電磁兼容標準概況在國內外的測試手段簡(jiǎn)介

隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，特別是人們對環(huán)保意識的增強，產(chǎn)品越來(lái)越多的電磁兼容的注意。中國已納入了國家強制性產(chǎn)品認證范圍的產(chǎn)品的電磁兼容性要求，國家規定從2003年5月1日迄今在國家強制性產(chǎn)品認證，包括其中的產(chǎn)品目錄，不得未經(jīng)認證，進(jìn)口和銷(xiāo)售制造。那么什么是電磁兼容的產(chǎn)品？國內和國際電磁兼容標準的發(fā)展，以及如何？對產(chǎn)品電磁兼容性測試，他們需要的環(huán)境條件和測量設備。該文件簡(jiǎn)要介紹的內容。

電磁兼容性（electromagnetic compatibility）的縮寫(xiě)EMC公司，是指電子設備不會(huì )干擾其他設備，而且還影響其他設備。電磁兼容和安全，因為我們知道這是一個(gè)最重要的質(zhì)量指標的產(chǎn)品。涉及人身和財產(chǎn)安全，電磁兼容涉及物理和環(huán)境的保護。在我們日常生活中經(jīng)常遇到的一些情況，由于我們平常聽(tīng)收音機或看電視時(shí)，一輛汽車(chē)經(jīng)過(guò)，如果在室外，很容易收聽(tīng)或收看的質(zhì)量造成的下降，以及當我們在玩視頻游戲家，機械，往往導致的是鄰居的電視頻道的一些不能正常觀(guān)看，同鄰居家里玩游戲時(shí)，您也可以影響他們自己的電視接收。這樣的例子說(shuō)明，在我們日常生活中的空間是存在的另一種污染-電磁污染�？梢哉f(shuō)凡有電、有開(kāi)關(guān)的設備均會(huì )產(chǎn)生電磁干擾。

早在一九三四年國際電工委員會(huì )就成立了無(wú)線(xiàn)電干擾特別委員會(huì )簡(jiǎn)稱(chēng)CISPR，專(zhuān)門(mén)研究無(wú)線(xiàn)電干擾問(wèn)題，制定有關(guān)標準，旨在保護廣播接收效果。當初只有少數國家參加該委員會(huì )，如比利時(shí)、法國、荷蘭和英國等。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展人們對電磁兼容的認識發(fā)生了深刻的變化，1989年歐洲共同體委員會(huì )頒發(fā)了89/336/EEC指令，明確規定，自1996年1月1日起，所有電子、電器產(chǎn)品須經(jīng)過(guò)EMC性能的認證，否則將禁止其在歐共體市埸銷(xiāo)售。此舉在世界范圍內引起較大反響，EMC已成為影響國際貿易的一項重要指標。隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展CISPR工作范圍也由當初保護廣播接收業(yè)務(wù)擴展到涉及保護無(wú)線(xiàn)電接收的所有業(yè)務(wù)。國際電工委員會(huì )IEC有兩個(gè)專(zhuān)們從事電磁兼容標準化工作的技術(shù)委員會(huì )：一個(gè)就是CISPR成立于1934年；另一個(gè)是電磁兼容委員會(huì )TC77，成立于1981年。CISPR最初關(guān)心的主要是廣播接收頻段的無(wú)線(xiàn)電騷擾問(wèn)題，之后在EMC標準化工作方面進(jìn)行了不懈的努力，CISPR共有七個(gè)分技術(shù)委員會(huì )其中A分會(huì )涉及無(wú)線(xiàn)電騷擾和抗擾度測量設備及測量方法；B分會(huì )涉及工業(yè)、科學(xué)、醫療射頻設備的EMC；C分會(huì )涉及架空電力線(xiàn)路和高壓設備的EMC；D分會(huì )涉及車(chē)輛、機動(dòng)船和火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機驅動(dòng)裝置的EMC；E分會(huì )涉及收音機和電視接收機及有關(guān)設備的EMC；F分會(huì )涉及家用電器、電動(dòng)工具及熒光燈和照明裝置的EMC；G分會(huì )涉及信息技術(shù)設備的EMC問(wèn)題。CISPR已基本上將通常的工業(yè)和民用產(chǎn)品的EMC考慮在其標準中。CISPR還起草了通用射頻騷擾限額值國際標準草案，這樣，對那些新開(kāi)發(fā)的以及暫時(shí)還不能與現有CISPR產(chǎn)品標準相對應的產(chǎn)品，可以用射頻騷擾限額值來(lái)加以限制。幾年前CISPR將其工作頻率范圍擴展為DC-400GHz，目前實(shí)際工作范圍為9KHz—18GHz，以前的CISPR標準主要涉及無(wú)線(xiàn)電干擾限額值及其測量方法，近年來(lái)在抗擾度方面加強了研究，并已制定了一些標準。TC77最初主要關(guān)心低壓電網(wǎng)系統的EMC間題（9KHz以下頻段），后來(lái)將其工作范圍擴大到整個(gè)EMC所涉及的頻率范圍及產(chǎn)品。目前CISPR已制定有CISPR22（1997）《信息技術(shù)設備的無(wú)線(xiàn)電騷擾特性的測量方法及限值》等14個(gè)標準；TC77也已制定了25個(gè)IEC標準，其中IEC61000-4系列標準是目前國際上比較完整和系統的抗擾度基礎標準。

