丹尼尔•Hoolihan则Hoolihan则EMC咨询、Lindstrom、锰
趋势转向在天线测量equipment-under-test距离越来越近。
介绍
有两个主要类型的排放测量的电磁兼容性:传导发射和辐射发射。进行排放测量voltage-capacitive-tap类型的测量或current-clamp类型的测量。另一方面,辐射发射测量是独一无二的,他们必须始终状态”的水平距离Equipment-under-Test接收天线(得)。“这水平距离,1,3,5,10,或30米,和标准化的限制与距离有关,是本文的主题。
一米长的测量
有两个著名的EMC-measurement标准参考1米测量距离辐射排放。他们是基础的461和RTCA - 160。也还有其他的标准,用1米的水平距离,但他们并不常用的典型的EMC实验室。
于1968年首次发布,基础的461一直指定一个1米天线的距离;最初在屏蔽室的光秃秃的墙壁,然后,在以后的修订,在屏蔽室的墙上消声材料。基础的461是用来测试标准和合格产品卖给美国的军事组织和广泛复制其他国家的规范军事电子产品的电磁兼容。
RTCA做- 160是商用飞机电子设备的电磁兼容标准,这是由RTCA维护,包含在华盛顿特区的最新版本是RTCA f -做- 160,这是2007年12月发布。21节地址”发射的射频能量”,它指定了一个1米天线距离内的屏蔽室消声材料(电磁场吸收器)在天花板和墙上大约一半的表面。
在这个时候,没有其他主要排放标准(例如,国际标准CISPR 11日CISPR 22日并提出CISPR 32)指定一个天线测量1米的距离。的主要原因是认为天线的“近场”得过1米天线的距离。
三米高的测量
三米高的测量在测量世界是越来越普遍。他们已经被美国联邦通信委员会(FCC)数年,特别是对测量的B类数码设备(计算机和类似的设备)。
标准。15.109(辐射排放限制)的FCC规则说:
(一)除了类数码设备,磁场强度的辐射排放无意散热器3米的距离不得超过以下值:
三米高的测量可以在测试站点或开放的地区,更有可能这些天,在3米的消声室由于越来越higher-ambient电磁环境中发现的水平。三米高的测量也为辐射发射测量指定1 GHz以上领域的国际标准。
5米的测量
辐射发射测量在扔下水平天线距离是越来越受欢迎。这是一个“妥协”之间的距离3米和10米。测量在5米的优点是,你可以有一个大转盘扔下室,这是“简单”来满足体积规范化网站3米距离衰减标准在一个更大的5米的房间。
然而,目前,没有特地国际标准的“标准”扔下测量距离。
10米的测量
许多技术专家认为10米测量距离的“黄金标准”在今天的电磁辐射测量的世界。10米的测量是在测试网站和在消声室开放区域。钱伯斯是越来越受欢迎的在现实世界中由于环境水平上升,因为数字电视和其他新的电子的发展。
其他距离10米天线的优点是它允许一个大转盘,可以测试,因此更大的产品的接收天线的远场产品的排泄物感到。
再次,FCC规则强烈规定标准。15.109(辐射排放限制),它说:
(b)的磁场强度的辐射排放类数码设备,确定在10米,不得超过以下:
应该注意的是,一些亚洲国家只接受10米测量A和B类产品按CISPR 22-namely,台湾和韩国。
30米的测量
30米测量的首选测量距离类数码设备,FCC规则是“电脑”早在1979年首次发布。
主要原因是CBEMA报告(1)1977年发布的针对FCC记事表20780 (2)。
1977年CBEMA报告说“89%的接收天线发现100米以内的商业电子数据处理/办公设备设施可以将30米以上的安装。“因此,CBEMA报告选择了“30米”作为合理控制距离的辐射排放限制类电脑。
同时,应该注意的是,FCC规则在实施30米(约100英尺)。在历史上的一篇文章中(3)由赫尔曼Garlan的无线电频率(RF)设备分公司1973年,他说,“然后规则实际上(操作工作周期)允许场强的50紫外线/ m在100英尺(30米)88 - 108 MHz频率之间。”,在1970年代,德国VDE测试部门使用30米测试距离的测试(4)。
问题相对高环境水平从30兆赫到1000兆赫在30米很难测量。此外,天线桅杆6米高30米,这对EMC测试实验室是一个挑战。归一化场地衰减(NSA)也是一个技术问题为30米测试网站;实现但耗时和更复杂的比国家安全局10米到3米。
因为这些困难,在1980年代早期,FCC发布了一份摘要80 - 284年,最终改变类的首选测试距离10米的数码设备。在美国,10米的距离为A类设备一直占主导地位的距离在过去25年。
应该注意的是,仍有雄厚的技术参数使用30米距离测试频率低于30 MHz由于长波长的电磁能量。
