简介
本文讨论RE101和RE102,包括MIL-STD-461修订“G”(当前版本)中包含的更新。这些测试量化了从设备和相关电缆辐射到空气中的不受欢迎的信号。如果不检查,这些信号就会连接到其他设备的电缆上,或者可能进入其他设备的机箱和内部导体上。所接收的磁场有可能在其他设备导体中诱导电流,并可能引起来自任何一个磁场的有害干扰。
这两种测试方法都是MIL-STD-461测试程序的一部分,从一开始就使用RE04(磁场)和RE02(电场)编号。MIL-STD-461C的发布将磁场辐射测试方法的RE04编号更改为RE01,但MIL-STD-462继续引用RE04,即使发布了更新标准的通知。
RE01 (RE04)的磁环天线位于距离待测设备(EUT) 1米的位置,覆盖频率范围为30 Hz至50 kHz。极限以dBpT (dB参照1皮特斯拉)项表示通量密度测量。RE02覆盖了窄带(NB)发射的14 kHz至10 GHz的频率范围,并将宽带(BB)发射的频率上限限制在1 GHz,天线位于距离EUT 1米的地方。NB排放限值为dBμV/m, BB排放限值为dBμV/m/MHz。
如上所述,RE02要求进行测试,以确定排放是属于窄带(NB)还是宽带(BB)。这些限制将允许宽带发射的振幅更高,因为这类噪声往往对人的感官产生更良性的影响。将风吹过树木产生多种频率(BB)的声音与只有单一频率(NB)的警报器的声音进行比较。风会允许语音通话,而警报器会对语音接收产生较大干扰。在早期,无线电通信的干扰是一个主要问题,因此NB和BB的分离对产品质量有重大影响。
当我们讨论BB主题时,回顾一下做出决定似乎是及时的。MIL-STD-462提供了两个测试来支持这个决定。
测试1:
- 将接收器调到峰值信号频率。
- 调节频率±2 IBW (IBW注1是脉冲带宽部分的接收机校准)。
- 如果振幅变化<3 dB,则信号被归类为BB。
注1:IBW是衡量接收机对脉冲信号反应的指标。一个脉冲发生器(IG)信号,其脉冲峰值校准为1 MHz带宽应用于接收机。如果接收机带宽设置为10 kHz,脉冲测量值应比IG振幅设置低40 dB。假设IG输出设置为80 dBμ v /MHz,接收机测量值为42 dBμ v,脉冲限制为38 dB, IBW为12.6 kHz。只有在测量BB信号并转换为/MHz单位时,才需要校准IBW。
测试2:
- 测量发射的脉冲重复频率
- 如果脉冲重复频率小于或等于接收机的IBW,则将发射归类为BB。
如果这两项测试中的任何一项导致BB分类,则排放为BB,并将其与极限进行比较以确定可接受性。别忘了,BB的极限测量单位是dBμA/MHz,所以测量必须通过在MHz转换系数中应用-20logBW来归一化到/MHz单位。例如,如果您的测量使用的是10 kHz带宽(BW),那么-20log(0.01)将提供40 dB的转换,以使测量符合dBμ a /MHz单位。上面的注释1提供了关于转换的更多详细信息。
在这些测量很常见的时候,使用带有定制专有软件的频谱分析仪进行NB/BB测定,并将测量结果绘制在适用的图表上。今天,这个过程是手动的,可能有些耗时,所以当这适用于您的测试程序时,为所需的手动交互留出足够的时间。
为了快速评估,将接收器调到发射频率,并将接收器BW更改为10倍。如果测量没有改变,则发射为NB,如果测量改变了10 dB,则发射为随机噪声,如果测量改变了20 dB,则发射为BB。请注意,这种技术不遵循标准,因此对于官方测量使用标准方法。
1993年,MIL-STD-461D和MIL-STD-462D的发布将30hz至100khz频率范围的测试改为RE101,测试由距离EUT 7 cm和50 cm的13.3 cm环路传感器测量。指定这两个距离是为了确定如果7厘米测试显示不符合要求,并且该应用不会危及附近的其他设备,磁场衰减是否允许该项目被接受使用。电场测试方法RE102将频率范围更改为10khz至18ghz(实际上是1ghz或10倍于有意产生的最高频率至18ghz),并针对各种频率范围调用特定的天线。该修订还删除了NB / BB测定要求,并为选定的测试频率范围规定了特定的BWs。该版本要求电缆在测试过程中暴露,因此可以在测试程序的辐射部分测量电缆辐射。
