基于GTEM小室的輻射抗擾度測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

1.GTEM概述

作為輻射發(fā)射和輻射抗擾度測(cè)試的測(cè)試環(huán)境，除了常用的電波暗室，國(guó)際電工委員會(huì)IEC還規(guī)定了基于TEM的測(cè)試方法，也就是IEC 61000-4-20: Electromagnetic compatibility (EMC) -Part 4-20: Testing and measurement techniques - Emission and immunity testing in transverse electromagnetic (TEM) waveguides，對(duì)應(yīng)的國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)是GB/T 17626.20 橫電磁波(TEM) 波導(dǎo)中的發(fā)射和抗擾度試驗(yàn)。

Transverse Electro Magnetic (TEM) Mode 指的是電場(chǎng)和磁場(chǎng)在傳輸方向上的分量遠(yuǎn)小于在橫向截面上的主分量的波導(dǎo)模式。

TEM波導(dǎo)可分為開(kāi)放式的比如帶狀線或者封閉式的比如TEM小室， 還可分為單端口，雙端口，多端口波導(dǎo)。TEM波導(dǎo)的適用頻率范圍取決于試驗(yàn)要求和TEM波導(dǎo)的具體類型。GTEM = Gigahertz Transverse Electro Magnetic 則是一種頻率可達(dá)20GHz的單端口的封閉式波導(dǎo)。

2. GTEM的組成

GTEM可看成是將50Ω同軸電纜進(jìn)行空間上的擴(kuò)展，以便容下被測(cè)對(duì)象。同軸電纜的芯線被擴(kuò)展為GTEM小室的芯板（Minner conductor or septum），同軸電纜的外皮被做成GTEM小室的外殼（outer conductor or housing）。GTEM小室內(nèi)部的特性阻抗依舊被設(shè)計(jì)成50Ω，為了防止輸入的電磁波在內(nèi)部腔體的末端產(chǎn)生反射，把芯板的末端接到了寬帶的匹配負(fù)載上，在腔體的末端還安放了吸波材料以便將發(fā)射到末端的電磁波吸收。GTEM的組成如圖1所示。

圖1：GTEM的組成

在GTEM波導(dǎo)內(nèi)的電磁波的分布如圖2所示，橫向電磁波沿著芯板進(jìn)行傳播，產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度與芯板上所施加的電壓成正比。不同位置的場(chǎng)的強(qiáng)度還取決于芯板的高度（內(nèi)導(dǎo)體與地之間的距離），越靠近隔板，場(chǎng)強(qiáng)就越強(qiáng)。

圖2：GTEM波導(dǎo)內(nèi)電磁波的分布

3. GTEM的尺寸選擇

GTEM波導(dǎo)的尺寸可根據(jù)被測(cè)物的尺寸進(jìn)行選擇，被測(cè)物要放置在GTEM波導(dǎo)內(nèi)部的末端，也就是門的位置附近。能夠測(cè)量的被測(cè)物的最大尺寸取決于芯板的高度，也就是內(nèi)導(dǎo)體芯板與地之間的距離，通?？蓞⒄毡粶y(cè)物的高度約為芯板的高度的0.33h， 可擴(kuò)充至最大0.5h。

為了滿足不同尺寸的被測(cè)物的測(cè)試需要，需要設(shè)計(jì)制作出不同尺寸的GTEM波導(dǎo)。比如，如圖3所示為AMETEK的一款小尺寸的GTEM250的。

圖3：GTEM250

GTEM250的主要參數(shù)如下：

再舉一個(gè)產(chǎn)品例子，一款中等尺寸的GTEM1250，如圖4所示。

圖4：GTEM1250

GTEM1250的主要參數(shù)如下：

按照尺寸從小到大的順序，GTEM的產(chǎn)品分為GTEM250，GTEM500，GTEM750，GTEM1000，GTEM1250，GTEM1500，GTEM1750，GTEM2000， 最大尺寸的是GTEM2000，它的芯板高度可達(dá)2米。這些GTEM的頻率范圍可達(dá)DC到20 GHz。

4. GTEM的應(yīng)用領(lǐng)域

GTEM波導(dǎo)是除了開(kāi)闊場(chǎng)法(OATS)和電波暗室（SAC）之外國(guó)際電工委員會(huì)IEC所定義的另一種測(cè)試環(huán)境，同樣可以獲得有效的和可重復(fù)的測(cè)試結(jié)果，即可用于輻射發(fā)射測(cè)試也可用于輻射抗擾度測(cè)試。

GTEM波導(dǎo)即可用于整機(jī)的測(cè)試也可用于零部件，集成電路的測(cè)試，還可用于襯墊，電纜等的屏蔽效能測(cè)試。

基于GTEM波導(dǎo)進(jìn)行輻射發(fā)射測(cè)試的結(jié)果可通過(guò)規(guī)定的算法換算為OATS和SAC的測(cè)試結(jié)果，以便進(jìn)行比對(duì)，這個(gè)算法在IEC61000-4-20以****及GB/T 17626.20的附錄A中都有說(shuō)明。

基于GTEM波導(dǎo)還可進(jìn)行輻射抗擾度測(cè)試，與電波暗室相比具有重復(fù)性好，成本低，效率高的特點(diǎn)，這在IEC61000-4-20以及GB/T 17626.20的附錄B中都有說(shuō)明。

基于GTEM的輻射抗擾度測(cè)試系統(tǒng)主要包括：

GTEM小室

射頻信號(hào)源

射頻開(kāi)關(guān)

功率計(jì)

場(chǎng)強(qiáng)計(jì)

射頻功放

測(cè)試軟件等

如圖5所示為AMETEK的一套基于GTEM750的頻率范圍80MHz到6GHz的 場(chǎng)強(qiáng)為30V/m的系統(tǒng)構(gòu)成圖，圖中所有設(shè)備都是AMETEK自己的產(chǎn)品，覆蓋整個(gè)頻段只需要兩臺(tái)AMETEK的功放，高度集成，十分緊湊，占地面積小，整套系統(tǒng)的實(shí)物例圖如圖6所示。

圖5：AMETEK80MHz到6GHz30V/m系統(tǒng)構(gòu)成圖

AMETEK電磁兼容事業(yè)部所屬的TESEQ品牌具有多年的GTEM設(shè)計(jì)，生產(chǎn)和系統(tǒng)集成的經(jīng)驗(yàn)，可根據(jù)用戶的需要提供定制化的輻射抗擾度的測(cè)試系統(tǒng)，包括設(shè)計(jì)，安裝，調(diào)試，校準(zhǔn)，培訓(xùn)在內(nèi)的交鑰匙工程。如有具體需要?dú)g迎交流！

圖5：AMETEK基于GTEM的抗擾度測(cè)試系統(tǒng)實(shí)物例圖





審核編輯：劉清