CN103616575B - 一种辐射发射测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种辐射发射测试方法，涉及电磁兼容测试技术领域，辐射发射测试***包括：控制设备、信号源、接收机、无线通信测试仪、射频信号处理器、滤波器、射频电缆、通用接口总线GPIB电缆、电波暗室、预放器、测量天线、天线塔、天线电缆、测试转台、无线通信测试仪天线、预埋电缆；其中，预放器、测量天线、天线塔、测试转台、无线通信测试仪天线设置于电波暗室内；预埋电缆埋设于电波暗室的墙壁内部或地面下方。本发明提供了一种辐射发射测试***，该***可对无线通信设备及非无限通信设备进行电磁兼容测试，同时，本发明提供了一种辐射发射测试方法，通过对该辐射发射测试***建立电场强度数学模型，分析该辐射发射测试***的各种不确定度来源分量，确定了该辐射发射测试***的扩展不确定度，利用该辐射发射测试***的扩展不确定度对测试结果进行修订，可提高最终测试结果的准确性及可靠性。

Description

一种辐射发射测试方法

技术领域

本发明涉及电磁兼容测试技术领域，具体地，涉及一种辐射发射测试方法。

背景技术

在电力领域，通常需要对智能变电站设备进行电磁兼容测试，以确定智能变电站设备是否可以在复杂的电磁环境中正常运行。

目前，针对智能变电站设备的电磁兼容测试必须依照相应的国家标准搭建辐射测试***，具体涉及的技术内容如下：

1、当受试设备为非无线通信设备时，需要依据标准GB9254-2008来设计辐射发射测试***，而当受试设备为无线通信设备时，需要依据标准GB/T22450.1-2008来设计辐射发射测试***。

2、无论是非无线通信设备的电磁兼容测试，还是无线通信设备的电磁兼容测试，其测量频段都是30MHz～6GHz。测量时，需要将测量频段分为两个子频段分别进行，即1GHz以下频段(30MHz～1GHz)和1GHz以上频段(1GHz～6GHz)；并且，1GHz以下频段的电磁兼容测试必须在半电波暗室中进行，1GHz以上频段的电磁兼容测试必须在全电波暗室或在半电波暗室的地面上铺上吸波材料后进行。也就是说，要完成电磁兼容测试，需要针对不同的测量子频段在不同的测量场地中进行，实际上相当于做两次测量。

3、电磁兼容测量限值(场强值，单位：dBμV/m)是由相应的测量标准给定的，是测量过程中的判定依据。如果测量得到的受试设备的骚扰超过限值，就表明该受试设备的骚扰不合格，反之则是合格。

4、在标准GB9254-2008与GB/T22450.1-2008中，对于1GHz以下频段，其限值是在10m的测量距离下给出的，对于1GHz以上频段，其限值则是在3m的测量距离下给出的。如果现有的测量场地不能进行10m距离的测量，只能进行3m距离的测量，那么就需要将标准中10m距离下的限值换算成3m距离下的限值，换算公式为：L3m＝L10m+20lg(10/3)；其中，L3m为3m测量距离下的限值(dBμV/m)，L10m为10m测量距离下的限值(dBμV/m)。

5、由于非无线通信设备分为A、B两个等级，这两种等级对应的骚扰限值不同，因此对非无线通信设备进行测试时，首先需要确认受试设备的等级是A级还是B级；对于无线通信设备，其骚扰限值等于B级非无线通信设备的骚扰限值。

6、在电磁兼容的辐射骚扰限值列表中，可以看到三种不同类型的限值，即1GHz以下频段的准峰值(QP)限值、1GHz以上频段的平均值(AV)限值和峰值(PK)限值。因此，在测量骚扰时，接收机必须设定到相应的检波方式(检波方式是针对接收机内的检波器而言的)，否则结果会不正确。

当前，针对智能变电站设备的电磁兼容测试所搭建的辐射发射测试***良莠不齐，而且没有考虑到所搭建的辐射发射测试***本身对于电磁兼容测试的不确定度影响因素，最终测试得到的结果准确性也不够高。