我國的EMC測試及標準化工作始于六十年代，當時(shí)國內的一些院所建立了相對簡(jiǎn)陋的試驗室，開(kāi)展無(wú)線(xiàn)電干擾（騷擾）測試研究，同時(shí)參考前蘇聯(lián)和歐美國家標準制定我們國家自已的EMC標準和技術(shù)條件，自從1986年成立了全國無(wú)線(xiàn)電干擾標準化委員會(huì )后，我國才開(kāi)始有組織有系統地對應CISPR/IEC開(kāi)展國內EMC標準化工作。目前全國無(wú)線(xiàn)電干擾標準化委員會(huì )已成立了八個(gè)分技術(shù)委員會(huì )，其中七個(gè)分會(huì )與CISPR/A.B.C…F.G分會(huì )相對應，S分會(huì )是根據我國國情而成立的，它主要涉及無(wú)線(xiàn)電系統與非無(wú)線(xiàn)電系統之間的電磁兼容問(wèn)題。目前我國已制定了六十多項EMC國家標準，其中基礎標準為GB4365-1995電磁兼容術(shù)語(yǔ)；GB/T6113-1995無(wú)線(xiàn)電干擾和抗擾度測量設備規范。

電磁兼容性的測量手段主要由測試場(chǎng)地和測試儀器組成。EMC測試所需埸地主要包括開(kāi)闊埸、電波暗室（anechoic chamber）、屏蔽室等。

開(kāi)闊埸：根據標準要求通常測試埸成橢園形，長(cháng)軸是焦距的兩倍，短軸是焦距的√3倍，發(fā)射與接收天線(xiàn)分別置橢園的兩個(gè)焦點(diǎn)上。兩個(gè)焦點(diǎn)的距離即是我們所要求的測量距離，根據現有標準可分為3米、10米和30米。我國現有標準大多數規定3米法測量，美國的FCC標準、英國的VDE標準有10米法測量的要求。

開(kāi) 闊埸一般應選擇遠離市區、電磁環(huán)境較好的地方建造，但這給建造、試驗、生活管理等帶來(lái)了諸多不便，目前國內大都利用樓頂平臺，因地制宜進(jìn)行建造。試驗埸地 應設有轉臺和天線(xiàn)升降塔，便于全方位的輻射發(fā)射及天線(xiàn)升降測試，關(guān)于開(kāi)闊埸還有一些具體要求，如要符合埸地衰減要求，埸地周?chē)鸁o(wú)金屬反射物等等。

