專(zhuān)利名稱(chēng)：用giem室做輻射emi測(cè)試的線(xiàn)性法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電磁兼容測(cè)量，特別涉及用GTEM室做輻射EMI測(cè)試的線(xiàn)性法。
背景技術(shù)：
在電磁兼容(EMC)測(cè)試中，輻射發(fā)射測(cè)量與輻射敏感度測(cè)量是重要部分。對(duì)這兩種測(cè)試，幾十年來(lái)國(guó)際上一直以在開(kāi)闊場(chǎng)的測(cè)試結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)，即使到現(xiàn)在，當(dāng)別的場(chǎng)地的測(cè)試結(jié)果與開(kāi)闊場(chǎng)結(jié)果有矛盾時(shí)，仍以開(kāi)闊場(chǎng)結(jié)果為準(zhǔn)。但隨著城市空間電磁污染的日益嚴(yán)重，要找一塊無(wú)電磁污染的開(kāi)闊場(chǎng)是越來(lái)越困難了。于是，人們逐漸用屏蔽半暗室來(lái)代替開(kāi)闊場(chǎng)做輻射干擾和輻射敏感度的實(shí)驗(yàn)。由于建造屏蔽半暗室的價(jià)格比較昂貴，人們又想到能否用橫電磁波小室來(lái)代替開(kāi)闊場(chǎng)或暗室的測(cè)量。自從1987年，Konigstein D.and Hansen D(Konigstein D.and Hansen D.Proc.7thInternational Symp.And Tech.Exh.on EMC. Zurich，March1987，pp.127-132.)發(fā)明了吉赫茲?rùn)M電磁波室(簡(jiǎn)稱(chēng)GTEM室)以來(lái)，在輻射敏感度測(cè)試的應(yīng)用上取得了很大的成果，目前用GTEM室做敏感度測(cè)試也得到國(guó)際上的認(rèn)可。而用GTEM室進(jìn)行在輻射干擾(EMI)測(cè)試上的應(yīng)用相對(duì)比較緩慢，若干測(cè)試方法仍在試驗(yàn)之中。
用GTEM室做輻射EMI測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)為比起屏蔽暗室或半暗室，它的造價(jià)要低得多。屏蔽半暗室按3米法、10米法各需￥幾百萬(wàn)和上千萬(wàn)元的造價(jià)，而GTEM室的造價(jià)只需￥20萬(wàn)元左右。比起開(kāi)闊場(chǎng)，它的占地面積小，長(zhǎng)度方向只占7-8米，而且不受環(huán)境電磁干擾的影響。它的測(cè)試頻域比較寬，可從10KHz到幾GHz，基本可以覆蓋電磁兼容測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)要求的頻段。因此，若能用GTEM室代替開(kāi)闊場(chǎng)或屏蔽半暗室做輻射的EMI測(cè)試或預(yù)測(cè)試，這將給沒(méi)有屏蔽半暗室的部門(mén)提供一個(gè)做輻射EMI測(cè)試或預(yù)估的廉價(jià)手段。
20世紀(jì)末，國(guó)際上學(xué)者們也在探索用GTEM室代替開(kāi)闊場(chǎng)或屏蔽半暗室做輻射EMI測(cè)試的方法。由于目前國(guó)際上權(quán)威電磁兼容機(jī)構(gòu)對(duì)輻射發(fā)射EMI只承認(rèn)在開(kāi)闊場(chǎng)或屏蔽半暗室的測(cè)試結(jié)果，因此研究的重點(diǎn)就在于如何將GTEM室的測(cè)試結(jié)果等效到開(kāi)闊場(chǎng)的結(jié)果上。在過(guò)去的工作中，其基本思路是用一系列的GTEM室的端口輸出值來(lái)推出被測(cè)試物體的多極矩的大小和相對(duì)相位關(guān)系，用這些多極矩來(lái)模擬被測(cè)試物體，進(jìn)而計(jì)算其在自由空間或者開(kāi)闊場(chǎng)的輻射場(chǎng)。通常通過(guò)假定被測(cè)試物體是電小尺度從而把它等效為電偶極和磁偶極。但過(guò)去的工作在對(duì)待被測(cè)設(shè)備的等效電、磁偶矩之間的相位差時(shí)，作了不大方便的假設(shè)，使求解的過(guò)程變得比較復(fù)雜。