国际标准
联邦通讯委员会第15部分规则在15.109 (g),“作为替代的辐射排放限制段落(a)和(b)所示的这一节中,数字设备可能证明符合标准包含在第三版的国际无线电干扰特别委员会(CISPR)酒吧。22日,“信息技术设备-无线电干扰特性限制和测量的方法。”
第三版CISPR 22(1997)有以下限制:
如果我们比较FCC和CISPR 22限制在10米,我们有如下表:
两套限制(FCC和CISPR 22)相当接近,如果你认为一个逆距离衰减的信号。然而,让我们仔细看看逆距离衰减的假设。
逆距离衰减
逆距离衰减理论,也称为1 / r理论,假定一个小源(测井)在空间环境。总的来说,这两个条件并不满足在一个典型的电磁兼容测量。
大多数产品的长度和宽度,所以他们不一定是“小源”;例如,桌面产品是放置在一个绝缘表离地面0.8米的飞机,得开始在地平面的电源线和达到得过。绝缘表的标准尺寸为1.0米宽,1.5米长。被测试的产品通常比表小但有可能比标准表。
地面飞机通常是固体金属层或金属屏幕小开口。在这两种情况下,从地面反射波飞机复杂得辐射的测量领域。
有很多技术研究电磁场的衰减测量接近产品和监管限制进一步的距离产品。我们将看到的那些研究。
作者无法找到任何技术论文,证明一个inverse-distance下降网站测试真正的产品在一个开放的区域或消声室,尤其是距离10米以下。
技术研究电磁场的下降
“Falloffs”的第一篇论文,作者是威廉·e·科里和弗兰克·c·Milstead 1969年[6]。它说:“在近场传播预测,虽然不准确,可以在大约10 db。”
阿尔伯特·a·史密斯,jr .)在1969年写了一篇论文,[7]为表面波和空间波,发现低于100 MHz的复杂关系。然而,本文接着说“大约100 MHz以上的空间波主导的源和接收高度1米的和感应字段是可以忽略不计的天线得过距离大于1米。”
赫尔曼Garlan的纸说15部分的“历史”部分,“原来的低功耗规则,λ/ 2π统治,在1938年被采用。这条规则操作标准提供一个合理的频率通过广播乐队- 1600千赫。这个标准还可用到大约10 MHz的λ/ 2π规则允许15场紫外线/ m约5米或16英尺。虽然这标准服务的需要1938,年底第二次世界大战,在1945年,它是完全站不住脚的。”
1977年CBEMA论文发表;这是一个大型计算机的干扰潜力的全面审查。它说:“一个实用的网站,允许测量至少测试3米的距离如图三所示。测量的结果在这种实践测试网站正在测试在不同的设备之间的距离和测量天线,被发现在+ / - 6 dB的预测使用20 dB /十年减少设备和天线之间的关系。”
另一个论文发表在1980年由罗伯特·f·德国和拉尔夫Calcavecchio [8]。这篇文章说:“人们普遍认为EMI辐射从大型设备应以30米的距离。在30 - 1000 MHz频率范围的测量通常在这个距离在远场源。然而,由于环境条件的需要允许测量在距离3,10日或30米。会看到,在适当的假设,可以识别与测量技术测量了在不同距离的1 / r自由空间传播的衰减因子。”接着说,“一个电磁干扰来源由电模拟短偶极子天线。实际EMI来源可能是更复杂的和未来工作的主题。“因此,本文总结1 / r适用于“电偶极短。”
另一篇论文从两个工程师在IBM[9],总结说:“超过25个不同的产品辐射显示一个伟大的变化从20分贝衰减通常假定3至30米磁场强度水平。“这进一步指出“这些产品在最大线性尺寸变化从1到10米。”也,有三个电下降的数字:“在所有三个下降的数据,它是指出,辐射场在几个频率衰减的速度20 dB每十年的距离)。这并不矛盾的理论20 dB下降在远场的自由空间两点间位于距离10比1的比例从点源或偶极天线相对于波长辐射小。事实上,一个非常大的来源(见图8 b)可以在极端显示下降接近0分贝,因为它包含大量的几何分布的来源,从水平和垂直方向上。字段从多个来源几乎重叠,可能生成一个面波阵面(面波阵面展示0分贝下降)。”
另一篇论文,通过Arlon t·亚当斯,耶胡达Leviatan,克努特美国Nordby,[10]覆盖附近的研究涉及领域的计算机产品。研究指出,“3 - 30米的距离测量可能躺在接近或遥远的领域,根据产品的尺寸和发出的频率。此外,这项研究说,“换句话说,在振荡区域平均斜率小于20 dB每十年每十年(这是大约10 dB)。换句话说,一个产品只是满足FCC规则在模距离可能超过30米测量时的规则。因此,在短距离测量,然后归一化将产生更大的距离远场,他们应该小。“亚当斯和额外的纸Nordby[11]更加强了上述观点。
