電磁兼容EMC測(cè)試系列：天線的分類和選型

電磁兼容EMC測(cè)試系列：天線的分類和選型電磁兼容EMC，離不開測(cè)試，不管是輻射騷擾測(cè)試還是抗輻射騷擾度測(cè)試，除了EMI接收機(jī)，信號(hào)源，功率放大器等儀器之外，都要用到天線。天線，既可以用來發(fā)射信號(hào)又可以用來接收信號(hào)，是可逆的，具有互易性，可以看作是一種換能器，是電路與空間的界面器件。用來發(fā)射信號(hào)時(shí)將信號(hào)源產(chǎn)生的高頻電信號(hào)轉(zhuǎn)換成空間的電磁波沿一定的方向發(fā)射出去；用來接收信號(hào)時(shí)，將空間的電磁波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)通過電纜傳送到接收機(jī)。天線的主要參數(shù)包括：頻率范圍，增益，天線系數(shù)，方向圖，功率，阻抗，電壓駐波比等。在EMC測(cè)試中，根據(jù)不同的EMC標(biāo)準(zhǔn)，比如輻射騷擾的通用標(biāo)準(zhǔn)IEC61000-6-3（居住和商用環(huán)境），IEC61000-6-4（工業(yè)環(huán)境），規(guī)定了要進(jìn)行不同頻段的輻射騷擾測(cè)試和抗輻射騷擾度測(cè)試。具體到不同產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，比如：·針對(duì)電氣照明設(shè)備的無線電干擾測(cè)試IEC/CISPR15，EN55015，GB17743規(guī)定了要進(jìn)行9KHz到300MHz的輻射騷擾測(cè)試；針對(duì)電氣照明設(shè)備的無線電抗干擾度測(cè)試IEC61547，EN61547，GB18595規(guī)定了要進(jìn)行80MHz到1000MHz的輻射抗騷擾度測(cè)試；·針對(duì)家用電器的無線電干擾測(cè)試IEC/CISPR14-1，EN55014-1，GB4343.1規(guī)定了要進(jìn)行30MHz到300MHz的輻射騷擾測(cè)試；針對(duì)家用電器的無線電抗干擾度測(cè)試IEC/CISPR14-2，EN55014-2，GB4343.2規(guī)定了要進(jìn)行80MHz到1000MHz的輻射抗騷擾度測(cè)試；·針對(duì)ITE信息技術(shù)設(shè)備的無線電干擾測(cè)試IEC/CISPR22，EN55022，GB9254規(guī)定了要進(jìn)行30MHz到1000MHz的輻射騷擾測(cè)試?；A(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)GB/T6113.203-2008規(guī)定了對(duì)于1GHz到6GHz的測(cè)量限值；針對(duì)ITE信息技術(shù)設(shè)備的無線電抗干擾度測(cè)試IEC/CISPR24，EN55024，GB/T17618規(guī)定了要進(jìn)行80MHz到1000MHz的輻射抗騷擾度測(cè)試；不同產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了要進(jìn)行不同頻段的測(cè)試，也會(huì)用到不同類型的天線，為了便于選擇，把常用天線類別和覆蓋的頻率范圍歸納了一下，如圖1所示。圖1、EMC測(cè)試天線選型圖單極垂直天線如圖2所示，這款天線覆蓋的頻率范圍9KHz到30MHz,高度是1米，天線系數(shù)是+10dB/m+-1.5dB；最大測(cè)量場強(qiáng):1V/m。帶有放大器，屬于有源單極垂直天線，主要用于9KHz到30MHz的電場分量的測(cè)量。圖2、單極垂直天線環(huán)形天線如圖3所示，這款天線覆蓋的頻率范圍也是9KHz到30MHz,內(nèi)環(huán)直徑:600mm，天線系數(shù)是20dB（典型值）；最大測(cè)量場強(qiáng):>137dBμV/m(7V/m)。