhai) 要(yao)：本文主(zhu)要(yao)研究了GTEM 在(zai)輻射EMI 中(zhong)的(de)應用，主要(yao)采用多(duo)項(xiang)式(shi)修(xiu)正方法(fa)對(dui)GTEM 現有(you)的(de)三(san)種(zhong)計(ji)算(suan)方(fang)法(fa)進行修正，通過將(jiang)GTEM 在輻(fu)射EMI 中(zhong)的(de)測量(liang)結果與暗室(shi)進行對(dui)比，大大提高GTEM 小(xiao)室用(yong)於輻射EMI 的(de)測試(shi)精(jing)度。

關鍵(jian)詞(ci)：GTEM 小(xiao)室，EMI 測量(liang)，精(jing)度補(bu)償

1 前言(yan)

1.1 GTEM 的(de)壹(yi)般(ban)應用現代(dai)電子(zi)產品(pin)正向小(xiao)型化(hua)、智(zhi)能(neng)化(hua)發(fa)展(zhan)，開(kai)關器(qi)件(jian)頻(pin)率越(yue)來(lai)越(yue)高，設計(ji)更加(jia)復雜(za)，使設備遭受輻(fu)射電磁幹(gan)擾(rao)問題(ti)日(ri)益加(jia)重，並(bing)且(qie)對(dui)系(xi)統的(de)抗(kang)幹(gan)擾(rao)能力(li)的(de)要(yao)求越(yue)來(lai)越(yue)高。因而(er)，為(wei)了節(jie)省產(chan)品(pin)開(kai)發(fa)費(fei)用(yong)與時間，進行輻射電磁幹(gan)擾(rao)噪(zao)聲測試(shi)研究是(shi)*的(de)。

目前針(zhen)對(dui)電子產(chan)品(pin)輻(fu)射電磁幹(gan)擾(rao)噪(zao)聲測試(shi)的(de)標(biao)準(zhun)測試(shi)方(fang)法(fa)主要(yao)是(shi)指開(kai)闊(kuo)場(chang)測試(shi)以及3m，5m，10m 電(dian)波(bo)暗(an)室測試(shi)。但(dan)是(shi)開(kai)闊(kuo)場(chang)測試(shi)以及3m，5m，10m 電(dian)波(bo)暗(an)室對(dui)場地要(yao)求較高且(qie)造(zao)價昂貴(gui)，壹(yi)般(ban)企業(ye)無(wu)法(fa)承受。利用GTEM 小(xiao)室進行輻射EMI測試(shi)既(ji)能(neng)減(jian)少(shao)測試(shi)費(fei)用(yong)，又(you)能(neng)很好地預(yu)估輻射電磁幹(gan)擾(rao)噪(zao)聲，引(yin)起(qi)了廣泛的(de)關註。

關於GTEM 小(xiao)室用(yong)於輻射電磁幹(gan)擾(rao)測量(liang)的(de)研究方(fang)法(fa)通常計(ji)算(suan)精(jing)度不(bu)高、實現復雜(za)，且(qie)分(fen)析結果常(chang)與標(biao)準(zhun)測試(shi)值(zhi)存在壹(yi)定(ding)差距(ju)，因(yin)此需(xu)要(yao)深(shen)入研究將(jiang)GTEM小(xiao)室的(de)測量(liang)結果對(dui)比3m 電波(bo)暗(an)室的(de)標(biao)準(zhun)檢測結果對(dui)GTEM 小(xiao)室進行校(xiao)準(zhun)，為GTEM 小(xiao)室用(yong)於輻射電磁幹(gan)擾(rao)噪(zao)聲測量(liang)提供(gong)理論(lun)依據(ju)。

1.2 本文對(dui)EMI 的(de)設計(ji)與分析(xi)