1987年,一篇发表在《1987年IEEE国际研讨会上EMC记录[12],j . d . Gavenda得关于垂直偶极子源。他的论文强调的一点是垂直电场也产生了水平电偶极子,和侧向水平磁偶极子。本文指出:“在自由空间距离与波长相比很大得的最大尺寸,反向场强下降的距离。然而,导电地平面的存在导致反射信号增强干涉相消,根据飞机离地面高度和频率,使用直接的信号。这个无效任何简单inverse-distance下降规则,所以修正因素必须用于推断。“在报纸上,他有一个下降的垂直偶极子图是一个shallow-v-shaped只有7 dB下降从30到100 MHz,仅4 dB下降100至300 MHz,,然后,回到约7 dB下降300 - 1000 MHz。
一个非常著名的和受人尊敬的纸写于1987年的约瑟夫DeMarinis数字设备公司[13]。本文的目标之一是“预测和测量相关错误3米和10米网站之间的距离和发展乐队的信心在这种相关性。”的介绍,说,“众所周知,信号下降与站点距离并不遵循1 /距离规则被禁的监管标准和测试结果之间可能存在非常大的相关错误在不同的距离。这是特别感兴趣的项目,试图理解3米和10米网站之间的关系。“研究显示结果数据只有4到9 db的下降30 -200 MHz垂直信号和水平下降9至14 db的信号。从200 - 1000 MHz,垂直下降的信号范围从3 - 11 db和水平信号范围从8到13分贝。所有这些数据,预测和实际测试网站开放区域。
1993年,三名工程师来自奥地利写了一篇论文在辐射发射测试3米[14]。本文研究了外推的差异因素(0 CISPR 11和20 db / db /十年十年CISPR 22)存在。测量在一个开放的区域试验场地和显示范围的下降从1 dB 18分贝的设置代表了典型的个人电脑。论文最坏的推断因素,3和10米测试结果,对水平和垂直极化。
另一篇论文在1996年由克里斯托弗·l。霍洛威学院和爱德华·f·Kuester[15]看着燕麦和消声室的比较。它表示,通过查看网站的衰减两个场馆比较可以。它得出结论说,“这通常比较不错在高于300 MHz的频率,但在较低的频率(30 -300 MHz),大的差异常常观察到由于反射腔壁。”
最后,论文鉴于2009年,布兰肯希普,阿奈特,陈falloffs从另一个角度看描述3 - 10 m [16]。本文还预测复杂的下降曲线3和10米之间的信号,它是基于测试在消声室。
结论和建议
可以看到在过去的40年里,电子设备的辐射排放的测量一直是一个活跃的话题。也注意到,有一种趋势在过去四十年对在天线测量距离越来越接近被测设备。我们已经从一个环境的测量在30米商业电子产品的环境使测量3和10米。军用和商用航空电子产品一直使用天线一米距离,然而,他们改善shielded-room地区通过增加消声材料天花板,至少,在室壁表面的一部分。
靠近被测产品的风险是,接收天线的近场环境可以沉浸在得过。,当这一切发生的时候,它在不同的距离和频率取决于大小和内部在产品来源,预测falloffs电磁能量的距离衰减公式(1 / r距离因素)不工作和田间测量距离进一步从产品,一般来说,是在更高的振幅比预测1 / r下降。
这个问题的一个解决方案是要求所有类产品测试10米,没有例外。然后,就不会有下降以来辩论类产品不能被测试在近距离。一般自B类产品已经测试的3米FCC规定,这可以继续没有变化;然而,如果B类产品测试在10米,我们仍然需要讨论falloffs 3到10米。
产品测试在5米需要进一步调查,一直以来falloffs falloffs的数量有限的研究领域从5米到10米/ 30 -1000 MHz的频率范围。
如果行业想测试类产品在3米,必须有一个校正因子应用于处理这种情况。它可能不是0分贝(1998年,用于CISPR 11),它可能不是10 db (1 / d下降预测)。这两个理论之间的一些因素,它必须依赖于频率的。
沿着这条线的提议将会是一个校正系数,将被添加到10米的监管限制在3米当产品测试。作为第一估计,提出了以下:
30 - 100 MHz - + 6 db
100 -300 MHz - + 3 dB
300 - 600 MHz - + 6 db
600 - 900 MHz + 7 dB
900 - 1000 MHz + 8分贝
这些数字是一致的(12)和(16)的引用。这组校正因素包括垂直领域falloffs甚至会更加保守的水平场falloffs(接近1 / r曲线下降。)
引用
[1]CBEMA报告- CBEMA / ESC5/77/29 -“限制和电磁测量方法的排泄物感到从电子数据处理和办公设备,”1977年5月20日。
