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电磁兼容EMC测试系列:天线的分类和选型

2018年05月30日 02:31 次阅读

电磁兼容EMC,离不开测试,不管是辐射骚扰测试还是抗辐射骚扰度测试,除了EMI接收机,信号源,功率放大器等仪器之外,都要用到天线。

天线,既可以用来发射信号又可以用来接收信号,是可逆的,具有互易性,可以看作是一种换能器,是电路与空间的界面器件。用来发射信号时将信号源产生的高频电信号转换成空间的电磁波沿一定的方向发射出去;用来接收信号时,将空间的电磁波转换成电信号通过电缆传送到接收机。

天线的主要参数包括:频率范围,增益,天线系数,方向图,功率,阻抗,电压驻波比等。

在EMC测试中,根据不同的EMC标准,比如辐射骚扰的通用标准IEC61000-6-3(居住和商用环境),IEC61000-6-4(工业环境),规定了要进行不同频段的辐射骚扰测试和抗辐射骚扰度测试。具体到不同产品标准,比如:

· 针对电气照明设备的无线电干扰测试IEC/CISPR15,EN55015,GB17743规定了要进行9KHz 到300MHz的辐射骚扰测试;针对电气照明设备的无线电抗干扰度测试IEC61547,EN61547,GB18595规定了要进行80MHz 到1000MHz的辐射抗骚扰度测试;

· 针对家用电器的无线电干扰测试IEC/CISPR14-1,EN55014-1,GB4343.1规定了要进行30MHz 到300MHz的辐射骚扰测试;针对家用电器的无线电抗干扰度测试IEC/CISPR14-2,EN55014-2,GB4343.2规定了要进行80MHz 到1000MHz的辐射抗骚扰度测试;

· 针对ITE信息技术设备的无线电干扰测试IEC/CISPR22,EN55022,GB9254规定了要进行30MHz 到1000MHz的辐射骚扰测试。基础标准GB/T6113.203-2008 规定了对于1GHz到6GHz的测量限值;针对ITE信息技术设备的无线电抗干扰度测试IEC/CISPR24,EN55024,GB/T17618规定了要进行80MHz 到1000MHz的辐射抗骚扰度测试;

不同产品标准规定了要进行不同频段的测试,也会用到不同类型的天线,为了便于选择,把常用天线类别和覆盖的频率范围归纳了一下,如图1所示。

图1、EMC测试天线选型图

单极垂直天线

如图2所示,这款天线覆盖的频率范围9KHz到30MHz, 高度是1米,天线系数是+10 dB/m+-1.5 dB;最大测量场强: 1 V/m。带有放大器,属于有源单极垂直天线,主要用于9KHz 到30MHz的电场分量的测量。

电磁兼容EMC测试系列:天线的分类和选型

图2、单极垂直天线

环形天线

如图3所示,这款天线覆盖的频率范围也是9KHz到30MHz, 内环直径: 600 mm,天线系数是20 dB(典型值);最大测量场强: 》137 dBμV/m (7 V/m)。带有放大器,主要用于9KHz 到30MHz的磁场分量的测量。

电磁兼容EMC测试系列:天线的分类和选型

图3、HLA 6120环形天线

偶极子天线

如图4所示,根据可拉伸的长度不同,这两款天线覆盖的频率范围分别为从30MHz到300MHz和从300MHz到1GHz。这种天线的长度对应工作频率的半波长,所以在测量中根据不同频率需要调制长度。由于固定频率的半波偶极子天线能提供更好的性能,所以经常会用于天线的校准和场地衰减的测量。