屏蔽室(screen room)：在EMC測 試中，屏蔽室能提供環(huán)境電平低而恒定的電磁環(huán)境，它為測量精度的提高，測量的可靠性和重復性的改善帶來(lái)了較大的益處。但是由于被測設備在屏蔽室中產(chǎn)生的干 擾信號通過(guò)屏蔽室的六個(gè)面產(chǎn)生無(wú)規則的漫反射，特別是在輻射發(fā)射測量和輻射敏感度測量中表現更嚴重，導致在屏蔽室內形成駐波而產(chǎn)生較大的測量誤差。目前國 內生產(chǎn)的屏蔽室的屏蔽效能在10Kz-10GHz頻率范圍內一般能大于100dB。

電波暗室(anechoic chamber): 通常所說(shuō)的電波暗室在結構上大都由屏蔽室和吸波材料兩部分組成。在工程應用中又分全電波暗室(fully anechoic chamber)( 六面裝有吸波材料）和半電波暗室(semi anechoic chamber)( 地面為金屬反射面）。全電波暗室可充當標準天線(xiàn)的校準埸地，半電波暗室可作為EMC試 驗場(chǎng)地。電波暗室的主要性能指標有“靜區”、“工作頻率范圍”等六個(gè)指標（靜區是指射頻吸波室內受反射干擾最弱的區域）。但建造電波暗室的成本、難度均相 當高，因為暗室的工作頻率的下限取決于暗室的寬度和吸收材料的高度、上限取決于暗室的長(cháng)度和所充許的靜區的最小截面積，所以在建造上有較大的難度。且由于 吸波材料的低頻特性等原因，總的測試誤差有時(shí)高達幾十分貝，造價(jià)需幾百萬(wàn)元。

由于開(kāi)闊場(chǎng)、電波暗室的諸多缺點(diǎn)，1974年美國國家標準局(NBS)的專(zhuān)家首先系統地論述了橫電磁波傳輸小室（簡(jiǎn)稱(chēng)ＴＥＭ小室Transverse Electromagnetic Transmission Cell），其外形為上下兩個(gè)對稱(chēng)梯形。橫電磁波傳輸小室的優(yōu)點(diǎn)是結構簡(jiǎn)單，主要缺點(diǎn)是可用頻率上限與可用空間存在矛盾。標準TEM小室的測量尺寸大約限定在設計的最小工作波長(cháng)的四分之一范圍。如果要進(jìn)行1GHz（波長(cháng)30cm）的測試，測試腔尺寸要限定在7.5cm。如果對PC機進(jìn)行測試，測試腔高度起碼要有半米，即使加入一些側壁吸收材料，可用頻率上限也不會(huì )超過(guò)300MHz。我們所引進(jìn)的德國RS公司生產(chǎn)的TEM小室腔高80cm，可用頻率上限為250MHz。用TEM小室的方法測量已列入CISPR標準之中。為了克服TEM小室的缺點(diǎn)，1987年瑞士ABB公司發(fā)明了TEM小室家族中的新成員GTEM小室，其外形為四棱錐形。GTEM小室綜合了開(kāi)闊場(chǎng)、屏蔽室、TEM小室的優(yōu)點(diǎn)，克服了各種方法的局限性，便于進(jìn)行幾乎全部輻射敏感度及發(fā)射試驗。其頻率范圍可覆蓋0-18GHz，模擬入射平面波，可以產(chǎn)生強的場(chǎng)強、對周?chē)�的人員和設備沒(méi)有危害和干擾。

但GTEM小室的使用目前國際上尚有爭論，還沒(méi)有列入標準的測試方法之中，一般用于預測試。

在電磁輻射敏感度測量方面還有一種非對稱(chēng)橫電波傳輸室簡(jiǎn)稱(chēng)ATEM小室（Asymmetric Transverse Electromagnetic Transmission Cell）。通常TEM小室呈對稱(chēng)形，ATEM小室為非對稱(chēng)形，其外形為中間是方形的兩頭為非對稱(chēng)的棱錐形。ATEM小室目前還處在研究階段，主要用于預測試，尚未正式列入標準。