[2]联邦通信委员会-规则制定的倡议通知FCC 20780号备忘录”部分的修正案问题15重新定义和明确规定限制辐射和低功耗通信设备,”——4月14日,1976年和1976年发表于4月23日,在41联邦公报》17938。
[3]赫尔曼Garlan”, FCC提高频谱利用率通过使用部分15日“1973年IEEE国际研讨会上电磁兼容性,IEEE 73曹751 - 8 EMC, 1973年6月20 - 22日举行,。
[4]赫伯特·k . Mertel“VDE干扰规定西德,”项目1980年,R & B企业,普利茅斯会议,PA 19462、1980。
[5]联邦通信委员会-规则制定的倡议通知FCC记事表80 - 284号”测试方法15部分设备,6月,1980年。
[6]威廉·e·科里和弗兰克·c·Milstead”的影响当地环境干扰测量和预测,“1969年IEEE电磁兼容性研讨会记录,IEEE 69 c3-emc, 1969年6月17日- 19日。
[7]阿尔伯特·a·史密斯,Jr .)“电场传播近端地区”IEEE电磁兼容性,EMC-11卷,4号,1969年11月。
[8]罗伯特·f .德国和拉尔夫Calcavecchio”在甚高频/超高频辐射EMI测量频率范围,“1980年IEEE国际研讨会上电磁兼容性,IEEE 80 ch1538-8emc, 1980。
[9]t . m . Madzy和k . s . Nordby“IBM恩迪科特EMI范围,”1981年IEEE国际研讨会上电磁兼容性,IEEE 81 ch1675-8, 8月18日至20日,1981年。
[10]Arlon t·亚当斯,耶胡达Leviatan,克努特美国Nordby,“附近电磁领域作为电尺寸的函数,“IEEE电磁兼容性,EMC-25卷,4号,1983年11月。
[11]Arlon t·亚当斯和克努特美国Nordby”附近电磁领域作为电尺寸的函数,“1983年IEEE国际研讨会上电磁兼容性,IEEE 83 ch1838-2,即将于8月23日至25日,1983年。
[12]j . d . Gavenda”效应的电磁源类型和方向与距离的信号下降,”1987年IEEE国际研讨会上电磁兼容性,IEEE 87 ch2487-7, 1987年8月25 - 27日。
[13]约瑟DeMarinis”,开放领域的研究有关设计EMI测试网站,“1987年IEEE国际研讨会上电磁兼容性,IEEE 87 ch2487-7, 1987年8月25 - 27日。
[14]h . f .接着说下去! e·辛克和r·克莱姆塞;“Radiated-Emission问题测试在3米距离根据CISPR 11和CISPR 22日,“1993年IEEE国际研讨会上电磁兼容性,IEEE93CH3310-0, 1993年8月。
[15]克里斯托弗·l。霍洛威学院和爱德华·f·Kuester“建模消声电磁测量室,IEEE电磁兼容性,38卷,1号,1996年2月。
[16]埃德·布兰肯希普大卫·阿奈特和西德尼·陈;“寻找难以捉摸的校正因子3米和10米之间辐射发射测试中,“2009年IEEE国际研讨会上电磁兼容性,IEEE CFP09EMC-CDR, 2009年,17 - 21 8月区间。
丹尼尔HOOLIHAN则是一个过去的IEEE EMC协会主席。他被董事会的成员自1987年以来,已举行时期领导职位的社会。丹也活跃在ANSI EMC认证标准委员会,C63副主席。他是创始人之一Amador公司(1984 - 1995)。他可以达成的(电子邮件保护)
标准和规范的文章中的引用
461年为基础:最新版本是mil - std - 461 f -接口标准要求的控制子系统和设备的电磁干扰特性——美国国防部2007年12月10日。
RTCA做- 160:最新版本是RTCA - 160 f -环境条件和机载设备测试过程——RTCA合并,L街1828号西北,805套房,华盛顿特区的20036 - 2007年12月。
联邦通信委员会规则和监管章,47岁的联邦法规,我,10-01-09。
ANSI C63.4:美国国家标准方法测量太空排放低压电气和电子设备在9千赫至40 GHz, FCC规则参考2003版本,最新的版本是2009年。
CISPR 22:国际电工委员会-信息技术设备的无线电骚扰特性的限制和方法测量,第三版- 1997是由联邦通讯委员会第15部分规则引用;最新一期的《CISPR 22版6可追溯到2008年。
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