帶有放大器，主要用于9KHz到30MHz的磁場分量的測(cè)量。圖3、HLA6120環(huán)形天線偶極子天線如圖4所示，根據(jù)可拉伸的長度不同，這兩款天線覆蓋的頻率范圍分別為從30MHz到300MHz和從300MHz到1GHz。這種天線的長度對(duì)應(yīng)工作頻率的半波長，所以在測(cè)量中根據(jù)不同頻率需要調(diào)制長度。由于固定頻率的半波偶極子天線能提供更好的性能，所以經(jīng)常會(huì)用于天線的校準(zhǔn)和場地衰減的測(cè)量。圖4、VDA6116A/UHA9105調(diào)諧偶極子天線雙錐天線如圖5所示，這款天線覆蓋的頻率范圍從30MHz到300MHz,具體參數(shù)的頻響曲線如圖6所示。適用于CISPR/EN,FCC和MIL-STD等標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試。圖5、VBA6106A雙錐天線圖6、VBA6106A參數(shù)頻響曲線如圖7所示，這款緊湊式雙錐天線覆蓋的頻率范圍從200MHz到1GHz，屬于偶極磁場強(qiáng)度測(cè)量天線，天線系數(shù)典型值:20dB/m~32dB/m；增益典型值:-3.5dB~+1.5dB；VSWR典型值:≤2.0(350MHz~1000MHz).圖7、DPA4000A雙錐天線如圖8所示，這款緊湊式雙錐天線覆蓋的頻率范圍從800MHz到2.8GHz，屬于偶極磁場強(qiáng)度測(cè)量天線，天線系數(shù)典型值:30dB/m~38dB/m；增益典型值:-2.0dB~+1.5dB；VSWR典型值:≤2.5(1GHz~2.5GHz).圖8、DPA3000雙錐天線對(duì)數(shù)天線如圖9所示，這兩款天線覆蓋的頻率范圍分別為從300MHz～1GHz和從200MHz～1GHz。典型增益:4dB；阻抗:50Ω；最大持續(xù)功率:300W，天線的方向圖如圖10所示。適用于CISPR/IEC/EN,FCC,MIL-STD等標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試。圖9、UPA6108/6109對(duì)數(shù)周期天線圖10、UPA6108的方向圖復(fù)合天線如圖11所示，這款天線覆蓋的頻率范圍從30MHz～2GHz。典型增益:6dB；阻抗:50Ω；VSWR:1.5：1；最大持續(xù)功率:200W；天線因數(shù)(典型值)：30MHz:20dB/m；60MHz:8dB/m；300MHz:14dB/m；500MHz:18dB/m；1000MHz:24dB/m；2000MHz:30dB/m。圖11、UPA6192復(fù)合寬帶天線如圖12所示，這款天線覆蓋的頻率范圍從26MHz～3GHz。典型增益:6dB(200MHz~3GHz)/8dB(700MHz~2.5GHz)；阻抗:50Ω；VSWR:最大2：1；最大持續(xù)功率:600W。圖12、CBL6144復(fù)合寬帶天線喇叭天線如圖13所示，這款天線覆蓋的頻率范圍從1GHz～18GHz。典型增益:4~15dBi；阻抗:50Ω；VSWR:最大2.5：1；最大持續(xù)功率:200W。圖13、BHA9118喇叭天線天線通常需要安裝在三腳架或者天線桅桿上，便于升降和調(diào)節(jié)方向。為了減小對(duì)射頻信號(hào)的反射和影響，這些三腳架或者天線桅桿通常會(huì)采用非金屬材料。圖14所示為BTP6020A三腳架，采用玻璃纖維材料，它可承載最高達(dá)50公斤。圖15為一款天線桅桿。圖14、BTP6020A天線三腳架圖15、CAM6330A天線桅桿除了手動(dòng)的在EMC實(shí)驗(yàn)室里還會(huì)用到可自動(dòng)控制升降裝置。針對(duì)EMC測(cè)試的各