有的假設(shè)此相位差為0，這就出現(xiàn)了要求測(cè)試數(shù)據(jù)較多和有時(shí)出現(xiàn)結(jié)果不自恰、不唯一的現(xiàn)象，有的同時(shí)把相位差看作未知量來(lái)求解，這樣又使方程過(guò)于復(fù)雜，無(wú)法求解，只能借助于作很多近似，結(jié)果比任設(shè)一個(gè)假定值更差。過(guò)去的方法，對(duì)EUT的擺放角度的選取也有固定的要求，不能任意選取。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用GTEM室做輻射EMI測(cè)試的線(xiàn)性法，使測(cè)試結(jié)果與開(kāi)闊場(chǎng)直接測(cè)試的結(jié)果符合。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，用GTEM室做輻射EMI測(cè)試的線(xiàn)性法包括步驟1) 將待測(cè)物體(EUT)擺放在GTEM室中的轉(zhuǎn)臺(tái)上；2) 確定待測(cè)物體(EUT)的各軸與GTEM室各軸的對(duì)應(yīng)關(guān)系；3) 轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)將待測(cè)物體(EUT)沿GTEM室的垂直軸(y軸)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)α角；4) 在某頻率下測(cè)得以上6個(gè)數(shù)據(jù)后，由線(xiàn)性方程組解出EUT的等效電偶矩和等效磁偶矩；5) 最后，計(jì)算在開(kāi)闊場(chǎng)中的輻射場(chǎng)強(qiáng)。
本發(fā)明可測(cè)量尺寸為50cm以?xún)?nèi)比波長(zhǎng)短的電子設(shè)備，測(cè)量頻率范圍為10KHz-3GHz。本發(fā)明只要求在GTEM室中按規(guī)定的6個(gè)位置擺放時(shí)測(cè)量GTEM室的端口輸出功率，即可通過(guò)線(xiàn)性方程組求得待測(cè)設(shè)備的等效電偶距和磁偶距，進(jìn)而推導(dǎo)出它在開(kāi)闊場(chǎng)或半暗室中的輻射干擾場(chǎng)強(qiáng)。


圖1a是GTEM室立體示意圖；圖1b是GTEM室中截面示意圖；圖2是待測(cè)設(shè)備放置圖；圖3是線(xiàn)性法DUT擺法示意圖。
具體實(shí)施例方式
GTEM室呈角錐狀，典型的尺寸長(zhǎng)約7米，最寬處約3米，最高處約2米。在理論上是矩形錐同軸傳輸線(xiàn)模型，其結(jié)構(gòu)和坐標(biāo)如圖1(a)，(b)所示。在GTEM室用線(xiàn)性法做EMI測(cè)試的原理如下按照微波傳輸線(xiàn)理論可得到，對(duì)放置于GTEM室中心線(xiàn)上的電小尺寸輻射體，其零階模(TEM模)的反向輸出功率b0的表達(dá)式為b0=-12(Py+jk0Mx)e0y(o→)]]>式中Py，Mx分別為輻射體的等效電、磁偶矩在GTEM室坐標(biāo)中的y分量和x分量，k0為T(mén)EM模的電磁波波數(shù)。 為零階模模式場(chǎng)的y分量，其表達(dá)式為e0y(o→)=2aZc1/2Σm=1,3,5∞cosh(mπ2ay0)sinh(mπ2ah)sin(mπ2)J0(mπ2ag)]]>式中zc是GTEM的特性阻抗，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值為50Ω，2a是被測(cè)試設(shè)備(EUT)所在位置正上方的GTEM室中板的水平寬度，g為中板與側(cè)板的間隙，h為中板高度，y0為EUT局部坐標(biāo)的中心o離底板的高度。
本專(zhuān)利假設(shè)電、磁偶矩的相位差為π/2，這時(shí)則有b0=|b0|=-12(Py+k0Mx)e0y(o→)]]>此式中Py，Mx表示模值，測(cè)試量b0也是模值，于是只需測(cè)量EUT在6個(gè)不同位置的GTEM室端口輸出功率的模值，即可得到EUT等效電磁偶矩6個(gè)分量Px′，Py′，Pz′，Mx′，My′，Mz′的線(xiàn)性方程組，從而簡(jiǎn)單地解出這6個(gè)未知量。求出EUT的等效電磁偶矩之后，即可按常規(guī)的電、磁偶極子在半空間的輻射場(chǎng)公式計(jì)算它在開(kāi)闊場(chǎng)中相應(yīng)的干擾場(chǎng)強(qiáng)。