电磁兼容EMC测试系列:天线的分类和选型

图4、VDA 6116A/UHA9105调谐偶极子天线

双锥天线

如图5所示,这款天线覆盖的频率范围从30MHz到300MHz, 具体参数的频响曲线如图6所示。适用于CISPR/EN, FCC和MIL-STD等标准的测试。

电磁兼容EMC测试系列:天线的分类和选型

图5、VBA 6106A双锥天线

电磁兼容EMC测试系列:天线的分类和选型

图6、VBA 6106A参数频响曲线

如图7所示,这款紧凑式双锥天线覆盖的频率范围从200 MHz到1 GHz,属于偶极磁场强度测量天线,天线系数典型值: 20 dB/m ~ 32 dB/m;增益典型值: -3.5 dB ~ +1.5 dB;VSWR典型值: ≤2.0 (350 MHz~1000 MHz)。

电磁兼容EMC测试系列:天线的分类和选型

图7、DPA 4000A双锥天线

如图8所示,这款紧凑式双锥天线覆盖的频率范围从800 MHz到2.8GHz,属于偶极磁场强度测量天线,天线系数典型值: 30 dB/m ~ 38 dB/m;增益典型值: -2.0 dB ~ +1.5 dB;VSWR典型值: ≤2.5 (1GHz~2.5GHz)。

电磁兼容EMC测试系列:天线的分类和选型

图8、DPA 3000双锥天线

对数天线

如图9所示,这两款天线覆盖的频率范围分别为从300MHz~1 GHz和从200MHz~1 GHz。典型增益: 4 dB;阻抗: 50 Ω;最大持续功率: 300 W ,天线的方向图如图10所示。适用于CISPR/IEC/EN, FCC, MIL-STD等标准的测试。

图9、UPA6108/6109对数周期天线

电磁兼容EMC测试系列:天线的分类和选型

图10、UPA6108的方向图

复合天线

如图11所示,这款天线覆盖的频率范围从30MHz~2 GHz。典型增益: 6 dB;阻抗: 50 Ω;VSWR: 1.5:1;最大持续功率: 200 W ;天线因数(典型值):30 MHz: 20 dB/m;60 MHz: 8 dB/m;300 MHz: 14 dB/m;500 MHz: 18 dB/m;1000 MHz: 24 dB/m;2000 MHz: 30 dB/m。

图11、UPA6192 复合宽带天线

如图12所示,这款天线覆盖的频率范围从26MHz~3 GHz。典型增益: 6 dB (200 MHz ~ 3 GHz) / 8 dB (700 MHz ~2.5 GHz);阻抗: 50 Ω;VSWR: 最大2:1;最大持续功率: 600 W 。

电磁兼容EMC测试系列:天线的分类和选型

图12、CBL 6144 复合宽带天线

喇叭天线

如图13所示,这款天线覆盖的频率范围从1GHz~18 GHz。典型增益:4~15 dBi;阻抗: 50 Ω;VSWR: 最大2.5:1;最大持续功率: 200 W 。

图13、BHA 9118喇叭天线

天线通常需要安装在三脚架或者天线桅杆上,便于升降和调节方向。为了减小对射频信号的反射和影响,这些三脚架或者天线桅杆通常会采用非金属材料。图14所示为BTP6020A三脚架,采用玻璃纤维材料,它可承载最高达50公斤。图15为一款天线桅杆。

图14、BTP6020A天线三脚架

图15、CAM6330A天线桅杆

除了手动的在EMC实验室里还会用到可自动控制升降装置。针对EMC测试的各种类型的天线产品还有很多,这里只是针对每种类型的天线列出了一些具体实物便于理解和选型。

电磁兼容EMC测试还会用到许多测试仪器,测试附件,包括使用方法,以后有时间会陆续介绍。

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从22个方向来分享下PCB布板与EMC

说起开关电源的难点问题,PCB布板问题不算很大难点,但若是要布出一个精良PCB板一定是开关电源的难点...

发表于 2018-04-17 08:51 1869次阅读
从22个方向来分享下PCB布板与EMC

医用电子设备的电磁兼容标准基本要求

伴随越来越多的医用电子设备的开发和使用,如何解决医用电子设备的电磁兼容性问题,提高医用电子设备的可靠...

发表于 2018-04-17 08:30 1533次阅读
医用电子设备的电磁兼容标准基本要求

VDD和VSS并联钳位二极管和串联电阻进行保护

CMOS结构封装括一个PNPN可控硅类型单元,由VDD和VSS之间的寄生晶体管产生。当寄生可控硅被扰...

发表于 2018-04-16 09:21 654次阅读
VDD和VSS并联钳位二极管和串联电阻进行保护

电磁兼容整改案例分析

某铁路设备计算机联锁系统,在各子模块组装到机柜过程中未考虑电磁兼容,导致系统样机进行辐射抗扰度试验时...

发表于 2018-04-16 08:55 1195次阅读
电磁兼容整改案例分析

EMC设计元器件选择及电路设计很关键

在PCB的EMC设计考虑中,首先涉及的便是层的设置; 单板的层数由电源、地的层数和信号层数组成;在产...

发表于 2018-04-15 06:43 1973次阅读
EMC设计元器件选择及电路设计很关键

EMC设计中保持信号线的完整和低阻抗对系统同样重...

由于平面之间的耦合程度有限,回路电流在跃迁过程中,将遇到较大的阻抗。因此回路电流在这里将在两个平面上...

发表于 2018-04-12 14:15 568次阅读
EMC设计中保持信号线的完整和低阻抗对系统同样重...

要通过EMC测试,处理通风口、显示窗很关键

这种方案实际是有一个假设,这就是,显示器件或操作器件自身是不产生电磁骚扰的,或者对外部电磁骚扰不敏感...

发表于 2018-04-10 08:32 1485次阅读
要通过EMC测试,处理通风口、显示窗很关键

EM78P173N义隆单片机MCU规格书

发表于 2018-04-09 11:51 728次阅读
EM78P173N义隆单片机MCU规格书

顺利通过EMC试验:怎么解决缝隙的泄漏

屏蔽机箱上的缝隙就是两块金属材料搭接时,他们之间形成的一种结构形式。从直观上容易理解,当两块刚性的金...

发表于 2018-04-04 11:18 406次阅读
顺利通过EMC试验:怎么解决缝隙的泄漏

裸板型和U外壳型AC/DC电源安装应该注意哪几点...

将裸板型电源装入设备时,要注意电源各个方向与设备之间的爬电距离和净距离。在class I系统中,这意...

发表于 2018-04-04 10:35 280次阅读
裸板型和U外壳型AC/DC电源安装应该注意哪几点...

电磁兼容的重要性_电磁兼容技术应用

本文开始阐述了电磁兼容的概念和电磁兼容的重要作用,其次阐述了电磁兼容检测的必要性以及对电磁兼容检测技...

发表于 2018-04-03 15:23 1453次阅读
电磁兼容的重要性_电磁兼容技术应用

一文看懂电磁兼容性原理与方法及设计

本文开始介绍了电磁兼容的概念和电磁兼容的主要研究对象,其次介绍了提高电磁兼容性的措施以及电磁兼容性设...

发表于 2018-04-03 14:57 1219次阅读
一文看懂电磁兼容性原理与方法及设计

单片机MCU义隆EM78P372N

发表于 2018-04-02 15:56 754次阅读
单片机MCU义隆EM78P372N

怎样才算高端PLC?

什么样的PLC可以算是高端PLC?可靠性?稳定性?信息安全?网络连通能力……哪些是未来我们对高端PL...

发表于 2018-03-31 09:57 739次阅读
怎样才算高端PLC?

PCB的EMC设计之常见的PCB叠层结构

电源平面和地平面要满足20H规则;当电源层、底层数及信号的走线层数确定后,为使PCB具有良好的EMC...

发表于 2018-03-30 16:05 868次阅读
PCB的EMC设计之常见的PCB叠层结构

10条EMC设计建议

地平面的设计。低感抗的地回路是PCB设计过程中抑制EMC问题的最有效方法。扩大地平面区域,降低地回路...

发表于 2018-03-16 14:06 1330次阅读
10条EMC设计建议

电子产品EMC 设计仿真解决方案

发表于 2018-03-16 10:45 768次阅读
电子产品EMC 设计仿真解决方案

开关电源EMC过不了?PCB画板工程师有不可推卸...

