作为辐射发射和辐射抗扰度测试的测试环境,除了常用的电波暗室,国际电工委员会IEC还规定了基于TEM的测试方法,也就是IEC61000-4-20: Electromagnetic compatibility (EMC) -Part 4-20: Testing and measurement techniques - Emission and immunity testing in transverse electromagnetic (TEM) waveguides,对应的国内标准是GB/T 17626.20 横电磁波(TEM) 波导中的发射和抗扰度试验。
TEM波导可分为开放式的比如带状线或者封闭式的比如TEM小室, 还可分为单端口,双端口,多端口波导。TEM波导的适用频率范围取决于试验要求和TEM波导的具体类型。GTEM=Gigahertz Transverse Electro Magnetic 则是一种频率可达20GHz的单端口的封闭式波导。
GTEM可看成是将50Ω同轴电缆进行空间上的扩展,以便容下被测对象。同轴电缆的芯线被扩展为GTEM小室的芯板,同轴电缆的外皮被做成GTEM小室的外壳。GTEM小室内部的特性阻抗依旧被设计成50Ω,为了防止输入的电磁波在内部腔体的末端产生反射,把芯板的末端接到了宽带的匹配负载上,在腔体的末端还安放了吸波材料以便将发射到末端的电磁波吸收。GTEM的组成如图1所示。
在GTEM波导内的电磁波的分布如图2所示,横向电磁波沿着芯板进行传播,产生的电场强度与芯板上所施加的电压成正比。不同位置的场的强度还取决于芯板的高度(内导体与地之间的距离),越靠近隔板,场强就越强。
TEM波导的尺寸可根据被测物的尺寸进行选择,被测物要放置在GTEM波导内部的末端,也就是门的位置附近。能够测量的被测物的尺寸取决于芯板的高度,也就是内导体芯板与地之间的距离,通常可参照被测物的高度约为芯板的高度的0.33h, 可扩充至0.5h。为了满足不同尺寸的被测物的测试需要,需要设计制作出不同尺寸的GTEM波导。比如,如图3所示为AMETEK的一款中等尺寸的GTEM1250的。
GTEM1250的主要参数如下:
参数 | 数值 |
---|---|
芯板高度 | 1250 mm |
尺寸 (LxWxH) | 5.95 x 3.06 x 2.52 m |
重量 | ~1150 kg |
按照尺寸从小到大的顺序,AMETEK的GTEM小室产品分为GTEM250,GTEM500,GTEM750,GTEM1000,GTEM1250,GTEM1500,GTEM1750,GTEM2000,尺寸的是GTEM2000,它的芯板高度可达2米。这些GTEM的频率范围可达DC到20 GHz。
GTEM波导是除了开阔场法(OATS)和电波暗室(SAC)之外国际电工委员会IEC所定义的另一种测试环境,同样可以获得有效的和可重复的测试结果,即可用于辐射发射测试也可用于辐射抗扰度测试。
基于GTEM波导可进行辐射抗扰度测试,与电波暗室相比具有重复性好,成本低,效率高的特点,这在IEC61000-4-20以及GB/T 17626.20的附录B中都有说明。
基于GTEM的辐射抗扰度测试系统主要包括:
GTEM小室
射频信号源
射频开关
功率计
场强计
射频功放
测试软件等
如图4所示为AMETEK的一套基于GTEM750的频率范围80MHz到6GHz的 场强为30V/m的系统构成图,图中所有设备都是AMETEK自己的产品,覆盖整个频段只需要两台AMETEK的功放,具有高度集成,十分紧凑,占地面积小等特点。