提高电磁兼容测试人员的测试技术能力

前置放大器在辐射发射测试中的作用Thepreamplifier’seffectinREtest西安爱邦电磁技术有限责任公司骆立峰摘要结合辐射发射测试系统，对前置放大器的作用进行了分析，并提出了一些使用建议。关键词辐射发射；前置放大器；测试系统AbstractCombiningwithREtestsystem,analyzethepreamplifier’seffect.Thengivesomeadvice.KeywordsRE；Preamplifier；Testsystem引言辐射发射是电磁兼容性测试中一个非常重要的一个测试项目，但是，如果测试系统的本底噪声不理想，其测量结果就不能真实的反映被测试对象的特性，从而影响电磁兼容性能的判定。前置放大器的使用解决了这一问题，并已成为各实验室和测试系统的必需器件。对于前置放大器在应用中如何改善了测试系统的本底噪声（即环境电平，与实际测试环境和接收机性能有关），从而达到测试效果，测试人员往往不能清晰的解释，甚至有些误解，本文从原理上就其作用作以阐述。1前置放大器的作用一般情况下，辐射发射测试系统如图1所示。图1辐射发射测试系统根据图1，可获得辐射发射测量的公式如下：EdBuV/m=EdBuV+AFdB/m-GdB+LdB上式中：EdBuV/m为被测试对象的辐射发射值；EdBuV为测量接收设备的输入端口值；AFdB/m为接收天线的因子；GdB为前置放大器的放大系数；LdB为测试系统的射频电缆损耗。其中需要修正的参数（天线因子、放大系数和损耗因子）可以根据器件出厂时给出的或者计量获得的数值。测量接收设备的输入端口值EdBuV是我们最关心的一个量值。很显然，如果EdBuV大于实际的本底噪声值，则测试获得的曲线将是可用的，如果EdBuV的值小于本底噪声值，则测试曲线是不可用的，即测试曲线被“淹没”在本底噪声中了，如果直接将该值作为测量值，将造成错误的结果。由于辐射发射测试中被测试对象的辐射发射相对是一个弱小信号，直接在测量接收设备上很难获得真值。如果在输入端口之前将天线接收到的信号放大，使其远大于测量接收设备的本底噪声，就不会出现“淹没”的情况了，前置放大器这个器件就起到了这个作用。利用图2，可以简要描述一下使用前置放大器进行辐射发射测试的作用。dBuV/m图2不同测量节点的曲线描述图图2中，曲线1表示的是测量接收设备的本底噪声，曲线2表示的是测量接收设备的输入端口值（当测量路径中没有前置放大器时），曲线3表示的是经过前置放大器放大之后的测量接收设备输入端口获得的值，曲线4表示的是经过修正后（考虑了前置放大器、接收天线和射频电缆等因素）的被测试对象的辐射发射值，也就是测试软件所得到的最终结果。如果曲线2的值小于曲线1的值，则在测量接收设备的界面上将不能正确显示曲线2，就出现了前面所说的被“淹没”了。而经过前置放大器放大之后，曲线3的值远远高于曲线1的值，所以测量接收设备可以真实的显示出来，经过软件的修正之后，就会获得真实的辐射发射场强值——曲线4。2前置放大器的放大倍数引入前置放大器这个器件与识别弱小信号有关，同时，与电磁兼容标准中规定的辐射发射极限线限值也有关系，图3是MILSTD-461F中RE102测试项要求的一个最低极限线限值，按照一般要求，在2MHz-100MHz频段内，环境电平应不大于18dBuV/m）。图3RE102测试项极限线限值以30MHz-100MHz频段为例（通常在30MHz以上频率使用前置放大器），目前性能较好的测量接收设备的本底噪声在-100dBm附近（分辨率带宽RBW按照标准规定设置），即不到10dBuV。考虑到接收天线的因子等效于衰减作用，可以估算出被测试对象的场强发射须在20dBuV/m以上，才能够在测量接收设备上正常显示出来，小于此值时，都将被本底噪声“淹没”，也就不能被测量接收设备正确的获取。按照以上分析，并结合图3曲线的最低要求，可以估算出前置放大器所需要的放大倍数应不小于30dB，根据测试经验，前置放大器的放大倍数应选择35dB以上。3一些建议测量接收设备输入端口的承受功率一般为1W（30dBm），所以在使用前置放大器进行辐射发射测试之前应预判一下被测试对象的场强值是否会很大，否则容易对测量接收设备造成损坏。同样道理，如果需要使用信号源进行路径校准时，应将信号源的输出设置很小（如-60dBm）。前置放大器是有源器件，应注意其自身的噪声指标，以小于5dB为宜，否则前置放大器的效果会大打折扣的。前置放大器应选择知名制造商的产品，不同产品即使放大倍数一样，其性能也有差异。当使用自行配置，或者是由他人提供的放大模块＋电源模块组合方式的前置放大器时，应注意供电方式，避免电源接通和断开瞬间所产生的冲击造成前置放大器的损坏。不定期对前置放大器的放大倍数进行验证，保证其处于正常工作状态，避免出现由于其修正的错误导致测量结果无效。参考文献[1]MIL-STD-461F10December2007Requirementsforthecontrolofelectromagneticinterferencecharacteristicsofsubsystemsandequipment.