原创 如何使用EMC测试软件执行辐射抗扰度测试？（二）测试、校准方法及调制

上一篇文章为大家介绍了使用EMC测试软件执行辐射抗扰度测试的测试方法。本章将介绍频率变化模式测试方法、校准方法及调制。

大多数EMC标准没有描述射频信号是否必须在测试频率之间打开和关闭，以及如何打开和关闭。 在现实世界中，射频场的转变经常发生。例如，打开手持式发射器或移动电话将会在射频场中产生转变。因此，如果所使用的测试标准没有规定处理测试点之间的场的定义方法，我们建议使用“压力测试”方法。在此测试方法中，射频信号在每个测试点之间打开和关闭。 TS-RadiMation®支持四种不同的方式在测试频率之间生成射频信号。这四种方法可在替代、电流均衡、固定发电机和最低性能水平测试期间使用。有关这些方法的更多信息，请参阅以下段落：

● Stress test method（压力测试方法）

● Ramp method（斜坡法）

● Constant method（常数法）

● Fast Constant method（快速常数法）

除了这些“标准”测试方法之外，TS-RadiMation®支持之前描述的最低性能方法。

1.压力测试方法：在压力测试方法期间，RF测试信号在测试点之间打开和关闭。射频场的瞬变会对电子设备产生很大的影响，而具有相同幅度的恒定射频场则不会产生任何影响。因此，“压力测试”测试方法是一种最坏情况测试方法，并非所有EMC标准都需要这种方法。但是，由于此测试方法以最佳方式模拟现实世界的情况，因此我们建议使用此方法作为标准方法，除非有充分的理由使用其他方法测试EUT。

2.斜坡法：在斜坡方法期间，对于每个测试点，射频信号从低于所需电平的电平斜坡上升。斜坡上升和斜坡下降时间以及衰减可由软件配置。经过一段“停留时间”的测试后，射频信号将斜坡下降至低于测试电平的电平。

3.常数法：在恒定方法期间，RF场尽可能保持恒定（即，场在测试点之间不会关闭）。当然，任何测试设置（信号发生器、放大器、布线和注入钳）都会有频率响应，该频率响应并不完全平坦。由于这种频率响应，频率点之间的切换总是会导致射频电平发生轻微变化。根据频率响应，下一个频率点的系统增益可以大于或小于前一个频率点的增益。为了避免频率变化期间出现正向射频电平转换（这将导致过度测试），软件会确定下一个频率点的驱动电平是高于还是低于当前频率点的驱动电平。如果下一个频率点的驱动电平较低，则首先减小幅度，然后增加频率。然而，如果下一个频率点的驱动电平较高，则首先增加频率，然后增加幅度。达到正确的功率水平后，驻留时间开始，并应用配置后的调制。

4.快速常数法：对于恒定方法，在快速恒定方法期间，RF场尽可能保持恒定（即，在测试点之间不关闭场）。与恒定场方法相反，在测试期间调制不会打开和关闭。这意味着软件在调制打开的情况下测量功率和磁场。该软件将纠正由于调制引起的测量误差。虽然这会导致测试误差稍高，但调制切换不会导致射频场发生瞬变。这种测试方法将比由于缺乏调平时间而导致的持续现场测试更快。根据测试设备的质量和频率步长的不同，测试信号的幅度会略有变化。使用较小的步长可以最大程度地减少此问题。由于上述方法，在恒定场方法中，不会发生过度测试。

1.信号发生器电平校准：在信号发生器电平校准期间，仅记录信号发生器电平。在信号发生器电源替代测试期间，放大器输入的信号发生器电平与校准期间记录的保持相同。该方法没有考虑放大器的不稳定性。在这种校准方法中，不需要功率计。此方法不如正向功率和反射功率校准准确，因此不建议用于完全合规性测试。在信号电平校准期间，记录校准期间的场强。

2.正向功率校准：在正向功率校准期间，记录发射天线的正向功率。在正向功率替代测试期间，天线的正向功率保持与校准期间相同。通过这种方法，放大器漂移不会对测试产生影响。当进行正向校准时，该校准文件还可用于执行信号发生器替代测试。在正向功率校准期间，记录校准期间的信号发生器电平和场强。

3.净功率校准：在净功率校准期间，记录天线的正向功率和反射功率。正向功率和反射功率之差就是净功率。测试期间，净功率保持与校准期间相同。当大型金属EUT放置在天线前面时，一些RF能量会反射回天线，导致更差的VSWR。当仅校准正向功率时，这种影响不会得到补偿。校准净功率时，天线发射功率与校准期间保持相同。当进行净功率校准时，该校准文件还可以用于执行信号发生器替代测试或正向功率替代测试。在正向功率校准期间，记录校准期间的信号发生器电平、正向功率电平和场强。

在大多数辐射和传导抗扰度测试中，测试信号必须是调幅(AM)的。如果选择调制，则该调制将仅在停留时间期间开启。在测试点之间，当测试信号设置并调整到下一个频率点时，调制将关闭。其原因是，在调制打开的情况下，场或电流的测量不如没有调制的准确。这在实时分级测试中非常重要。根据所使用的信号发生器的功能，可以使用内部和外部调制源。 对于大多数EMC标准，射频信号采用1 kHz、80%AM调制进行调制。

