信号发生器在电磁兼容(EMC)测试中的专项规定主要围绕其技术性能、测试方法、校准规范及与相关标准的协同展开,旨在确保设备产生的电磁干扰信号符合测试要求,并准确评估被测设备的抗干扰能力。以下是具体规定:
一、技术性能要求
- 频率范围
- 传导抗扰度测试:信号发生器需覆盖 0.15 MHz 至 80 MHz 的频率范围,以模拟电源线或信号线上的传导干扰。
- 辐射抗扰度测试:频率范围需扩展至 80 MHz 至 6 GHz(部分标准可能要求更高,如 18 GHz),以覆盖设备可能受到的辐射电磁场干扰。
- 未来趋势:随着 5G、雷达等技术的发展,信号发生器的最高频率可能进一步提升。
- 调制功能
- 幅度调制(AM):信号发生器需支持 1 kHz 正弦波调幅,调制深度 80%,以模拟语音信号对载波的调制效果。这种调制方式可使试验信号的瞬时功率提升至未调制时的 4 倍,更贴近实际干扰场景。
- 其他调制方式:部分标准可能要求支持频率调制(FM)、脉冲调制(PM)等,以测试设备对不同调制干扰的抵抗能力。
- 输出功率与场强控制
- 信号发生器的输出功率需与功率放大器、天线等设备协同,确保在测试距离(如 1 m、3 m 或 10 m)下产生符合标准的场强。例如,辐射抗扰度测试中,场强可能要求达到 1 V/m 至 30 V/m(具体取决于测试等级)。
- 需考虑天线增益、测试距离、电缆损耗等因素对场强的影响,并通过定向耦合器、功率计等设备进行实时监测和调整。
- 扫频功能
- 信号发生器需支持 扫频测试,即在多个频率点上依次进行测试,以全面评估设备在不同频段的抗干扰能力。
- 扫频速率通常不超过 1.5×10⁹ 倍频程/秒,若采用步进方式,步进幅度不超过前一频率的 1%,且在每个频率点的驻留时间需满足设备响应时间要求。
二、测试方法与配置
- 试验布置
- 受试设备(DUT)摆放:需尽可能模拟实际安装条件,布线按制造商推荐方式进行。若导线长度超过 3 m,辐射部分长度为 1 m,其余部分需去耦(如套射频损耗铁氧体管)。
- 天线与设备距离:标准规定受试设备与发射天线的距离不得小于 1 m,争议时优先采用 3 m 法;大型设备可能需使用更大电波暗室或更长测试距离以确保辐照均匀性。
- 设备方向调整:受试设备通常需放置在转台上,使四个面均有机会朝向天线接受测试;若设备可在不同位置使用,则需测试六个面。
- 调制信号配置
- 辐射抗扰度测试中,需用 1 kHz 正弦波对载波进行 80% 深度调幅,以模拟实际干扰信号的幅度变化。
- 部分标准可能允许其他调制方式(如 FM 频偏调整),但需在测试报告中明确说明。
- 测试等级划分
- 一般试验等级:频率范围 80 MHz 至 1000 MHz 的优选试验等级分为 1、2、3 级,对应场强如 1 V/m、3 V/m、10 V/m(未经调制的信号场强)。
- 特殊场景等级:针对数字无线电话的射频辐射,设定更高试验等级(如 30 V/m),以覆盖更强的干扰环境。
三、校准与计量规范
- 校准依据
- 国际标准以 IEC 61000 系列 为核心,国内对应 GB/T 17626 系列(如 GB/T 17626.3 规定射频电磁场辐射抗扰度测试方法)。
- 计量校准规范如 JJF 1875-2020 明确校准项目(如频率准确度、幅度精度、调制特性)和指标(如频率准确度 ±1×10⁻⁷)。
- 校准流程
- 信号源校准:使用标准信号源(如频率范围 100 kHz 至 6 GHz、幅度精度 ±0.5 dB 的射频信号发生器)对信号发生器进行校准。
- 辅助设备校准:衰减器的衰减量不确定度需控制在 ±0.1 dB 以内;频谱分析仪的频率分辨率、动态范围等项目需按 JJF 1131-2014 检测。
- 环境控制:校准环境温度需保持在 20℃ 至 25℃,湿度 40% 至 60% RH,以减少环境因素对校准结果的影响。
- 维护与追溯
- 计量标准器需按 每年一次 的周期送计量技术机构校准,日常使用中需进行定期维护和期间核查(如每天开机自检、每周用标准信号源核查幅度测量功能)。
- 建立完善的计量标准档案,记录标准器的购买信息、校准证书、维护记录等,以便追溯。
四、与相关标准的协同
- 军用标准
- 美国 MIL-STD-461G:定义传导发射、辐射发射、传导敏感度、辐射敏感度等测试项目,信号发生器需满足更高性能要求(如更宽频率范围、更高输出功率)。
- 中国 GJB 151B:参考 MIL-STD-461E 并改进,增加高海拔、高温、高湿等恶劣环境下的 EMC 测试要求,对信号发生器的环境适应性提出更高标准。
- 行业特定标准
- 轨道交通:GB/T 24338 系列标准规定机车车辆设备、信号和通信设备的发射与抗扰度要求,信号发生器需满足特定频段和测试等级。
- 电力设备:相关标准对工频磁场抗扰度测试提出要求,信号发生器需与磁场发生器协同,确保在 100 A/m 磁场强度下测量误差不超过 ±5%。