EMC、RF測試常用天線介紹及基本概念

2017-07-01 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

天線在EMC、RF測試,測量中運用相當(dāng)普遍,常用天線如下:

1、雙錐天線:

常用于RSE替代法測試。

常用工作頻段:30MHz~300MHz

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2、對數(shù)天線:

常用于輻射場地NSA校準(zhǔn)。

常用工作頻段:30MHz~1GHz

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3、對數(shù)周期天線:

常用于輻射騷擾/輻射雜散低頻測試。

常用工作頻段:30MHz~3GHz

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4、三環(huán)天線:

常用于燈具產(chǎn)品磁場輻射測試。

常用工作頻段:9KHz~30MHz

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5、喇叭天線:

常用于輻射騷擾/輻射雜散高頻測試。

常用工作頻段:1GHz~18GHz

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6、偶極子天線:

常用于場地衰減和天線系數(shù)的測量中。

常用工作頻段:30MHz~4GHz

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7、環(huán)天線:

常用于低頻磁場測試。

常用工作頻段:9KHz~30MHz

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在進(jìn)行EMC和RF測試中,以下的幾個基本概念需要有所掌握:

1、天線的極化方向

經(jīng)常有客戶問什么是垂直什么是水平啊,天線向周圍空間輻射電磁波。電磁波由電場和磁場構(gòu)成。人們規(guī)定:電場的方向就是天線極化方向。一般使用的天線為單極化的。下圖示出了兩種基本的單極化的情況

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2、波瓣寬度

波束寬度指的是在天線峰值響應(yīng)的方向上,兩個半功率點之間的角度,波束寬度有E面和H面兩個分量,兩者不一定完全相等,如果某一天線的增益設(shè)計為正,則它的波束寬度和增益常常正好相反。方向圖通常都有兩個或多個瓣,其中輻射強(qiáng)度最大的瓣稱為主瓣,其余的瓣稱為副瓣或旁瓣。在主瓣最大輻射方向兩側(cè),輻射強(qiáng)度降低3 dB(功率密度降低一半)的兩點間的夾角定義為波瓣寬度(又稱波束寬度或主瓣寬度或半功率角)。波瓣寬度越窄,方向性越好,作用距離越遠(yuǎn),抗干擾能力越強(qiáng)。

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3、天線增益

增益是指:在輸入功率相等的條件下,實際天線與理想的輻射單元在空間同一點處所產(chǎn)生的信號的功率密度之比。它定量地描述一個天線把輸入功率集中輻射的程度。增益顯然與天線方向圖有密切的關(guān)系,方向圖主瓣越窄,副瓣越小,增益越高?？梢赃@樣來理解增益的物理含義- - 為在一定的距離上的某點處產(chǎn)生一定大小的信號,如果用理想的無方向性點源作為發(fā)射天線,需要100W的輸入功率,而用增益為G = 13 dB = 20 的某定向天線作為發(fā)射天線時,輸入功率只需100 / 20 = 5W。換言之,某天線的增益,就其最大輻射方向上的輻射效果來說,與無方向性的理想點源相比,把輸入功率放大的倍數(shù)。

4、天線系數(shù)(AF)

自由空間中的天線系數(shù)是天線本身固有的參數(shù)。天線系數(shù)表示了天線的輻射場與天線輸入電壓之間的關(guān)系,AF與增益有以下關(guān)系:

AF=E/U

(E-入射到接收天線參考平面上均勻平面波的電場強(qiáng)度;U-接收天線輸出電壓)

5、帶寬

帶寬指的是天線的頻率覆蓋范圍,如果帶寬以天線額定頻率范圍的一部分來表示的話,非諧振天線的帶寬大于諧振天線的帶寬,低增益天線的帶寬大于高增益天線的帶寬,用于寬帶的,平衡不平衡轉(zhuǎn)換器或匹配網(wǎng)絡(luò)的天線,其帶寬比天線系數(shù)的影響更大。

6、阻抗

天線的阻抗通?？紤]很少,因為所有的EMC測試設(shè)備的負(fù)載阻抗均設(shè)計為50Ω,EMC天線的阻抗通常也在其頻率范圍內(nèi)設(shè)計為感校準(zhǔn)為接近50Ω,但是,測試人員也應(yīng)該意識阻抗不匹配所帶來的可能問題,尤其是低頻磁場環(huán)天線,天線的阻抗往往隨頻率而變,但許多低頻環(huán)天線并沒有匹配網(wǎng)絡(luò)去補(bǔ)償這種變化。

7、駐波比(VSWR)

駐波比是衡量兩個RF設(shè)備阻抗是否匹配的間接參數(shù)。VSWR對大多數(shù)用戶來說都非常重要,這有幾個復(fù)雜原因,簡單地說,在通常情況下,饋線表現(xiàn)出來的阻抗是饋線的額要阻抗和負(fù)載阻抗之和,因此,在饋線兩端就可能出現(xiàn)阻抗的不匹配,這樣,大多數(shù)信號都將在負(fù)載處反射,然后,再沿著饋線在源處再次反射,當(dāng)需要精確測量的時候,或當(dāng)信號源對阻抗不匹配很敏感的時候,或當(dāng)饋線的損耗很重重的時候,VSWR都將成為一個問題。

8、尺寸

尺寸是一個很重要的天線特性,天線需要控制和移動就限制了天線的實際尺寸大小,需要在屏蔽室內(nèi)使用天線也限制了天線的最大尺寸,需要減小對地或?qū)χ車矬w不希望有的耦合也將影響尺寸,但相反地,希望天線有好的低頻響應(yīng),增益高或帶寬寬,就要增大天線的尺寸。

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