電磁兼容性測量所需的儀器設備的技術(shù)參數在標準中都有描述，電磁兼容性的測量分干擾（騷擾）和抗干擾：

電磁干擾（electromagnetic interference）簡(jiǎn)稱(chēng)EMI，測量一般為兩個(gè)參數即輻射干擾(Radiated interference) 和傳導干擾(Conducted interference) ，所謂輻射干擾是指通過(guò)空間傳播的干擾，所謂傳導干擾是指通過(guò)電源端而產(chǎn)生的干擾。測量所需的主要設備有：１．接收天線(xiàn)（根據測量頻率不同可以選則偶極子天線(xiàn)、雙錐天線(xiàn)、對數周期天線(xiàn)等）。２．測量接收機。３．人工電源網(wǎng)絡(luò )(artificial mains network串接在被測設備電源進(jìn)線(xiàn)處的網(wǎng)絡(luò )。它在給定頻率范圍內，為騷擾電壓的測量提供規定的負載阻抗，并使被試設備與電源相互隔離）。４．天線(xiàn)升降架、轉臺及部分適配器。５．吸收鉗（absorbing clamp）。６．計算機、接口板、軟件等。價(jià)格不算太高根據不同的頻率范圍，價(jià)格在二十——五十萬(wàn)馬克之間。我們所使用的EMI接收機為德國RS公司最新研制的ESCS30，它的頻率范圍為9KHz-2.75GHz。

關(guān)于EMI測量?jì)x器的生產(chǎn)廠(chǎng)，目前國內尚沒(méi)有這方面的生產(chǎn)能力，國際上也只集中在少數幾家公司如德國的羅德與施瓦茨公司（RS公司）是生產(chǎn)EMI儀器的著(zhù)名公司，一直緊跟標準的變化，美國的惠普公司（HP公司，現為安捷倫公司）也以其自身的優(yōu)勢大量生產(chǎn)著(zhù)EMI測量?jì)x器，目前兩家公司在技術(shù)、產(chǎn)品可靠性、售后服務(wù)、價(jià)格上各有千秋。還有美國的依頓公司、泰克公司、日本的目黑公司等也生產(chǎn)EMI測量?jì)x器。有的可用于認證測試，有的可用于企業(yè)預測試。

對抗干擾(electromagnetic susceptibility)簡(jiǎn)稱(chēng)EMS，這方面的測量參數一般有10項： 靜電放電、無(wú)線(xiàn)電頻率電磁輻射場(chǎng)、電快速瞬變脈沖、浪涌、由射頻場(chǎng)引起的傳導、電源頻率磁場(chǎng)、脈沖磁場(chǎng)、阻尼振蕩磁場(chǎng)、電壓跌落短期中斷和電壓變化、振蕩 波抗擾度試驗。其中無(wú)線(xiàn)電頻率電磁輻射場(chǎng)和由射頻場(chǎng)引起的傳導兩項試驗所需的儀器多一些如需高頻信號源、高頻功率放大器、功率計、場(chǎng)監系統、計算機及相應 的專(zhuān)用測試軟件和接口等，價(jià)格較高，另外一些大都是專(zhuān)用儀器或幾合一的專(zhuān)用儀器如浪涌?jì)x、靜電發(fā)生器、電快速瞬變模擬器等。如不考慮廣播電視及相關(guān)產(chǎn)品的EMS測試，那么儀器價(jià)格一般在二百萬(wàn)人民幣左右。EMS儀器國內也有生產(chǎn)，國際上較著(zhù)名的有瑞士夏弗納公司、哈弗萊公司，國內較著(zhù)名的是日本與上海電科所合資的上海三基電子工業(yè)有限公司。我們實(shí)驗室所使用的是瑞士哈弗萊公司生產(chǎn)的整套儀器。

電臺，電視臺及相關(guān)設備的豁免權是最復雜的環(huán)境管理體系的測量，他問(wèn)有用信號疊加干擾信號，目前的國際承認，德國恏巴只生產(chǎn)TS9980系統，完全符合標準和EN標準CISPR，也是最昂貴的價(jià)格大約60萬(wàn)德國馬克。目前，只有我們的實(shí)驗室檢驗機構有這樣的系統。