1～18GHz的辐射发射测量性能的SVSWR场地电压驻波比测试法

        用于验证暗室性能的场地电压驻波比测试法
        当前，随着电子类产品的高速趋势，EMC技术愈显突出，而EMC测量则是解决EMC技术的主要手段。电波暗室是目前使用最为广泛的EMC测量场地，可以说，暗室质量的好坏直接干扰到EMC测量的准确性和可靠性。目前，主要是根据CISPR 16-1-4和IEC61000-4-3对暗室性能进行分析，实际上，分析的方法就是对应于电波暗室的实际测量应用进行的，其中包括：归一化场地衰减测量（NSA），对应30～1000MHz的辐射发射测量；场均匀性测量（FU）,对应26MHz～18GHz的辐射抗扰度测量。而针对1～18GHz的辐射发射测量，则依据最新的CISPR 16-1-4，采用场地电压驻波比法（SVSWR）对暗室性能进行分析，本文主要对该方法进行说明。
        暗室性能的分析本质上是验证不同频率的电磁波在暗室内的反射对测量的干扰。SVSWR测量法同NSA方法所用的绝对校准不同，新方法使用的是相对测量技术。其原理是采用电磁波的干涉现象。由波源即发射天线发出的直射信号和其在暗室内壁上的反射信号叠加产生的合成信号形成空间驻波，该合成信号的最大值和最小值之比即为空间驻波比，其大小可表征反射波的强度，从而验证的暗室内的反射特点。若接收信号幅度以分贝单位表示，则是最大值和最小值之差。
        CISPR 16-1-4中定义了两种SVSWR测量法，一是使用天线发射和天线接收的标准法，二是使用天线发射和场探头接收的替代法，通过我们实测对比，可以肯定两种方法完全等效，限于篇幅，本文仅对设备用量少，应用广泛的标准法进行说明。
        进行SVSWR测量，首先要确定圆柱形的测量静区，即被测设备（EUT）要放置的位置，通常为转台所处的圆形区域，在该圆面上确定前、中、左、右4个测量位置，每个位置确定6个测量点，分别以‘1’～‘6’标注。测量点布置如图1，其两两排列间隔由‘6’至‘1’分别是2cm、8cm、8cm、12cm、10cm，标准中未提及6个点不等距分布的原因，据笔者分析，应是考虑到测量频带较宽，应对不同波长的信号的采样而设计的间距。测量高度通常为1m和2m，根据地面吸波体的高度和实际EUT的高度，可根据标准进行调整，需注意的是，最高的高度仅测‘前’位置。测量高度布置如图2。测量中，使用两副天线进行信号的收发，沿轴线距静区的边沿以实际的测量距离放置接收天线，在静区内的24个测量点为发射天线位置，发射天线使用低方向性天线，可以照射到暗室所有内表面，且受位置的干扰小，天线的较小的偏移不会干扰测量结果。两天线之间的地面依照暗室建设方的设计规则铺设吸波材料。测量时，两天线高度相同，接收天线始终沿轴线指向静区中心，发射天线依次放置的静区内的24个测量点上，方向指向接收天线。在每个点都以恒定的发射功率发射1～18GHz的信号，频率步进至少为50MHz，记录接收到的信号电平。将每个位置的6个点的信号读值经空间损耗修正后，其最大值和最小值之比即为该位置的空间驻波比值，换算成分贝制后，规则所有测量位置的驻波比值均小于等于6dB,暗室对于该项测量即为合格。
        


图 1 SVSWR测量静区中的测量位置包含的测量点序列（俯视）



图2 SVSWR测量位置的高度规则（侧视）

       依照标准法进行实际的SVSWR测量时，通常选用网络分析仪进行信号的收发，其好处是测量速度快，测量动态范围较大，即使在较远的测量距离下也无需使用前置放大器，若使用矢量网络分析仪，甚至可以通过时域变换的方法对有技术的暗室进行诊断。发射天线一般使用SBA9112/9113，POD等全向天线；接收天线则可使用喇叭天线或被测方指定的天线。鉴于暗室的尺寸，应选用优质的微波信号线缆进行信号的传输以降低线损，提高测量动态范围。信号的收发由电脑控制仪器完成，并将接收信号读值采集下来，当一个位置的6个点都测完后，自动计算该位置的驻波比值，以判断是否合格。图3为SVSWR实测照片。



图3 使用SBA9113天线作为发射天线时的SVSWR测量

实测中遇到的技术和经验。
(一)由于SVSWR测量在微波频段，且为相对性测量，发射天线的支架应选用高频电导率低的材料制作，比如空心且管壁较薄的PVC材料，或发泡聚苯乙烯材料，以免对信号形成较大的反射干扰结果。同时，发射天线后的电缆应使用低介电系数材料加以固定，始终保持同天线的距离不变，补偿其反射干扰。
(二)暗室内部对SVSWR测量干扰最大的是静区后部的墙体和地面，且最容易出现技术的频段为1～3GHz，故在测量时应先测量该频段内最靠近后墙的那个位置。地面吸波材料的铺设通常由建设方指定，但至少要在两天线之间铺满，否则，当结果出现超差时，不好判断技术所在。
(三)测量结果出现超差时，首先要检查所有的信号接头是否接好，然后保持收发天线位置不变，重复测量两遍，以验证仪器收发的重复性，借此判断是否为测量系统的原因导致超差。
(四)当确定为暗室自身原因导致测量不合格，应建设方规则，可通过置换吸波材料的方法判断技术所在，即将多余的吸波材料放置在暗室内壁不同的主反射区位置，重复测量，以观察接收电平有无明显的改变。
       大量的测量实践和对实测数据的分析均表明SVSWR测量确是说说科学可靠且十分严格的测量方法，能够在1～18GHz频段内对暗室的反射特点做出准确的分析。该测量具有仪器配置简单，测量速度快，受外界因素干扰小等优点。SVSWR测量成为目前国内外电波暗室验收测量中必做的项目。该测量确实保证了暗室的设计和施工质量，并间接推动了EMC技术的趋势，同时，也对暗室制造商提出了更高规则。