針(zhen)對(dui)目前利用GTEM 小(xiao)室進行輻射EMI 測試(shi)時精(jing)度較(jiao)低(di)且(qie)沒(mei)有(you)進行噪(zao)聲源分類(lei)的(de)問題(ti)，本文主(zhu)要(yao)介紹了壹(yi)種(zhong)既適用(yong)於共(gong)模輻射特性為主，又適用(yong)於差模輻射特性為主的(de)的(de)設備的(de)GTEM 測量(liang)結果修(xiu)正方法(fa)。該方(fang)法(fa)通過修(xiu)正現有(you)總功(gong)率(lv)、Wilson、Lee 方(fang)法(fa)，進壹(yi)步(bu)提高了GTEM小(xiao)室測量(liang)輻射EMI 噪(zao)聲精(jing)度。

針(zhen)對(dui)GTEM 小(xiao)室用(yong)於輻射發射的(de)測試(shi)實驗，本文對(dui)共(gong)模模型和(he)差模模型分別進行了測量(liang)校(xiao)準(zhun)實驗，通過采用多(duo)項(xiang)式(shi)修(xiu)正方法(fa)，從而(er)大大提高了GTEM 小(xiao)室用(yong)於輻射EMI 測試(shi)時的(de)測試(shi)結果精(jing)度，為(wei)基於GTEM 輻射EMI 測量(liang)提供(gong)了有(you)效參(can)考(kao)

2 EMI 評(ping)估模(mo)型設計(ji)與分析(xi)

目前主要(yao)有(you)三(san)種(zhong)GTEM 小(xiao)室與遠場(chang)標(biao)準(zhun)測量(liang)的(de)關聯算法(fa), 但(dan)是(shi)目前這三(san)種(zhong)算法(fa)得出的(de)結果與電波(bo)暗(an)室結果進行對(dui)比，精(jing)度較(jiao)低(di)。

2.1 用(yong)於EMI 分析(xi)的(de)GTEM 小(xiao)室模(mo)型(xing)

該GTEM 小(xiao)室是(shi)由蘇州(zhou)泰思(si)特電(dian)子科技有(you)限公(gong)司和(he)江蘇省電(dian)氣(qi)裝備電(dian)磁(ci)兼容(rong)工程(cheng)實驗室(shi)合作(zuo)設計(ji)的(de)，其物(wu)理結構中(zhong)包括(kuo)：上(shang)、下蓋(gai)板，前、後側板，後蓋，芯板，分(fen)布電(dian)阻(zu)面(mian)陣，托架，導(dao)軌, 屏蔽(bi)門(men)，饋源頭，終端(duan)截(jie)角，轉(zhuan)臺(tai)，電源接口(kou)和(he)濾(lv)波(bo)，通風及(ji)屏蔽(bi)設計(ji)等(deng)。GTEM 小(xiao)室外(wai)觀(guan)及(ji)其尺(chi)寸(cun)如 圖1 所(suo)示，其總(zong)長為3 米(mi)，zui大測量(liang)尺寸(cun)為(wei)：30cm×30cm×20cm（L×W×H），

GTEM 小(xiao)室實物如圖2 所(suo)示.

         圖(tu)1 GTEM內部(bu)結構

           圖(tu)2 GTEM小(xiao)室實物

圖(tu)3 GTEM小(xiao)室測量(liang)布置(zhi)

根(gen)據(ju)電壓型驅(qu)動(dong)電路，本文用(yong)壹(yi)個(ge)共(gong)模源和(he)壹(yi)個(ge)差模源進行實驗。為(wei)了有(you)效提(ti)取(qu)GTEM 小(xiao)室所(suo)測該電(dian)路輻射電磁幹(gan)擾(rao)，本文在(zai)實驗中(zhong)采用了羅(luo)德施(shi)瓦茨頻(pin)譜分(fen)析儀(yi)ROHDE&SCHWARZ FSC3。測試(shi)過(guo)程(cheng)中(zhong)，頻(pin)譜儀(yi)頻(pin)譜測試(shi)範(fan)圍設置(zhi)為30 MHz~1 GHz，根(gen)據(ju)三(san)種(zhong)不(bu)同(tong)算法(fa)得到(dao)等效3 m 法(fa)電波(bo)暗(an)室中(zhong)的(de)測量(liang)結果，並(bing)將這壹(yi)結果與3 m 電波(bo)暗(an)室中(zhong)的(de)標(biao)準(zhun)測試(shi)結果進行比較。