MIL-STD-461D规定,RE102测试应使用无回声测试箱,以减少混响造成的非常大的测量误差。消声室要求射频吸收器的最小吸收为6 dB (80 MHz - 250 MHz)和10 dB (250 MHz以上)。
MIL-STD-461E取消了50厘米的测试距离,要求在7厘米的测试距离上符合要求。这使得在另一个距离进行测量变得更加困难。我想在这一点上展开一点,因为减少磁场发射可能具有挑战性。让我们考虑一台笔记本电脑,其中与明亮屏幕相关的电流在7厘米处产生超限。将接收环移动到距离显示器前面或后面15厘米的距离,可以减少电场低于限制。如果笔记本电脑是在桌子上使用的,那么不太可能在15厘米的距离内放置易受影响的设备,特别是在操作时操作人员所在的前方。如果由于一些遥远的机会,后方引起问题,在笔记本电脑和敏感设备之间放置黑色金属片应该重定向通量线,并解决问题。
MIL-STD-461F在RE101测试方法中增加了距离测量。如果设备在7厘米的距离上不符合要求,该程序要求增加距离以满足限制,并在测试报告中提供该距离信息,以便采购机构进行评估。RE102在定位和配置杆状天线方面实现了重大变化,可用于30 MHz以下的测量。删除了底座秤与接地平面的连接标准。杆状天线底座还将电缆连接器连接到底座上,而不是使用隔离的同轴连接器。在连接接收器的电缆上安装了铁氧体。这些变化引起了EMC社区的很多关注,但一些研究表明MIL-STD-461F配置从一个设施到另一个设施获得了更一致的结果。
MIL-STD-461G对RE101测试方法进行了一些小改动。RE102也有小的变化,但有一个是重要的。测试频率范围为10khz至18ghz,无需在1ghz或10倍于有意产生的最高频率(最高达18ghz)的情况下结束测试。这可能会对大型设备的测试时间产生重大影响,其中天线波束宽度需要在1-18 GHz频率范围内的多个天线位置,特别是在使用调谐接收机时(使用FFT接收机时时间较短,因为您可以在相同的驻留时间内测量100 MHz或更多,而不是在每个驻留时间间隔中测量½带宽)。
我们对详细要求的讨论是基于MIL-STD-461G,现行标准。
辐射发射,磁场
让我们首先深入研究RE101的信号完整性验证,我们通过创建一个已知的信号频率和振幅来检查测量系统。然后,我们测量信号,以确保使用我们为测试选择的测量系统获得正确的值。此外,目标幅值应比适用限值低6 dB,以证明测量系统检测该水平排放的灵敏度。
如图1 A部分所示,使用用于EUT测试的同轴电缆组装测量信号源。将信号发生器频率设置为50 kHz,振幅设置为极限- 6 dB减去循环转换系数。这个信号检查不存在环路,但是测量系统将包括因子作为数据缩减的一部分。操作测量接收器捕捉50 kHz信号,并验证测量值低于极限(±3 dB) 6 dB。
假设信号检查正确,将欧姆表连接到环路天线同轴连接器中心引脚和主体(图1,B部分)。验证电阻在5到10欧姆之间。这确认内部线路没有短路或断开。记录回路的电阻是一个好主意,这样电阻检查可以更准确一点,可以检测到微小的变化。
图1:RE101信号完整性检查配置
现在我们可以配置如图2所示的测试项,在成功完成信号完整性检查后进行测试。环形天线放置在距离EUT 7cm处,环形天线平行于EUT,垂直于地平面。在EUT运行并稳定后,将环路天线移到适当位置,以避免捕获涌流效应。设置接收器捕获测试频率范围的一段,通常该范围为带宽设置之一。将接收器设置为最大保持以捕捉最坏情况的排放。在观察接收机显示时,将环路天线移动到EUT面上,保持7厘米的间距。在检测到最坏情况排放的位置,将环路定向到垂直于EUT和垂直于地平面,以验证最大排放。第三个方向,垂直于EUT并平行于地平面将用于完成该测试部分。对每个频率范围段和EUT的每个面重复测试。该标准讨论了测量最坏情况下的排放和一些频率点,但上述方法捕获所有频率点,而不是选择少数几个。
