CISPR 16-2-2:骚扰功率测量

使用吸收钳测量设备引线骚扰功率的方法

1. 范围与测量概念

CISPR 16-2-2规定了在30 MHz至1 GHz频率范围内测量设备在其连接引线上产生的骚扰功率的方法。骚扰功率方法是辐射发射测量的替代方案,适用于连接电缆是主要辐射机制的设备。该标准提供了定位吸收钳、扫描最大读数和解释测量数据的详细程序。

该测量概念基于以下事实:在30 MHz以上频率时,设备的连接电缆变得电长度很大,充当有效的天线。沿电缆传播的骚扰功率与电缆的辐射发射直接相关。通过使用对电缆呈现定义阻抗的吸收钳测量该功率,测量结果与试验场地测量的辐射场强良好相关。

骚扰功率方法对于家用电器、电动工具和照明设备的制造商尤其具有成本效益。与其投资全电波暗室(成本10万–50万美元),使用吸收钳和EMI接收机的骚扰功率测量设置可以等效测量以电缆辐射为主的设备,成本仅为一小部分。

2. 测量设置与程序

该标准规定了详细的测量设置。EUT放置在参考接地平面上方0.8米高度的非导电桌子上。连接电缆沿水平直线敷设,距离EUT至少6米。吸收钳定位在电缆周围并沿电缆移动,以找到最大骚扰功率指示的位置。

频率范围 钳定位增量 最小电缆长度 测量距离(EUT到最近钳位置)
30 – 100 MHz 5 cm 6 m 0.2 m
100 – 300 MHz 2 cm 4 m 0.15 m
300 – 1000 MHz 1 cm 2 m 0.1 m

测量程序包括:(1)将EMI接收机设置为测量频率并选择合适的带宽(30–1000 MHz为120 kHz),(2)将吸收钳定位在起始位置,(3)使用QP和AV检波器测量骚扰功率,(4)按指定增量移动钳子并重复测量,(5)继续直到扫描完整根电缆长度或超过最大值位置。所有钳位置中的最大读数记录为该频率的骚扰功率。

吸收钳测量本质上很慢,因为一次只能测量一个频率,并且必须为每个频率点沿电缆物理移动钳子。以5 cm增量在120 kHz带宽下从30 MHz到300 MHz进行全频率扫描可能需要2–4小时。现代基于FFT的EMI接收机可以通过同时测量多个频率来减少该时间,但钳定位仍然是主要的时间因素。

3. 数据分析与解读

骚扰功率P通常以dBpW(相对于1皮瓦的分贝数)表示。接收机输入端的测量值根据吸收钳的转移阻抗和电缆损耗进行修正:P_corrected = P_meas + L_cable — Z_t(dB),其中L_cable是钳射频输出端与接收机输入端之间的电缆损耗,Z_t(dB)是吸收钳的转移阻抗(dBΩ)。

该标准提供了典型测量几何结构下骚扰功率与辐射场强之间的相关性。对于3 m测量距离,P dBpW的骚扰功率大致对应辐射场强E = P — 20log₁₀(f_MHz) + 44 dBµV/m。该相关性使得可以使用骚扰功率方法与辐射发射限值进行比较。

为高效测量,该标准推荐两步法:(1)使用电流探头在固定位置(距离EUT λ/4处)进行带峰值检波的快速预扫描,以识别关键频率;(2)仅在这些关键频率处进行完整的QP测量,移动吸收钳找到精确的最大值。该方法可将总测试时间减少60–80%,同时保持测量精度。

4. 常见问题

问:骚扰功率测量相比辐射发射测量有何优势?
答:主要优势包括:(1)设施成本显著降低(不需要电波暗室),(2)更好的可重复性,因为测量对测试环境不太敏感,(3)直接识别电缆相关发射,简化了故障排除。
问:如何处理有多根连接电缆的设备?
答:每根电缆必须单独测量。测量一根电缆时,其他电缆必须以其特性阻抗端接(同轴电缆50 Ω,双绞线100–150 Ω,或产品标准中指定的阻抗)。所有电缆测量中的最大骚扰功率作为设备的发射电平。
问:骚扰功率测量所需的最小电缆长度是多少?
答:最小长度取决于最低测量频率。对于30 MHz,电缆应至少为λ/2 = 5 m。建议使用6 m电缆以确保电缆上至少存在一个完整的驻波模式,使吸收钳能够找到真正的最大位置。

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