2.2 總(zong)功(gong)率(lv)算(suan)法(fa)

根(gen)據(ju)該輻(fu)射體在GTEM 小(xiao)室中(zhong)的(de)總輻射功(gong)率(lv)(2-1)，可(ke)得到(dao)其在(zai)等(deng)效遠(yuan)場(chang)的(de)zui大輻射場強：

計(ji)因(yin)此可(ke)得到(dao)GTEM 小(xiao)室等(deng)效遠(yuan)場(chang)測量(liang)結果，與標(biao)準(zhun)測量(liang)值進行比較，所得結果如圖4、圖(tu)5 所示(shi)。其中(zhong)圖4 為(wei)共(gong)模模型的(de)總功(gong)率(lv)算(suan)法(fa)結果與暗室(shi)結果對(dui)比，圖5為(wei)差模模型的(de)總功(gong)率(lv)算(suan)法(fa)結果與暗室(shi)結果對(dui)比，從圖(tu)中(zhong)我們(men)可(ke)以看出這(zhe)兩個(ge)結果的(de)大致趨勢(shi)是(shi)相同(tong)的(de)，但(dan)是(shi)幅(fu)值(zhi)上相差20-30dB 左右，其精(jing)度還有(you)很大的(de)提升空(kong)間(jian)。

圖(tu)4 共(gong)模模型總(zong)功(gong)率(lv)算(suan)法(fa)結果和(he)暗(an)室(shi)結果對(dui)比

圖(tu)5 差模模型總功(gong)率(lv)算(suan)法(fa)結果和(he)暗(an)室(shi)結果對(dui)比

2.3 Wilson 算(suan)法(fa)

 根(gen)據(ju)頻(pin)譜分(fen)析儀(yi)測得的(de)電壓值可(ke)計(ji)算(suan)GTEM 小(xiao)室端(duan)口(kou)輸出功(gong)率(lv)，而(er)GTEM 小(xiao)室的(de)輸出功(gong)率(lv)可(ke)以由輻射體的(de)等效電(dian)偶極矩(ju)和(he)磁(ci)偶極矩(ju)表(biao)示(shi)。不(bu)考慮(lv)輻(fu)射電場或(huo)磁(ci)場

的(de)相位，該輻(fu)射體在GTEM 小(xiao)室的(de)測量(liang)結果轉(zhuan)換(huan)成(cheng)等效遠(yuan)場(chang)輻射電磁場(chang)在(zai)x, y, z 三(san)個(ge)方(fang)向上的(de)分量(liang)為：

r 為(wei)測試(shi)距(ju)離，k0 =2π/λ 為波(bo)數即(ji)電磁(ci)波(bo)傳(chuan)播單(dan)位長度所(suo)引(yin)起(qi)的(de)相位變(bian)化(hua),η0=120πΩ=377Ω 為自由空(kong)間(jian)波(bo)阻(zu)抗(kang)。 由這種(zhong)算法(fa)可(ke)得到(dao)GTEM 小(xiao)室等(deng)效遠(yuan)場(chang)測量(liang)結果，與暗室(shi)結果進行比較，所得結果如圖6、圖(tu)7 所示(shi)。其中(zhong)圖6 為(wei)共(gong)模模型的(de)總功(gong)率(lv)算(suan)法(fa)結果與暗室(shi)結果對(dui)比，圖7 為(wei)差模模型的(de)總功(gong)率(lv)算(suan)法(fa)結果與暗室(shi)結果對(dui)比，從圖(tu)中(zhong)我們(men)可(ke)以看出這(zhe)兩個(ge)結果的(de)大致趨勢(shi)是(shi)相同(tong)的(de)，但(dan)是(shi)幅(fu)值(zhi)上相差20dB 左右，其精(jing)度還有(you)很大的(de)提升空(kong)間(jian)。