用線(xiàn)性法在GTEM室中做EMI測(cè)試的步驟如下1) 確定待測(cè)輻射體(EUT)的局部坐標(biāo)(x′，y′，z′)。
2) 將EUT擺放在GTEM室中的轉(zhuǎn)臺(tái)上，EUT位于中板與底板中間1/3區(qū)域(圖2)。
記下EUT局部坐標(biāo)原點(diǎn)離GTEM室底板的距離。
3) 先按擺法1放置EUT，使局部EUT的局部坐標(biāo)(x′，y′，z′)各軸與GTEM室坐標(biāo)(x，y，z)各軸的方向相同，即(x，y，z)-(x′，y′，z′)。記錄此時(shí)GTEM室端口的輸出功率。
4) 轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)將EUT沿GTEM室的垂直軸(y軸)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)α角。記錄此時(shí)GTEM室端口的輸出功率。
5)先后再以擺法2，3放置輻射體，使局部坐標(biāo)與GTEM室坐標(biāo)(x，y，z)的對(duì)應(yīng)關(guān)系為擺法2(x，y，z)-(y′，z′，x′)，擺法3(x，y，z)-(z′，x′，y′)，如圖3所示。對(duì)每種擺法重復(fù)步驟3，4的測(cè)量。
6)在某頻率下測(cè)得以上6個(gè)數(shù)據(jù)后，由下列線(xiàn)性方程組解出EUT的等效電偶矩和等效磁偶矩-12(Py′+k0Mx′)e0y(o→)=b10]]>-12(Py′+k0Mx′cosα+kMz′sinα)e0y(o→)=b1α]]>-12(Pz′+k0My′)e0y(o→)=b20]]>-12(Pz′+k0My′cosα+kMx′sinα)e0y(o→)=b2α]]>-12(Px′+k0Mz′)e0y(o→)=b30]]>-12(Px′+k0Mz′cosα+kMy′sinα)e0y(o→)=b3α]]>其中bia為第i種擺法對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)角度α的輸出功率值的平方根。
7)由傳統(tǒng)的電偶極與磁偶極在自由半空間中的輻射場(chǎng)表達(dá)式計(jì)算EUT在開(kāi)闊場(chǎng)中的輻射場(chǎng)強(qiáng)。
利用本專(zhuān)利的假設(shè)，可證明當(dāng)EUT放置在GTEM室的非中心線(xiàn)位置時(shí)，同樣可以得到關(guān)于EUT等效電、磁偶矩的線(xiàn)性方程組，仍然可以簡(jiǎn)單的求出EUT的等效電、磁偶矩和推出開(kāi)闊場(chǎng)的輻射場(chǎng)強(qiáng)，這個(gè)特點(diǎn)也是已有方法較難解決的，在特殊情況下將會(huì)有用。
由于以上線(xiàn)性法要求有EUT為電小尺寸的條件，因而適用于測(cè)量比測(cè)試波長(zhǎng)短的電子設(shè)備。此外，考慮到GTEM室的實(shí)際尺寸和均勻區(qū)的特性，本方法適用的電子設(shè)備的尺寸原則上為圖1(b)中h的1/3，即40cm左右。
本發(fā)明提出的方法，是將等效電、磁偶距之間的相位差假設(shè)為π/2，由此得出了電、磁偶矩的線(xiàn)性方程組，因而此方法稱(chēng)為“線(xiàn)性法”。本方法的測(cè)試和計(jì)算非常簡(jiǎn)單，過(guò)去的方法有的需要在GTEM室中測(cè)試9個(gè)數(shù)據(jù)，有的需要15個(gè)數(shù)據(jù)，而本方法值只需6個(gè)數(shù)據(jù)，而且測(cè)試時(shí)可取任意兩個(gè)角度，并具有結(jié)果自恰，可用于待測(cè)設(shè)備不在GTEM室中心線(xiàn)情況等一系列優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明這種方法的測(cè)試結(jié)果與開(kāi)闊場(chǎng)直接測(cè)試結(jié)果的符合率并不低于已發(fā)表方法的符合率。
權(quán)利要求
