CDN法測試與輻射騷擾的電波暗室法對比驗證

1、CDN法測試與輻射騷擾的電波暗室法對比驗證【摘要】依據(jù)最新版電氣照明和類似設備的無線電騷擾特性的限值和測量方法要求，在全面對比分析燈具產(chǎn)品輻射騷擾測試的電波暗室法和CDN法試驗方法及試驗結果的基礎上，本文重點總結了兩種方法的差異性及其成因，并結合當前行業(yè)內的做法，就CDN試驗方法的應用提出個人見解?！娟P鍵詞】電波暗室法 CDN法 探析1.概況介紹相對于舊版本的燈具類產(chǎn)品EMC標準，依據(jù)最新版本CISPR 15 / EN 55015 / GB 17743 電氣照明和類似設備的無線電騷擾特性的限值和測量方法要求，需要增加測量頻率范圍30MHz300MHz的輻射騷擾場強，測量方法可以為：（1）依據(jù)C

2、ISPR 22在開闊場或電波暗室進行試驗，應用CISPR 22:2008第10章規(guī)定的方法。（2）使用符合下列要求的耦合/去耦網(wǎng)絡（CDN）進行測量： CDN 阻抗參數(shù)在IEC 61000-4-6 中規(guī)定；Zce阻抗應為150，在擴展的80MHz300MHz 頻率范圍內公差為+60 /-60 。CDN測試試驗布置如下圖1所示，照明設備放置在一塊或者多塊非導電木塊上，木塊高度為（10±0.2）cm，再將木塊放置在接地金屬板上，金屬板的尺寸比照明設備至少大20cm。照明設備通過一根長（20±10）cm 的電源電纜與適當?shù)鸟詈?去耦網(wǎng)絡相連接，電纜離金屬板的距離應為（4±

3、;1）cm，并使用高度為（4±0.2）cm 的非導電支撐件，CDN安裝在金屬板上。如果照明設備有控制端子，這些端子用同樣的方法連接到CDN-AF2，見IEC 61000-4-6。CDN測試試驗布置操作步驟如下：（1）把CDN、測量接收機的地線進行接地連接，并確保接地良好；（2）接上被測設備EUT；（3）把CDN網(wǎng)絡的電源輸入端連接到供電電源；（4）將CDN網(wǎng)絡的BNC射頻端口連接上測量接收機；（5）由于在CDN的RF輸出端有6dB衰減器，6dB也應修正到最終結果中。測量可以在無屏蔽的室內進行，離導電部件的距離應大于40cm。圖1 測試布置示意圖R測量接收機 CDN耦合/去耦網(wǎng)絡 SV

4、電源 EUT受試設備 MP接地平板 T6dB, 50衰減器2驗證分析2.1實際產(chǎn)品測試對比2.1.1 電波暗室法測試按照電波暗室法試驗布置，選擇一個燈具樣品進行測試，試驗結果如下所示。實際產(chǎn)品用電波暗室法測試數(shù)圖一覽EUT NameLED LampTest distance:3mOperation Mode:Normal operationLimit:CISPR 15Environment:Tem:24 Hum:51%101kPaANT Polarity:HorizontalVoltage Supply:230V/50HzDetected Peaks:Frequency (MHz)PK Max

5、Hold dB(V/m)QP Value dB(V/m)QP Limit dB(V/m)QP MargindBPolarityH / VResult110.36347.140.740-0.7HFail189.14749.743.040-3.0HFailEUT NameLED LampTest distance:3mOperation Mode:Normal operationLimit:CISPR 15Environment:Tem:24 Hum:51%101kPaANT Polarity:VerticalVoltage Supply:230V/50HzDetected Peaks:Frequ

6、ency (MHz)PK MaxHold dB(V/m)QP Value dB(V/m)QP Limit dB(V/m)QP MargindBPolarityH / VResult73.54352.247.040-7.0VFail97.35053.447.640-7.6VFail171.21052.145.640-5.6VFail2.1.2 CDN方法測試按照CDN方法試驗布置，采用CDN方法該燈具樣品進行輻射測試，試驗結果如下所示。實際產(chǎn)品用CDN方法測試數(shù)圖一覽EUT NameLED LampLimit:CISPR 15Operation Mode:Normal operationVolt

7、age Supply:230V/50HzEnvironment:Tem:24 Hum:51%101kPaRemark:CDN MethodDetected Peaks:Frequency (MHz)PK MaxHold dB(V)QP Value dB(V)QP Limit dB(V)QP MargindBResult110.32067.459.254-5.2Fail179.84065.357.054-3.0Fail2.1.3測試布置依據(jù)標準規(guī)定，電波暗室法和CDN方法試驗布置如圖2和圖3所示。圖2電波暗室法試驗布置圖3 CDN方法試驗布置2.2 使用梳狀信號發(fā)生器對比分析一直以來，我們在積極

8、地探尋一種標準信號源，通過該設備可以非常直觀地驗證電波暗室法和CDN方法之間存在的差異以及一致性問題。最終確定是否可以用梳狀信號發(fā)生器進行嘗試，但其合理性有待商榷。2.2.1 使用梳狀信號發(fā)生器的電波暗室法試驗采用梳狀信號發(fā)生器用電波暗室法進行輻射測試，試驗結果如下所示。梳狀信號源用電波暗室法測試數(shù)圖一覽EUT NameSignal GeneratorTest distance:3mOperation Mode:5MHzLimit:CISPR 15Environment:Tem:24 Hum:51%101kPaANT Polarity:VerticalDetected Peaks:Freque