发明内容

本发明实施例的主要目的在于提供一种辐射发射测试方法，以提供一种用于对智能变电站设备进行电磁兼容测试的***，以及提供一种利用辐射发射测试***的不确定度对测试结果进行修订以提高测试结果准确度的测试方法。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种辐射发射测试***，包括：控制设备、信号源、接收机、无线通信测试仪、射频信号处理器、滤波器、射频电缆、通用接口总线GPIB电缆、电波暗室、预放器、测量天线、天线塔、天线电缆、测试转台、无线通信测试仪天线、预埋电缆；其中，

所述预放器、测量天线、天线塔、测试转台、无线通信测试仪天线设置于所述电波暗室内；所述预埋电缆埋设于所述电波暗室的墙壁内部或地面下方；

所述测试转台，用于承放智能变电站设备，可带动所述智能变电站设备在水平面内转动；

所述无线通信测试仪天线，设置于所述测试转台下方；

所述测量天线，固定设置于所述天线塔上，并通过所述天线电缆连接所述预放器；

所述天线塔，与所述测试转台相隔设定距离设置，可带动所述测量天线沿竖直方向上下运动；

所述射频信号处理器，通过所述射频电缆分别连接所述信号源、接收机、无线通信测试仪和滤波器；通过所述预埋电缆分别连接所述预放器和所述无线通信测试仪天线；

所述控制设备，通过所述GPIB电缆分别连接所述信号源、接收机、无线通信测试仪、射频信号处理器和滤波器。

相应的，本发明还提供一种利用如上所述的辐射发射测试***进行辐射发射测试的方法，包括：

测试得到智能变电站设备的辐射骚扰限值；

利用所述辐射发射测试***的扩展不确定度对测试得到的辐射骚扰限值进行修订；

其中，所述辐射发射测试***的扩展不确定度按照如下公式计算：

$\left\{\begin{array}{c}U\left(E\right)=k\·U_C\left(E\right)\\ U_C\left(E\right)=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{Ci}}^2{\mathrm{Ui}}^2}\end{array}\right.$

其中，n为所述辐射发射测试***的不确定度来源分量的总个数；Ci为第i个不确定度来源分量的灵敏系数；Ui为第i个不确定度来源分量的不确定度；U(E)为所述辐射发射测试***的扩展不确定度；k为包含因子；

所述不确定度来源分量包括：接收机电压读数、接收机电压读数、接收机与测量天线之间的连接网络的衰减量、测量天线系数、对接收机正弦波电压不准确的修正值、接收机脉冲幅度响应不理想的修正值、接收机脉冲重复频率响应不理想的修正值、接收机本地噪声影响的修正值、失配误差的修正值、测量天线系数内插误差的修正值、测量天线系数随高度变化与标准偶极子天线的天线系数随高度变化之差别的修正值、测量天线方向性的修正值、测量天线相位中心位置的修正值、测量天线交叉极化响应的修正值、测量天线不平衡的修正值、不完善场地衰减的修正值、测量天线与智能变电站设备间距离测不准的修正值、测试转台离电波暗室地面高度不适当的修正值。

借助于上述技术方案，本发明提供了一种辐射发射测试***，该***可对无线通信设备及非无限通信设备进行电磁兼容测试，同时，本发明提供了一种辐射发射测试方法，通过对该辐射发射测试***建立电场强度数学模型，分析该辐射发射测试***的各种不确定度来源分量，确定了该辐射发射测试***的扩展不确定度，利用该辐射发射测试***的扩展不确定度对测试结果进行修订，可提高最终测试结果的准确性及可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的辐射发射测试***的结构示意图；

图2是本发明提供的辐射发射测试方法流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种辐射发射测试***，如图1所示，该***包括：控制设备101、信号源102、接收机103、无线通信测试仪104、射频信号处理器105、滤波器106、射频电缆107、GPIB电缆108、电波暗室109、预放器110、测量天线111、天线塔112、天线电缆113、测试转台114、无线通信测试仪天线115、预埋电缆116；其中，接收机103由频谱仪117及预选器118组成；电波暗室109为半电波暗室或全电波暗室；天线塔112与测试转台114相隔3米或10米设置，以满足对智能变电站设备进行不同频段的测试。

如图1所示，预放器110、测量天线111、天线塔112、测试转台114、无线通信测试仪天线115设置于电波暗室109内；预埋电缆116埋设于电波暗室109的墙壁内部或地面下方；