圖(tu)6 共(gong)模模型wilson算(suan)法(fa)與暗室(shi)結果對(dui)比

圖(tu)7 共(gong)模模型wilson算(suan)法(fa)與暗室(shi)結果對(dui)比

2.4 Lee 算(suan)法(fa)

該算(suan)法(fa)給出了同(tong)壹(yi)輻(fu)射體在GTEM 小(xiao)室的(de)輸出電(dian)壓與它在(zai)等效開(kai)闊(kuo)場(chang)或(huo)半(ban)暗室的(de)輻射遠場關系(xi)的(de)直(zhi)接計(ji)算(suan)公(gong)式(shi)，其在(zai)Wilson 法(fa)的(de)基礎上考(kao)慮(lv)了輻(fu)射體等效電(dian)偶極矩(ju)和(he)磁(ci)偶極矩(ju)的(de)相位, 為(wei)此要(yao)求輻射體在GTEM 小(xiao)室中(zhong)測試(shi)時在每(mei)種(zhong)位置(zhi)上要(yao)旋(xuan)轉(zhuan)5 個(ge)角度，以獲得共(gong)15 個GTEM 小(xiao)室輸出端(duan)口(kou)電壓數據(ju)。通過其方(fang)法(fa)，水平極(ji)化(hua)電場(chang)可(ke)表(biao)示(shi)為：電(dian)場可(ke)表(biao)示(shi)為：

從(cong)電波(bo)暗(an)室結果和(he)GTEM 小(xiao)室結果的(de)對(dui)比（如圖8、圖(tu)9）可(ke)以看出，GTEM 小(xiao)室所(suo)得的(de)電場值隨頻(pin)率的(de)變化趨勢(shi)與標(biao)準(zhun)檢測結果壹(yi)致(zhi)，其中(zhong)圖8 為(wei)共(gong)模模型的(de)總功(gong)率(lv)算(suan)法(fa)結果與暗室(shi)結果對(dui)比，圖9 為(wei)差模模型的(de)總功(gong)率(lv)算(suan)法(fa)結果與暗室(shi)結果對(dui)比，雖然(ran)較前兩種(zhong)算法(fa)來說(shuo)，GTEM 結果更加(jia)接近(jin)於暗室(shi)結果了，但(dan)是(shi)相對(dui)暗室結果來(lai)說(shuo)還是(shi)有(you)10-20dB 的(de)誤差，因此可(ke)以采用補(bu)償方(fang)法(fa)對(dui)GTEM 小(xiao)室進行校(xiao)準(zhun)。

 圖(tu)8 共(gong)模模型Lee算(suan)法(fa)結果與暗室(shi)結果對(dui)比

圖(tu)9 差模模型 Lee 算法(fa)結果與暗室(shi)結果對(dui)比

3 多(duo)項(xiang)式(shi)修(xiu)正法(fa)

多(duo)項(xiang)式(shi)修(xiu)正法(fa)是(shi)指將GTEM 小(xiao)室結果與電波(bo)暗(an)室結果對(dui)應頻(pin)點數據(ju)極差求和(he)取(qu)平(ping)均(jun)（記(ji)為(wei)S’）後補(bu)償到(dao)GTEM 小(xiao)室結果上(shang)。公(gong)式(shi)為(wei)：

xi 是(shi)各(ge)頻(pin)點下電(dian)波(bo)暗(an)室測試(shi)結果，XGTEMi 是(shi)對(dui)應頻(pin)率點GTEM 小(xiao)室測試(shi)結果，A 為(wei)(a0, a1, ...,am) ；x 為GTEM 小(xiao)室測得的(de)輻射電場值(zhi)；Ei 為(wei)該模(mo)型計(ji)算(suan)的(de)GTEM 小(xiao)室等(deng)效遠(yuan)場(chang)場強(qiang)值(zhi)；ak 為待(dai)定(ding)系(xi)數，由GTEM小(xiao)室測量(liang)值xi 與標(biao)準(zhun)測量(liang)值yi 共(gong)同(tong)確定(ding)。

