EMC測試中電源端口騷擾電壓測量方法介紹

電磁兼容（EMC）測試中，一個完整的測量結果應由測量的觀測值和測量結果的不確定度組成。不確定度依據(jù)其評定方法可以分為A、B兩類，按誤差的不同性質可分為隨機誤差引起的不確定度和系統(tǒng)誤差引起的不確定度，不能簡單地將A類不確定度對應于隨機誤差引起的不確定度，把B類不確定度對應于系統(tǒng)誤差引起的不確定度。A類由觀測列統(tǒng)計分析所評定的不確定度，用試驗標準偏差S表征；B類由不同于觀測列統(tǒng)計分析所做評定的不確定度，用以前的觀測數(shù)據(jù)和測量儀器特性的使用經(jīng)驗或資料及假設的概率分布估計的標準偏差表征。通過對實驗室檢測項目不確定的研究，對實驗室檢測能力的提升和檢測質量的保障具有積極的作用。

1 電源端口騷擾電壓測量方法

電源端口騷擾電壓測量由線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡（LISN）和EMI測試接收機組成，其中LISN 在給定頻率范圍內(nèi)為騷擾電壓的測量提供標準規(guī)定的50 歐姆阻抗，并使受試設備（EUT）與電源相互隔離。測量配置示意圖如圖1所示。

2 不確定度來源

EMC測試中，引起測量不確定度的因素很多，尋找不確定度來源時，可以從測量儀器、測量環(huán)境、測量人員、測量方法、被測量等方面全面考慮。故電源端口騷擾電壓測量不確定度的來源有：系統(tǒng)測量重復性引起的不確定度，接收機脈沖幅度引起的不確定度，脈沖重復頻率響應引起的不確定度，LISN電壓分壓系數(shù)，接收機、LISN和被測設備之間阻抗不匹配引起的不確定度，測量環(huán)境和實驗室布置引起的不確定度。

A 類不確定度計算方法是從隨機誤差的計算方法中發(fā)展得來的，通過多次測量而得到其分散性，都是通過計算實驗標準偏差來表征，所以一般主要體現(xiàn)隨機誤差的不確定度分量都采用A類評定方法，通常使用貝塞爾公式計算。使用非統(tǒng)計的方法進行B類不確定度的評定方法用估計的標準偏差表征，一般根據(jù)經(jīng)驗或有關技術信息和資料分析判斷被測分量可能值的區(qū)間（a， -a）和被測量的值落在可能區(qū)間的概率分布，由要求的置信水平P 和選取的包含因子k，估計標準偏差u（xi） = ak，k 與分布狀態(tài)的關系見表1.

3 數(shù)學建模與不確定度評定

在實際測量的很多情況下，被測量Y（輸出量）不能直接測得，而是由N 個分量X1，X2，…，XN通過函數(shù)關系f來確定，當Xi具有某概率分布時，這個符號的含義就是隨機變量［10］。如果被測量Y 的估計值為y，輸入量Xi 的估計值為xi，則有y=f（X1，X2，…，XN），Y 的合成標準不確定度為：

式中：U（xi ）為輸入量xi的標準不確定度。

Y 的擴展不確定度為：U（Y ） = kUc（Y ） ，k 為包含因子。

根據(jù)電源端口的傳導騷擾不確定度的來源可得被測量V 按下式計算：

3.1 系統(tǒng)測量重復性

系統(tǒng)測量重復性引起的不確定度Vr屬于隨機誤差導致的不確定度，通過A類評定方法來確定，用平均值的實驗標準偏差s（x- ） 來表征。

在頻率為0.25 MHz 處，對電源端子N 線的騷擾電壓進行6次獨立的測量，實驗室內(nèi)測試數(shù)據(jù)如表2所示。

則算術平均值x為：

3.2 脈沖幅度

脈沖幅度引起的不確定度δVpa，根據(jù)儀器操作手冊可知，接收機正弦波電壓測量誤差δ11《1.5 dB，修正值δVpa 的估計值為0，具有半寬度為1.5 dB 的矩形分布。

3.3 脈沖重復頻率響

脈沖重復頻率響應引起的不確定度δVpr，接收機脈沖電壓測量誤差符合CISPR16-1 標準，則修正值的δVpr的估計值為0，具有半寬度為1.5 dB 的矩形分布。

3.4 人工電源網(wǎng)絡分壓系數(shù)

人工電源網(wǎng)絡（LISN）電壓分壓系數(shù)Lamn 可由儀器校準報告獲得，具有半寬度為0.5 dB 的正態(tài)分布。

3.5 阻抗不匹配

接收機和LISN 之間阻抗不匹配引起的不確定度δM 的修正值為：

式中：Γr 為接收機的反射系數(shù)；為Γe 為接被測物時從LISN 的端口反射系數(shù)；S 為接收機與LISN 間的兩端口網(wǎng)絡的S 參數(shù)。

在實際中要測量δM 是不可能的，但是可以確定其最大值不會超過極限值δM±：

3.6 測量環(huán)境

測量環(huán)境引起的不確定度δC ，包括環(huán)境溫濕度和環(huán)境噪聲電平的影響，但是實驗室的工作環(huán)境一般都符合標準的要求，對測量結果基本沒什么影響，可以忽略。

3.7 測量布置

實驗室測量布置引起的不確定度δS，標準要求試驗要在被測物最典型的工作狀態(tài)產(chǎn)生最大騷擾時測量，因此在測試中，讓被測物在典型工作狀態(tài)下工作達到穩(wěn)定狀態(tài)，則該因素可以不予考慮。

4 測量結果表述

電源端口的傳導騷擾不確定度的來源Vr 使用A 類評定方法確定，其他因素使用B類評定方法確定，且各來源互不相關。綜上所述，由第3節(jié)中描述的合成標準不確定度公式可得測量合成不確定度為：

完整的測量結果應包含兩個基本量，一是被測量的最佳估計值，一般由數(shù)據(jù)測量的算術平均值給出；另一個是描述測量結果分散性的量，即測量不確定度。因此，在0.25 MHz 處，電源端子騷擾電壓值為VN=59.37dBμV，其擴展不確定度為U=2.76 dB，包含因子k=2，置信水平p=95%.

5 結語

根據(jù)CNAS標準要求的要求，實驗室電源端子騷擾電壓測試不確定度的限值是4 dB，經(jīng)分析實驗室的測量不確定度符合標準要求，測量結果可靠性高。本文對接收機噪聲本底、測量布置等因素引人的不確定度未做考慮，這些還有待進一步深入研究。