1.一種用GTEM室做輻射EMI測(cè)試的線(xiàn)性法，包括步驟1) 將待測(cè)物體(EUT)擺放在GTEM室中的轉(zhuǎn)臺(tái)上；2) 確定待測(cè)物體(EUT)的各軸與GTEM室各軸的對(duì)應(yīng)關(guān)系；3)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)將待測(cè)物體(EUT)沿GTEM室的垂直軸(y軸)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)α角；4)在某頻率下測(cè)得以上6個(gè)數(shù)據(jù)后，由線(xiàn)性方程組解出EUT的等效電偶矩和等效磁偶矩；5) 最后，計(jì)算在開(kāi)闊場(chǎng)中的輻射場(chǎng)強(qiáng)。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的待測(cè)物體放置在GTEM室的中板與底板中間1/3區(qū)域。
3.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的α為π/2、π/4或其它角度。
4.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的待測(cè)物體(EUT)的各軸與GTEM室各軸的對(duì)應(yīng)關(guān)系為(x，y，z)-(x′，y′，z′)。
5.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的待測(cè)物體(EUT)的各軸與GTEM室各軸的對(duì)應(yīng)關(guān)系為(x，y，z)-(y′，z′，x′)。
6.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的待測(cè)物體(EUT)的各軸與GTEM室各軸的對(duì)應(yīng)關(guān)系為(x，y，z)-(z′，x′，y′)。
7.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的線(xiàn)性方程為-12(Py′+k0Mx′)e0y(o→)=b10]]>-12(Py′+k0Mx′cosα+kMz′sinα)e0y(o→)=b1α]]>-12(Pz′+k0My′)e0y(o→)=b20]]>-12(Pz′+k0My′cosα+kMx′sinα)e0y(o→)=b2α]]>-12(Px′+k0Mz′)e0y(o→)=b30]]>-12(Px′+k0Mz′cosα+kMy′sinα)e0y(o→)=b3α]]>其中bia為第i種擺法對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)角度α的輸出功率值的平方根。
8.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的電偶距與磁偶距的相位差為π/2。
全文摘要
一種用GTEM室做輻射EMI測(cè)試的線(xiàn)性法，包括步驟將待測(cè)物體(EUT)擺放在GTEM室中的轉(zhuǎn)臺(tái)上；確定待測(cè)物體(EUT)的各軸與GTEM室各軸的對(duì)應(yīng)關(guān)系；轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)將待測(cè)物體(EUT)沿GTEM室的垂直軸(y軸)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)α角；在某頻率下測(cè)得以上6個(gè)數(shù)據(jù)后，由線(xiàn)性方程組解出EUT的等效電偶矩和等效磁偶矩；最后，計(jì)算在開(kāi)闊場(chǎng)中的輻射場(chǎng)強(qiáng)。本發(fā)明可測(cè)量尺寸為50cm以?xún)?nèi)比波長(zhǎng)短的電子設(shè)備，測(cè)量頻率范圍為10KHz－3GHz。本發(fā)明只要求在GTEM室中按規(guī)定的6個(gè)位置擺放時(shí)測(cè)量GTEM室的端口輸出功率，即可通過(guò)線(xiàn)性方程組求得待測(cè)設(shè)備的等效電偶距和磁偶距，進(jìn)而推導(dǎo)出它在開(kāi)闊場(chǎng)或半暗室中的輻射干擾場(chǎng)強(qiáng)。
文檔編號(hào)G01R29/08GK1493882SQ0215031
公開(kāi)日2004年5月5日 申請(qǐng)日期2002年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月30日
發(fā)明者陳志雨, 任列輝 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所