图2:RE101测试配置
在大型测试项目中,通常会发现不同的天线位置显示出不同的发射,如图3所示。在这种情况下,每个点都需要分别捕获。如果结果显示排放超标,测量与达到限值的EUT的距离,以支持采购机构的审查,正如我们前面讨论的那样。
图3:RE101结果示例
辐射发射,电场
我们从系统完整性验证开始RE102过程。回顾修订版“G”允许从定期校准中移除几个无源测试设备项目,包括无源天线。
如图4所示,使用选择用于EUT测试的同轴电缆组装测量信号源。根据测试需要,包括衰减器、滤波器或前置放大器。杆状天线放大器部分通过向天线输入端提供终端和电容耦合的校准器连接到同轴电缆,以取代天线的杆状部分。有关棒校准器配置的更多详细信息,请参阅MIL-STD-461G。其他天线不包括在信号完整性检查中。将信号发生器频率设置为10khz(如果测试范围不低于2mhz,则设置为2mhz)。振幅到极限- 6db减去天线转换系数。天线不用于信号检查,但测量系统将包含该因子作为数据缩减的一部分。操作测量接收机捕捉信号,并验证测量值低于极限(±3 dB) 6db。重复检查指定的检查频率。对每个测量路径配置更改(如添加或删除过滤器或路径的其他元素)重复检查。
图4:RE102信号完整性检查配置
注意,在检查期间,无源天线不存在。应完成对每个天线的物理检查,并在发现损坏时进行修复。修理后,应对天线进行校准。使用短散热器注2,在接收波段为每个天线辐射一个信号,以确认天线正在接收辐射信号。请注意,不需要精确测量stub辐射,但如果stub散热器和接收天线始终放置,两次测试的测量值应该非常接近。
注2:Stub散热器通常是一根同轴电缆,其中一端去掉了外部编织,它将像单极天线一样提供辐射信号,以检查测量系统天线的功能。
检查完所有的测量路径和天线后,就可以建立如图5所示的测试配置了。天线替换了完整性检查时使用的信号发生器。
天线位于距离测试边界1m处。测试边界是包含EUT、电缆和lisn的区域,而不是地平面。如果线缆距离地平面前端10cm,则天线距离地平面0.9 m。杆和双锥天线通常位于测试边界的中心附近。双脊喇叭天线的定位使EUT加35厘米的电缆处于天线波束宽度内,用于200mhz至1ghz范围。1ghz ~ 18ghz天线的双脊喇叭放置在天线波束宽度中,用于放置EUT + 7cm电缆。对于大型测试件,可能需要多个天beplay官方免费下载线位置来检查EUT。水平和垂直天线极化呈现不同的波束宽度,因此一种极化可能比另一种极化需要更多的位置。
该标准表明,测试应在最大排放的EUT表面完成。在测试之前,可能会使用探测过程来查看所有面孔,以确定最坏情况的方向。通常情况下,电缆接口端在较低频率下表现最差,而操作员显示面或开放式面板在较高频率下表现最差。可能需要对多个面部进行测试。
建立EUT的运行和操作测量接收系统,以收集和记录排放测量。通常,每个天线、每个天线极化和每个天线位置都有单独的图表。
图5:RE102测试配置
总结
RE测试并不难,但是有许多项可能导致有缺陷的数据。考虑结果,问问自己“这些数据有意义吗”,如果你怀疑有效性,检查错误或简单地重做有问题的事情。在天线更换点,发射不应该突然消失。带宽变化应该会看到噪声底变化,宽带信号在带宽变化的十年中将变化20 dB。
信号完整性检查不应掉以轻心——在这个过程中,从硬件操作到选择正确的文件应用校正和转换因子,许多事情都要检查。测量系统电缆是完整性检查的一部分,所以不要忽视它们的影响。
与任何排放测试一样,请确保考虑了EUT周期时间。如果EUT花费的时间长于测量接收机的最小停留时间,则需要为EUT周期时间设置停留时间。