说起开关电源的难点问题,PCB布板问题不算很大难点,但若是要布出一个精良PCB板一定是开关电源的难点...

发表于 2018-03-14 12:03 4932次阅读
开关电源EMC过不了?PCB画板工程师有不可推卸...

开关电源EMC过不了?精良PCB板一定是开关电源...

.副边的电流比较大,为了走电流,以及整流管散热,采用了这样的布局,整流管在上,BUCK电路MOS管在...

发表于 2018-03-12 08:43 1317次阅读
开关电源EMC过不了?精良PCB板一定是开关电源...

单相6A至30A EMC 滤波器提供简单的安装方...

TDK 公司宣布推出额定电压为 250Vac/250Vdc 的 RSEV 系列 6A、10A、16A...

发表于 2018-03-07 14:03 3098次阅读
单相6A至30A EMC 滤波器提供简单的安装方...

汽车电子设备的电磁兼容设计八项注意

无论是汽车内部还是外部的电磁干扰对车用电子设备尤其是车用ECU(电控单元)干扰都很大,这些电磁干扰会...

发表于 2018-03-06 09:38 1903次阅读
汽车电子设备的电磁兼容设计八项注意

rs485接口EMC电路设计方案(防雷/滤波及防...

485接口EMC电路设计方案分析: 一.原理图 1. RS485接口6KV防雷电路设计方案 图1 R...

发表于 2018-02-10 02:51 1218次阅读
rs485接口EMC电路设计方案(防雷/滤波及防...

混合动力汽车电磁兼容(EMC)整改案例

在针对整车各个零部件进行了解详细了解和分析以后,对整车主要零部件噪声源进行分类 : 1)、宽带噪声...

发表于 2018-02-05 09:09 3602次阅读
混合动力汽车电磁兼容(EMC)整改案例

选择医疗电源的5个指标要求

众所周知,每个行业对于电源都有一定的硬性指标,医疗行业也不例外。电源要能运用在医疗器械中,首先要通过...

发表于 2018-01-31 11:14 1588次阅读
选择医疗电源的5个指标要求

增加EMI/EMC预一致性测试节省设计周期中的时...

如果您和大多数设计人员一样,那么您可能想从本已非常紧张的设计周期中再省出一些时间。还好,有一个好方法...

发表于 2018-01-29 11:41 510次阅读
增加EMI/EMC预一致性测试节省设计周期中的时...

为什么要推进IPv6?为每一粒沙提供一个IP

为什么要推进 IPv6事情要从 1981 年开始说起,IETF 在 1981 年发布了 RFC 79...

发表于 2018-01-17 06:45 2023次阅读
为什么要推进IPv6?为每一粒沙提供一个IP

详细解析电磁兼容设计时应遵循的11个基本原则

电子线路设计准则电子线路设计者往往只考虑产品的功 能,而没有将功能和电磁兼容性综合考虑,因此产品在完...

发表于 2018-01-16 15:35 1380次阅读
详细解析电磁兼容设计时应遵循的11个基本原则

电源层的分割、数模设计以及降低数字和模拟信号间的...

板层的结构板层的结构是决定系统的EMC性能一个很重要的因素。一个好的板层结构对抑制PCB中辐射起到良...

发表于 2018-01-08 11:10 2886次阅读
电源层的分割、数模设计以及降低数字和模拟信号间的...

基于EMC的共模干扰与差模干扰以及抑制方法

两根导线之外通常还有第三导体,这就是"地线"。电压和电流的变化通过导线传输时有两种形态, 一种是两根...

发表于 2018-01-08 10:31 5014次阅读
基于EMC的共模干扰与差模干扰以及抑制方法

电容滤波的解析与EMC整改建议

整改中常常会使用电容这种元器件进行滤波,往往有“大电容滤低频,小电容滤高频”的说法。

发表于 2017-12-29 06:54 5950次阅读
电容滤波的解析与EMC整改建议