测试转台114，用于承放智能变电站设备，可带动智能变电站设备在水平面内转动；

无线通信测试仪天线115，设置于测试转台114下方；

测量天线111，固定设置于天线塔112上，并通过天线电缆113连接预放器110；

天线塔112，与测试转台114相隔设定距离设置，可带动测量天线111沿竖直方向上下运动；

射频信号处理器105，通过射频电缆107分别连接信号源102、接收机103、无线通信测试仪104和滤波器106；通过预埋电缆116分别连接预放器110和无线通信测试仪天线115；

控制设备101，通过GPIB电缆108分别连接信号源102、接收机103、无线通信测试仪104、射频信号处理器105和滤波器106。

本发明中，信号源102的作用主要是用来进行路径校准，即测量出路径对不同频率信号的衰减量。

射频信号处理器105的作用是实现各种测量路径的自动切换。

无线通信测试仪104当于无线通信运营商在户外架设的基站。

滤波器106的作用滤除功率较大的载频信号，一方面是为了防止频谱仪混频器被载频信号烧坏，另一方面载频信号被滤除后，频谱仪的内部衰减可以打到最小，以便降低噪底、增加测量的动态范围。

测量天线111用于接收辐射骚扰，其作用相当于一个传感器，将骚扰场强转换成骚扰电压。

无线通信测试仪天线115固定放置在测试转台114的正下方，不随测试转台114的转动而转动。

考虑到接收机1031GHz以上频点的噪底比较高，部分高频率点的噪底折算到天线测量点的场强与骚扰限值之间的余量偏小，因此需要在测量路径前端接入预放器110进行放大、补偿。

控制设备101是***的控制中心，通过上面装载的控制软件，实现对仪器设备的控制以及测量数据的读取、分析、判断及报告的输出。

对于非无线通信设备进行电磁兼容测试时，由于不需要进行无线通信连接，因此，无线通信测试仪104、无线通信测试仪天线115及滤波器106可以关闭不使用。

本发明还提供一种辐射发射测试方法，如图2所示，该方法包括：

步骤S1，测试得到智能变电站设备的辐射骚扰限值。

该步骤可分为预扫和终测两步：

步骤S11，预扫为通过采用峰值(PK)限值检波的方式，快速地搜寻到智能变电站设备辐射骚扰的最大发射频点。在此过程中，天线塔带着测量天线从1m～4m上下运动，测试转台带着智能变电站设备转动到相对于测量天线的不同方位(通常在360°范围内，如-180°～+180°)。

步骤S12，终测是在预扫得到的数据中选取若干个(通常为6个)最大发射频点，然后在这些频点上再进行测试，终测时按照限值中标识的检波方式(准峰值限值或平均值限值)进行，测试得到智能变电站设备的辐射骚扰限值。该步骤中，由于1GHz以下频段及1GHz以上频段的测量场地不同，同时预放器的拨钮开关在这两个频段下所处的位置也不同(路径损耗不同)，这两个频段的测量需要分开进行，即作为两次测量。

步骤S2，利用该辐射发射测试***的扩展不确定度对步骤S1测试得到的辐射骚扰限值进行修订，该步骤中，该辐射发射测试***的扩展不确定度按照如下公式计算：

$\left\{\begin{array}{c}U\left(E\right)=k\·U_C\left(E\right)\\ U_C\left(E\right)=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{Ci}}^2{\mathrm{Ui}}^2}\end{array}\right.$

其中，n为所述辐射发射测试***的不确定度来源分量的总个数；Ci为第i个不确定度来源分量的灵敏系数；Ui为第i个不确定度来源分量的不确定度；U(E)为所述辐射发射测试***的扩展不确定度；k为包含因子。

步骤S2中所利用的辐射发射测试***的扩展不确定度按照如下步骤确定：

步骤S21，分析辐射发射测试***的不确定度来源，包括：主要测试设备的参数及仪器设备的布置。

步骤S22，由主要测试设备的参数引起的不确定度分量包括：频谱仪的电压读数、频谱仪与测量天线之间的连接网络的衰减量、测量天线系数、测量天线因子随高度变化引入的不确定度、测量天线相位中心位置引入的不确定度、测量天线系数频率内插引入的不确定度、测量天线的不平衡引入的不确定度、测量天线交叉极化的影响。