9、ncy (MHz)PK MaxHold dB(V/m)QP Value dB(V/m)QP Limit dB(V/m)QP MargindBPolarityH / VResult50.00046.346.1/V/100.00051.351.11/V/150.00052.652.4/V/200.00053.753.6/V/250.0006363.863.7/V/2.2.2 使用梳狀信號發(fā)生器的CDN方法試驗采用梳狀信號發(fā)生器用CDN方法進行輻射測試，試驗結果如下所示。梳狀信號源用CDN方法測試數(shù)圖一覽EUT NameSignal GeneratorLimit:CISPR 15Operation

10、Mode:5MHzRemark:CDN MethodEnvironment:Tem:24 Hum:51%101kPaDetected Peaks:Frequency (MHz)PK MaxHold dB(V)QP Value dB(V)QP Limit dB(V)QP MargindBResult50.00076.976.8/100.00079.078.9/150.00073.273.1/200.00069.669.5/250.00073.373.2/2.2.3 使用梳狀信號發(fā)生器的測試布置為了進一步驗證電波暗室法和CDN方法測試結果的差異和一致性，我們采用梳狀信號發(fā)生器運用這兩種方法分別進行

11、測試，試驗布置如圖4和圖5所示。圖4使用梳狀信號發(fā)生器的電波暗室法試驗布置圖5使用梳狀信號發(fā)生器的CDN方法試驗布2.3 驗證分析結論基于當前的測試設備和測試方法，從上述測試數(shù)據(jù)對比來看，電波暗室法和CDN方法之間的輻射騷擾測試結果在頻點和幅度方面還是存在一定的差異。本文認為，導致差異的原因大致有以下：第一，一部分由測試設備、測試場地、測試人員以及環(huán)境條件等客觀因素所構成的測量不確定度引起，這些差異往往是固有的、不可消除的；第二，鑒于CDN方法和電波暗室法在測試原理方面的區(qū)別，通過查詢一些相關資料了解到，即便各方面都滿足要求，兩者之間的差異也會客觀存在；第三，相對于在電波暗室通過空間方式測試輻

12、射騷擾，CDN方法在EUT和測量設備之間需要進行線纜的物理連接，而連接質量的狀況會直接影響到最終結果，特別是高頻部分。雖然此次用梳狀信號發(fā)生器驗證時采用的是焊接，但我們可以看到對高頻部分還是有一定的影響；第四，CISPR 15附錄B的B.1概述中指出：如果照明設備符合本附錄的要求，則認為符合本標準4.4.2規(guī)定的30MHz300MHz頻率范圍內輻射騷擾的要求。可以看出，標準沒有明確指出當兩者的結論出現(xiàn)爭議時，應以哪一種方法為準。因此，本文認為，基于符合要求的測量設備、測量場地和測量步驟，標準承認這兩種方法在測試結論的判定方面客觀存在的差異。3.業(yè)內掃描鑒于上述驗證分析結論，通過與行業(yè)內其他機構

13、技術人員溝通了解，進而獲悉兩種測試方法之間的確存在差異。同時，進一步了解到其他一些實驗室（如SGS、 Nemko、TUV萊茵、TUV PS、 Intertek等）對CISPR 15所提出的輻射騷擾測試的CDN方法仍然保持比較審慎的態(tài)度，基本上還是沿用傳統(tǒng)的電波暗室法進行測試。在了解到的諸多實驗室中，也會有實驗室在客戶的強烈要求下偶爾采用CDN方法。然而，他們通常默認的并向客戶推薦的還是在電波暗室內進行燈具的輻射測試，不管是認證項目還是客戶的摸底測試。4.初探觀點基于以下因素，本文認為目前對采用CDN方法進行燈具產(chǎn)品的輻射騷擾測試仍需保持謹慎保守的態(tài)度較妥。首先，作為人們日常生活必不可缺的照明器

14、具，在全球“低碳環(huán)?！钡南M理念指引下，燈具行業(yè)制造商紛紛大量地推出種類繁多的節(jié)能產(chǎn)品，這也給從事燈具產(chǎn)品研發(fā)調試、出廠/入廠檢測以及認證檢測等環(huán)節(jié)缺乏電波暗室條件的工作帶來一定的壓力，CISPR 15所提出的CDN方法無疑是對這一狀況的變通和緩解。而我們具備電波暗室的硬件優(yōu)勢，并且從目前測試場地的統(tǒng)籌安排來看還有一定的協(xié)調空間。其次，行業(yè)內很多“品牌機構”依然沿用電波暗室測試方法，測試方法的一致性有利于保證測試結論的一致性。最后，根據(jù)個人和實驗室同事所做的大量燈具產(chǎn)品輻射騷擾經(jīng)驗總結，所測得EUT的最差結果一般是在接收天線處于垂直極性時，這與測試布置中EUT電源線的擺放一致。不可否認，燈具產(chǎn)

15、品的輻射與其線纜，特別是電源線有著極大的關系。綜合這一現(xiàn)象，標準起草者提出用CDN方法對電源線的測試來替代電波暗室法進行輻射騷擾測試便順理成章，并根據(jù)上限頻率300MHz的波長規(guī)定了測試布置中電源線的長度。然而，面對燈具產(chǎn)品種類的多樣化和時鐘頻率的不斷提高，相對于傳統(tǒng)的電波暗室法，CDN方法應該不是一種完美的替代。當然，如果客戶對燈具產(chǎn)品的CDN方法有一定的需求，在明確產(chǎn)品特性的前提下并和客戶溝通的基礎上，我們完全可以考慮嘗試該方法。參考文獻：1 CISPR 15:2009Z. Limits and methods of measurement of radio disturbance characteristics of electrical lighting and similar equipment.2 CISPR 22:2008Z.Information technology equipment Radio disturbance characteristics Limits and methods of measurement. 3 IEC 61000-4-6: