CN101561481A - 高频电场探头的校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高频电场探头的校准方法，它包括电波暗室，电磁干扰(EMI)滤波器，射频信号发生器，功率放大器，发射天线，垂直和水平极化或各向同性场强监视天线，记录功率电平的辅助设备，其方法是：在屏蔽电磁场的电波暗室内，通过射频信号发生器发射一种特定幅值、特定频率的电磁场，同时将待校准探头和辅助设备按一定方式摆放，通过对比产生的场值和待测电场探头的读数，达到对高频电场探头进行校准。
Description
技术领域
本发明属于电磁兼容领域，具体地讲是一种小尺寸高频电场探头的校准方法。
背景技术
电磁辐射以某种方式影响大多数的电子设备。如维修和保安人员操作着的小型手持无线电收发机、固定的无线电广播、电视台的发射机、车载无线电发射机和各种工业电磁源均会频繁地产生这种辐射。除了有意产生的电磁能以外，还有些设备产生杂散辐射，例如电焊机、晶闸管整流器、荧光灯、感性负载的开关操作等等。这种干扰在大多数情况下表现为传导干扰。
在生活环境中这种高频电磁场经常存在，随着生活质量及人们健康意识的增强，生活中的高频电磁场越来越受到人们的关注，要求测量高频电磁场的工作逐年递增。对于高频电磁场，没有先进的仪器，场强很难测量，也很难用经典公式或方程式来计算，因为周围建筑物和邻近的其他设备的影响会使电磁波反射和失真。校准高频电磁场测量探头所需要的仪器和环境非常严格，建立一套小尺寸高频电场探头的校准方法非常有必要。
发明内容
本发明的目的是在屏蔽电磁场的电波暗室内，通过信号发生装置发射一种特定幅值、特定频率的电磁场，同时将待校准探头和辅助设备按一定方式摆放，对探头进行校准的高频电场探头的校准方法，以解决现有高频电场探头校准方法空缺的问题。
为了实现上述目的，本发明所用试验设备包括：
电波暗室：尺寸能维持相对于待校准探头来说具有足够空间的均匀场域，局部安装一些吸收材料可以使室内的反射减弱；
电磁干扰(EMI)滤波器：应注意确保滤波器在连接线路上不致引起谐振效应；
射频信号发生器：能够覆盖所有感兴趣的频带，并能被IkHz的正弦波进行幅度调制，调幅深度80％，应具有以慢于1.5×10-3十倍频程/s的自动扫描功能，如带有频率合成器，则应具有频率步进和延时的程控功能，也应具有手动设置功能；
为了避免谐波对作为监视用的接收信号设备造成干扰，有必要采用低通或带通滤波器；
功率放大器：放大信号(调制的或米调制的)并提供天线输出所需的场强电平，放大器产生的谐波和失真电平应比载波电平至少低15dB；
发射天线：能够满足频率特性要求的双锥形、对数周期或其他线性极化天线系统；
垂直和水平极化或各向同性场强监视天线：采用总长度约为0.1m或更短的偶极子，其置于被测场强中的前置增益和光电转换装置具有足够的抗扰度，另配有一根与室外指示器相连的光纤电缆，还需采用充分滤波的信号连接；
记录功率电平的辅助设备：用于记录试验规定场强所需的功率电平和控制产生试验场强的电平；
试验的布置包括：
试验布线应按待校准探头规程进行，探头应放置在一个8m高的绝缘试验台上，使用非导体支撑物可防止受试设备的偶然接地和场的畸变。为了保证不出现场的畸变，支撑体应为非导体，而不是绝缘层包裹的金属构架，根据待校准探头相关的安装说明连接电源和信号线。
如果对校准探头的进、出线没有规定，则使用非屏蔽平行导线。
从待校准探头引出的连线暴露在电磁场中的距离为1m(具体布置见图1)。
试验程序为：
待校准探头应在其规定温度和相对湿度情况下进行试验。首先采用标准探头对整套布置发生的场进行校准(具体布置见图2，均匀域的尺寸见图3)，然后将待校准探头放置在试验场内的固定处，读取探头测量到的电磁场值，对探头进行校准。
附图说明
图1为本发明典型试验设施布置图。
图2为本发明场校准的布置图。
图3为本发明场校准均匀域的尺寸。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，但该实施例不应理解为对本实用新型的限制。
本发明所用试验设备包括：
电波暗室：具有合适的尺寸，能维持相对于受试设备(EUT)来说具有足够空间的均匀场域。局部安装一些吸收材料可以使室内的反射减弱。
电磁干扰(EMI)滤波器：应注意确保滤波器在连接线路上不致引起谐振效应
射频信号发生器；能够覆盖所有感兴趣的频带，并能被IkHz的正弦波进行幅度调制，调幅深度80％。应具有以慢于1.5×10-3十倍频程/s的自动扫描功能，如带有频率合成器，则应具有频率步进和延时的程控功能，也应具有手动设置功能。
为了避免谐波对作为监视用的接收信号设备造成干扰，有必要采用低通或带通滤波器.
功率放大器：放大信号(调制的或米调制的)并提供天线输出所需的场强电平。放大器产生的谐波和失真电平应比载波电平至少低15dB
发射天线：能够满足频率特性要求的双锥形、对数周期或其他线性极化天线系统。
垂直和水平极化或各向同性场强监视天线：采用总长度约为0.1m或更短的偶极子，其置于被测场强中的前置增益和光电转换装置具有足够的抗扰度，另配有一根与室外指示器相连的光纤电缆，还需采用充分滤波的信号连接。
记录功率电平的辅助设备：用于记录试验规定场强所需的功率电平和控制产生试验场强的电平。
试验布线应按待校准探头规程进行。探头应放置在一个8m高的绝缘试验台上。使用非导体支撑物可防止受试设备的偶然接地和场的畸变。为了保证不出现场的畸变，支撑体应为非导体，而不是绝缘层包裹的金属构架，根据待校准探头相关的安装说明连接电源和信号线。
如果对校准探头的进、出线没有规定，则使用非屏蔽平行导线。
从待校准探头引出的连线暴露在电磁场中的距离为1m(具体布置见图1)。
首先对整套设备发射的场进行校准，校准场的目的是为了确保试验样品周围的场是充分均匀的，以保证试验结果的有效性在校准过程中，不进行调制，以保证传感器指示正常。
“均匀域”的概念(见图3)是一个假想场的垂直平面，在该平面中场的变化令人满意地小。该均匀域尺寸为1.5m×1.5m，若待校准探头及其连线可以被置于一个较小的面积中目在该面积中可以受到充分地照射，则均匀域尺寸可以小于该尺寸。在布置试验时，应使待测探头受照射的面与均匀域的垂直平面重合。
由于靠近参考地平面不可能建立一个均匀场，所以校准的区域设在离参考地平面上方不低于0.8m处，待校准探头也尽可能置于同样的高度上。
发射天线的放置距离应能使1.5mx1.5m的均匀域处于发射场的主波瓣宽度之内，场探头应至少距离场的发射天线1m以上，待校准探头与天线之间距离最好为3m这个距离是指双锥天线的中心或对数周期天线的顶端到待校准探头表面的距离。
在规定的区域内75％的表面上场的幅值在标称值的-0dB～+6dB范围内，即认为该场是均匀的。(即若测量16个点中至少有12个点在容差范围内)。
-0dB-+6dB作为容差范围，是为确保场强不会降到标称值以下。6dB容差被认为是在实际测量设施中可实现的最小范围。
校准程序如下：
a)将场探头置于方格中16个点性的任意一点上(见图3)；
b)向发射天线馈入能发送3V/m至10V/m场强的正向功率，并同时记录两种读数(功率和场强)；
c)用同样的发送功率，测量并记录其他15个点的场强；
d)分析全部16个点的结果，剔除25％偏差较大的数据(即16个中的4个)；
e)保留点的场强应在
偏差之内(GB/′r 17626.3-1998)；
f)在保留点中，定出最低场强的位置作为参考(确保在-0dB～+6dB偏差之内即满足要求)；
g)从输入功率和场强的关系可推算出所需试验场强必须发送的功率(如在一给定点1mW功率产生的场强为0.5V/m，则36mW功率产生的场强为3V/m)，这些应予以记录；
h)在垂直极化与水平极化下，都要以不大于起始频率1000的步长重复本章中程序a)～g)。
如果所有受试设备的各个面(包括连接电缆)都能全部处于“均匀域”中，则这一校准是有效的。
在试验中应该使用校准场的天线和电缆，因为使用相同的电缆和天线，就与电缆损耗和产生场的天线系数无关了。产生场的天线和电缆的确切位置应记录下来，因为位置发生很小的变化，都会对场产生很大的影响，试验中应采用同一位置。