当选择“无”守恒时，AM将应用于CW信号之上，并且调制信号的最大值将高于未调制的CW信号。

根据EN61000-4-3和EN61000-4-6，已调制RF信号的幅度是未调制CW RF信号幅度的1.8倍。当选择“无守恒”时，AM信号的峰值等于（（100%+调制深度）/100%）乘以未调制的CW信号的峰值。

对于汽车标准，对于95/54/EEC，调制信号的峰值应该被调节为使得调制信号的峰值电压值等于未调制的CW信号的峰值电压值。

TS-RadiMation®通过“电压守恒”（也称为“振幅守恒”）选项支持这种类型的AM调制。以调制信号的峰值电压值等于未调制的CW信号的峰值电压值的方式调整AM调制信号的幅度。

当选择“功率守恒”时，AM调制信号的幅度会以调制信号的RMS功率内容等于未调制CW信号的RMS功率内容的方式进行调整。

在TS-RadiMation®中，测量的场、测量的电压和测量的电流始终显示为相应的非调制测试级别。针对所应用的调制和可能的所应用的调制守恒来校正测量值。 显示校正后的测量数据的原因是由标准中的测试级别规范引起的。每个标准都以未调制的CW值指定测试级别。当还应应用调制时，这在标准中单独指定。还可以指定对调制的电压或功率节省的更具体的要求。如果应用调制和可能的守恒，这将导致图表中显示不同的测量值。在这种情况下，图表将显示与标准中的测试级别规范相比更高或更低的测试级别。当测量值针对所应用的调制和可能应用的保护进行校正时，图表中显示的值将是相应的CW值，这将直接与标准中的测试级别规范进行比较。因此，校正后的测量值的显示将防止测量值与标准中的测试水平规范之间的大量混淆。 举例：在无调制的辐射抗扰度替代测试中，测试电平为10 V/m，测得的场强将为10 V/m，也会显示该值。如果使用80%AM调制进行相同的测试，将测量到18 V/m的场强。然而，在这种情况下，软件将显示10 V/m，因为这是所请求的测试级别。显示的值仍然是测量值，但测量值针对所应用的调制进行了校正。如果使用调制守恒，图表也会被校正以显示相关水平。因此，如果在上述示例中还选择了调制电压保护，则载波电平将降低5.1 dB。测量的场强将再次为10 V/m，并且图表也将显示10 V/m。作为此实现的结果，在最佳情况下，计算字段、测量字段和指定测试级别的值应在图表中显示为相同的值。 此外，电流、电压和功率水平的图表针对所应用的调制和守恒进行了校正。对测量值的修正取决于所使用的测量设备在应用调制时正确测量值的能力。例如，如果在应用调制时场强传感器在电场测量期间发生错误，则测量的场强的校正和显示值也将不准确。这种情况仅适用于测量调制信号的情况，并且只有在单频段测试期间使用“快速恒定”频率变化模式或在多频段测试期间启用“在驻留时间之外应用调制”时才可能出现这种情况。

频率调制是频率调制信号的模拟。在频率调制期间，载波频率稍微改变为另一个频率，以对传输信号中的信息进行编码。例如，FM无线电广播就使用了这种方法，其中根据应传输的音频对载波频率进行轻微修改。载波频率的较大变化编码出较大的值，并且载波波动的速度表示生成的音调的频率。因此，FM无线电广播电台以90.8 MHz发射的1 kHz音调以1 kHz的速率在90.725 MHz和90.875 MHz之间改变载波频率。 有2个参数定义了如何执行频率调制：

● 频率：指定载波频率改变速率的频率。 

● 频率偏差：应应用的载波频率的最大变化。因此，载波频率在（测试频率-频率偏差）和（测试频率+频率偏差）之间变化。 当在EMC测试期间使用频率调制时，载波频率的频率变化会随着时间的推移以正弦波的形式应用，其中指定的偏差是在正弦波顶部应用的载波频率的最大频移。施加频率偏差正弦波的频率是指定的频率调制频率。 

在前面给出的FM无线电广播电台的示例中，FM调制的设置将是：频率：1 kHz，频率偏差：75 kHz。

脉冲调制是数字调制技术的模拟，例如移动电话所使用的技术。通过脉冲调制，CW载波会暂时启用（打开）和禁用（关闭）。当载波被禁用时，在该关闭时间段内不会生成任何信号。 有几个参数定义了如何执行脉冲调制：

● 频率：决定生成脉冲的频率的频率。

● 占空比：接通时间与接通和断开时间之和之间的关系（以百分比表示）。占空比应始终在0%到100%之间

● 脉冲宽度：单个生成脉冲的持续时间。脉冲宽度应始终小于：1/频率 [Hz]。 

 不同的标准描述了应应用的脉冲调制的不同参数。下图显示了占空比为50%的脉冲调制示例。

脉冲调制的参数之间存在一定的关系，修改一个参数会自动改变其他参数之一。

门控脉冲调制使用与上述脉冲调制相同的调制设置。这些设置也同样适用。 门控脉冲调制应用于上述脉冲调制之上，这样就增加了以下功能：

仅生成设定数量的“脉冲”，之后等待“门控周期”的剩余部分，然后开始下一个周期。 为了实现这种门控脉冲调制，需要使用以下附加参数：

● 脉冲计数[-]：每次突发中必须门控的脉冲数量。

● 门控周期：每个生成的突发周期的开始时刻之间的持续时间。