步骤S23，仪器设备的布置引起的不确定度分量包括：测量天线与智能变电站设备间距离测不准引入的不确定度、测试转台离地面高度不适当引入的不确定度、测量天线输出端和接收机输入端之间的失配误差引入的不确定度。

步骤S24，根据不确定度分量建立辐射发射测试***的电场辐射强度的数学模型。

E＝Vr+Lc+AF+δVsw+δVPa+δVPr+δVnf+δM+δAFf

+δAFh+δAdir+δAph+δAcp+δAbal+δSA+δd+δh

其中，Vr为接收机电压读数，dBμV；

Lc为接收机与测量天线之间的连接网络的衰减量，dB；

AF为测量天线系数，dB/m；

δVsw为对接收机正弦波电压不准确的修正值，dB；

δVPa为接收机脉冲幅度响应不理想的修正值，dB；

δVPr为接收机脉冲重复频率响应不理想的修正值，dB；

δVnf为接收机本地噪声影响的修正值，dB；

δM为失配误差的修正值，dB；

δAFf为测量天线系数内插误差的修正值，dB；

δAFh为测量天线系数随高度变化与标准偶极子天线的天线系数随高度变化之差别的修正值，dB；

δAdir为测量天线方向性的修正值，dB；

δAph为测量天线相位中心位置的修正值，dB；

δAcp为测量天线交叉极化响应的修正值，dB；

δAbal为测量天线不平衡的修正值，dB；

δSA为不完善场地衰减的修正值，dB；

δd为测量天线与被测件间距离测不准的修正值，dB；

δh为测试转台离地面高度不适当的修正值，dB。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种利用辐射发射测试***进行辐射发射测试的方法，所述辐射发射测试***包括：控制设备、信号源、接收机、无线通信测试仪、射频信号处理器、滤波器、射频电缆、通用接口总线GPIB电缆、电波暗室、预放器、测量天线、天线塔、天线电缆、测试转台、无线通信测试仪天线、预埋电缆；其中，所述预放器、测量天线、天线塔、测试转台、无线通信测试仪天线设置于所述电波暗室内；所述预埋电缆埋设于所述电波暗室的墙壁内部或地面下方；所述测试转台，用于承放智能变电站设备，可带动所述智能变电站设备在水平面内转动；所述无线通信测试仪天线，设置于所述测试转台下方；所述测量天线，固定设置于所述天线塔上，并通过所述天线电缆连接所述预放器；所述天线塔，与所述测试转台相隔设定距离设置，可带动所述测量天线沿竖直方向上下运动；所述射频信号处理器，通过所述射频电缆分别连接所述信号源、接收机、无线通信测试仪和滤波器；通过所述预埋电缆分别连接所述预放器和所述无线通信测试仪天线；所述控制设备，通过所述GPIB电缆分别连接所述信号源、接收机、无线通信测试仪、射频信号处理器和滤波器；

其特征在于，所述方法包括：

测试得到智能变电站设备的辐射骚扰限值；

利用所述辐射发射测试***的扩展不确定度对测试得到的辐射骚扰限值进行修订；

其中，所述辐射发射测试***的扩展不确定度按照如下公式计算：

$\left\{\begin{array}{c}U\left(E\right)=k\·U_C\left(E\right)\\ U_C\left(E\right)=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{Ci}}^2{\mathrm{Ui}}^2}\end{array}\right.$

其中，n为所述辐射发射测试***的不确定度来源分量的总个数；Ci为第i个不确定度来源分量的灵敏系数；Ui为第i个不确定度来源分量的不确定度；U(E)为所述辐射发射测试***的扩展不确定度；k为包含因子；

所述不确定度来源分量包括：接收机电压读数、接收机与测量天线之间的连接网络的衰减量、测量天线系数、对接收机正弦波电压不准确的修正值、接收机脉冲幅度响应不理想的修正值、接收机脉冲重复频率响应不理想的修正值、接收机本地噪声影响的修正值、失配误差的修正值、测量天线系数内插误差的修正值、测量天线系数随高度变化与标准偶极子天线的天线系数随高度变化之差别的修正值、测量天线方向性的修正值、测量天线相位中心位置的修正值、测量天线交叉极化响应的修正值、测量天线不平衡的修正值、不完善场地衰减的修正值、测量天线与智能变电站设备间距离测不准的修正值、测试转台离电波暗室地面高度不适当的修正值。