4 實驗結果

4.1 共(gong)模模型測量(liang)結果對(dui)比

采用多(duo)項(xiang)式(shi)修(xiu)正方法(fa)對(dui)共(gong)模模型進行校(xiao)準(zhun)之後，得到(dao)了三(san)種(zhong)算法(fa)新(xin)的(de)結果，將(jiang)每(mei)種(zhong)算法(fa)的(de)結果再與暗室(shi)結果進行對(dui)比，結果分(fen)別如圖10、圖(tu)11、圖12 所(suo)示(shi)。從(cong)三(san)幅(fu)圖(tu)中(zhong)我們(men)可(ke)以看出，經(jing)過校(xiao)準(zhun)後的(de)輻射噪(zao)聲頻(pin)譜圖(tu)與3m 電波(bo)暗(an)室中(zhong)的(de)標(biao)準(zhun)頻(pin)譜圖(tu)的(de)變化趨勢(shi)以及數值大小(xiao)基本壹(yi)致(zhi)，校(xiao)準(zhun)後使得GTEM 小(xiao)室的(de)測試(shi)結果與標(biao)準(zhun)結果的(de)吻(wen)合程(cheng)度(du)大大提高

　　圖(tu)10 共(gong)模模型總(zong)功(gong)率(lv)算(suan)法(fa)改進方法(fa)結果

圖(tu)11 差模模型Wilson算法(fa)改進方法(fa)結果

 圖(tu)12 共(gong)模模型Lee算(suan)法(fa)改進方法(fa)結果

 圖(tu)13 差模模型總功(gong)率(lv)算(suan)法(fa)改進方法(fa)結果

 圖(tu)14 差模模型Wilson算法(fa)改進方法(fa)結果

 圖(tu)15 差模模型Lee算法(fa)改進方法(fa)結果

4.2 差模模型測量(liang)結果對(dui)比

差模模型的(de)測量(liang)經過(guo)校(xiao)準(zhun)後的(de)輻射噪(zao)聲頻(pin)譜圖(tu)與3m 電波(bo)暗(an)室中(zhong)的(de)標(biao)準(zhun)頻(pin)譜圖(tu)的(de)變化趨勢(shi)以及數值大小(xiao)也(ye)基本壹(yi)致(zhi)，校(xiao)準(zhun)後使得GTEM 小(xiao)室的(de)測試(shi)結果與標(biao)準(zhun)結果的(de)吻(wen)合程(cheng)度(du)大大提高。采用多(duo)項(xiang)式(shi)修(xiu)正方法(fa)對(dui)共(gong)模模型進行校(xiao)準(zhun)之後，得到(dao)的(de)三(san)種(zhong)算法(fa)新(xin)的(de)結果與暗室(shi)結果進行對(dui)比，結果分(fen)別如圖13、圖(tu)14、圖15 所(suo)示(shi)。

5 總(zong)結

本文選(xuan)取(qu)了多(duo)項(xiang)式(shi)精(jing)度校(xiao)準(zhun)方法(fa)對(dui)GTEM 小(xiao)室的(de)輻射噪(zao)聲測量(liang)結果進行修正，並且(qie)對(dui)於共(gong)模為主的(de)輻射源和(he)對(dui)於差模為主的(de)輻射源修正效果(guo)都很(hen)明(ming)顯(xian)，GTEM 測量(liang)數據(ju)進行修正後，對(dui)於輻射電場曲線(xian)的(de)描述更加(jia)準(zhun)確。從(cong)實驗結果對(dui)比來看(kan)，在(zai)進行精(jing)度校(xiao)準(zhun)值之(zhi)後，在低(di)頻(pin)段（30MHz-150MHz）的(de)改進效果(guo)較(jiao)差，精(jing)度的(de)提高並不(bu)明(ming)顯(xian)。但(dan)是(shi)在(zai)高頻(pin)段（150MHz-1GHz）的(de)改進效果(guo)較(jiao)好，與暗室(shi)結果的(de)趨勢(shi)和(he)幅(fu)值(zhi)都很(hen)接近(jin)。

實驗結果表(biao)明(ming)，校(xiao)準(zhun)後的(de)GTEM小(xiao)室測量(liang)結果精(jing)度明(ming)顯(xian)提(ti)高，為GTEM 小(xiao)室用(yong)於輻射電磁幹(gan)擾(rao)噪(zao)聲測試(shi)提(ti)供(gong)理論(lun)依據(ju)。

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