校准待测探头前，应该用标准场探头再次在校准方格某一节点上检验所建立的场强强度，产生场的天线和电缆的位置应与校准时一致，测量达到校准场强所需的正向功率，应与校准均匀域时记录一致。抽检应在80Mhz～1000MHz频率范围内对校准方格上的一些节点以水平和垂直两种极化方式进行。
对校准场验证后可以运用校准中获得的数据产生试验场，然后将待测探头放置在试验场内的固定处，对探头进行校准。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (9)
1、一种高频电场探头的校准方法，它包括电波暗室，电磁干扰(EMI)滤波器，射频信号发生器，功率放大器，发射天线，垂直和水平极化或各向同性场强监视天线，记录功率电平的辅助设备，其方法是：在屏蔽电磁场的电波暗室内，通过射频信号发生器发射一种特定幅值、特定频率的电磁场，同时将待校准探头和辅助设备按一定方式摆放，通过对比产生的场值和待测电场探头的读数，达到对高频电场探头进行校准。
2、如权利要求1所述的高频电场探头的校准方法，其特征在于：电波暗室的尺寸能维持相对于待校准探头来说具有足够空间的均匀场域，局部安装一些吸收材料可以使室内的反射减弱。
3、如权利要求1所述的高频电场探头的校准方法，其特征在于：电磁干扰(EMI)滤波器在连接线路上不致引起谐振效应。
4、如权利要求1所述的高频电场探头的校准方法，其特征在于：射频信号发生器能够覆盖所有感兴趣的频带，并能被IkHz的正弦波进行幅度调制，调幅深度80％，应具有以慢于1.5×10-3十倍频程/s的自动扫描功能，如带有频率合成器，则应具有频率步进和延时的程控功能，也应具有手动设置功能。
5、如权利要求1所述的高频电场探头校准方法，其特征在于：功率放大器产生的谐波和失真电平应比载波电平至少低15dB。
6、如权利要求1所述的高频电场探头的校准方法，其特征在于：发射天线是能够满足频率特性要求的双锥形、对数周期或其他线性极化天线系统。
7、如权利要求1所述的高频电场探头的校准方法，其特征在于：垂直和水平极化或各向同性场强监视天线为总长度约为0.1m或更短的偶极子，其置于被测场强中的前置增益和光电转换装置具有足够的抗扰度，另配有一根与室外指示器相连的光纤电缆，还需采用充分滤波的信号连接。
8、如权利要求1所述的高频电场探头的校准方法，其特征在于：记录功率电平的辅助设备能记录试验规定场强所需的功率电平和控制产生试验场强的电平。
9、如权利要求1所述的高频电场探头的校准方法，其具体方法是：
首先设置一个假想场的垂直平面，在该平面上设置均匀的16个校准点，在该平面中场的变化令人满意地小，该垂直平面尺寸为1.5m×1.5m，若待校准探头及其连线可以被置于一个较小的面积中目在该面积中可以受到充分地照射，则垂直平面尺寸可以小于该尺寸，在布置试验时，应使待测探头受照射的面与均匀域的垂直平面重合，其具体步骤是：
a)将场探头置于方格中16个点的任意一点上；
b)向发射天线馈入能发送3V/m至10V/m场强的正向功率，并同时记录功率和场强两种读数；
c)用同样的发送功率，测量并记录其他15个点的场强；
d)分析全部16个点的结果，剔除25％个偏差较大的数据；
e)保留点的场强应在±3dB偏差之内；
f)在保留点中，定出最低场强的位置作为参考；
g)从输入功率和场强的关系可推算出所需试验场强必须发送的功率，予以记录；
h)在垂直极化与水平极化下，以不大于起始频率1000的步长重复步骤a)～g)；
如果所有受试设备的各个面都能全部处于“垂直平面”中，则这一校准是有效的。
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