Эмиссия с метра. В области электромагнитной совместимости исторически сформировались два общепринятых метода измерений помехоэмиссии на расстоянии 1 метр от испытуемого объекта: MIL-STD-461 и RTCA/DO-160. Позднее появились и другие, например, СИСПР 25 для оборудования транспортных средств. Впервые выпущенный в 1968 году, MIL-STD-461 первоначально предписывал измерять помехи внутри экранированного помещения с голыми стенами, а только в последующих версиях в безэховых камерах. RTCA/DO-160 был впервые опубликован в 1975 году. Его 21 раздел «Излучение радиочастотной энергии» также определяет измерительное расстояние в 1 метр как наиболее вероятное между источником излучения и рецептором внутри самолета, резервуара или корабля. Стандарты СИСПР, за исключением СИСПР 25 (где, опять же, расстояние 1 метр является логичным для транспортного средства), избегают малых расстояний для того, чтобы избежать эффектов ближней зоны электромагнитного поля.
Измерительное расстояние 3 метра. Более распространены измерения с 3-х метров. Впервые они были использованы Федеральной комиссией по связи США (FCC) в 1979 году для измерений цифровых устройств класса B, так как компьютеры и другие подобные источники радиочастотной энергии будут ближе к потенциальному приемнику (ТВ, радио и т. д.), чем оборудование класса А (в 3 метрах для офисных помещений и квартир). Такие измерения проводят на открытых площадках или в полубезэховых камерах, хотя все чаще используются полностью безэховые камеры. Измерять радиопомехи от оборудования класса А на трехметровом расстоянии позволяют только некоторые из стандартов СИСПР.
Пять метров. Пятиметровая измерительная база - это «компромиссный» вариант между измерительными базами 3 и 10 метров, которая применяется в основном для испытаний по коммерческим (гражданским, бытовым) стандартам. Преимущества измерений с 5 метров - это возможность увеличить габариты испытываемых изделий, размещая их на большем поворотном столе, и простота получения требуемого затухания измерительной площадки по сравнению с 3 метрами.
Измерительное расстояние 10 метров. Многие технические специалисты в области ЭМС считают десятиметровое измерение расстояние идеальным вариантом. Оно учитывает и эффекты ближнего поля (1 длина волны 30 МГц) и методические требования и реальные типовые расстояния между источником помех и их приемником. 10-метровые измерительные комплексы, как правило, имеют большую повторяемость и сходимоть результатов. Сегодня такие комплексы, в основном, применяют для измерения радиопомех от оборудования класса А (промышленного) как на открытых площадках, так и в полубезэховых экранированных камерах. К тому же некоторые стандарты и отрасли, а также большинство азиатских лабораторий требуют соответствия нормам помех именно на 10 метровом измерительном расстоянии.
30-ти метровые измерения.Такое расстояние считают предпочтительным для для цифровых устройств класса А и крупногабаритного оборудования. В первой редакции правил FCC в США еще в 1979 году, основой которых был отчет 1977-го года CBEMA/ESC5/77/29 – "Пределы и методы измерения электромагнитных излучений от электронного оборудования обработки данных и офисного оборудования". Отчет CBEMA говорил, что 89% приемных антенн, находящихся в пределах 100 метров от мест установки подобного гражданского оборудования могут оказаться ближе в пределах до 30 метров. Поэтому CBEMA выбрана база в 30 метров для норм излучения от компьютеров класса А. К тому же, такое расстояние уже использовалось в то время некоторыми немецкими лабораториями и фигурировало в издаваемых статьях. К слову сказать, измерения на 30 метрах сильно затруднялись высоким фоном окружающей электромагнитной обстановки и увеличением высоты антенной мачты с привычных 4 - до 6 метров. Также много времени отнимали измерения затухания 30-метровой площадки. В конечном итоге, в начале 1980-х годов FCC изменила предпочтительное измерительное расстояние для цифровых устройств класса А на 10 метров, каким оно и оставалось последние 35 лет.
Альтернативные измерительные расстояния. ЭМС стандарты определяют и другие расстояния для измерения помехоэмиссии с изменением значений их норм, обратно пропорциональным этому расстоянию (в определенных пределах, ограниченных габаритами испытуемого объекта, апертурой антенны, измеряемой частотой и др.) Верна ли зависимость для реальных изделий и условий испытаний? Одна из работ Уильяма Э. Кори и Фрэнка С. Милстеда в 1969 году указывает, что неопределенность испытаний при приближении к испытуемому объекту и эффектах ближней зоны возрастет, по крайней мере до 10 дБ. Официально в области ЭМС правило ближней зоны λ/2π было принято в 1938 году, которое позволяло уменьшать измерительные расстояния, например, для частоты 30 МГц с 10 метров (длина волны) до 3м (1,5м). Между этими расстояниями различные международные источники показывают точность 6 дБ по затуханию напряженности поля ~ 1/r, однако, это утверждение дается только для "электрически малых диполей".
Поправочные коэффициенты. Требования к измерительным площадкам предъявляются такие, что они не должны влиять на результаты измерений. Площадки практически должны быть эквивалентны свободному пространству с затуханием электромагнитной волны на ней пропорционально 1/r. Однако, наличие проводящей заземляющей плоскости вызывает отражение сигналов в различных фазах, которые конструктивно или деструктивно мешают измерениям, осложняя ситуацию зависимостью от высоты приемной антенны над плоскостью заземления и частоты. Эти факты просто не могут адекватно коррелировать с требованием свободного пространства, поэтому в экстраполяции должны использоваться поправочные коэффициенты. Имеется ввиду калибровка площадки с ее коэффициентами. Полубезэховые камеры обычно оформляют как испытательное оборудование и аттестуют, поэтому логично было бы видеть поправочные коэффициенты в протоколах их аттестации. Подобная практика в зарубежных лабораториях применяется давно, еще с 1987 году Digital Equipment Corporation опубликовывала результаты отклонений измерительной площадки при изменении расстояния от 10 до 3м от свободного пространства. Результаты характеризовались как неглубокие V-образные с провалы от теоретическое прямой 1/r до 7дБ на частотах от 30 до 100 МГц, всего на 4дБ от 100 до 300 МГц и снова до 7 дБ от 300 до 1000 МГц. Введение коэффициентов такого рода будут иметь очевидные плюсы:
- их контроль позволит следить за состоянием безэховой камеры или площадки и вовремя принимать корректирующие действия или ремонтные работы;
- с легкостью будут объясняться расхождение между измерениями на разных площадках или результаты сравнительных межлабораторных испытаний;
- облегчит работу производителей безэховых камер и инженеров-испытателей, кто их эксплуатирует, так как характеристики "как у свободного пространства" являются предельными и тяжело осуществимыми и в большинстве случаев неадекватными. Измерительная площадка так же, как, например, антенна или кабельное соединение участвует в измерениях и должна иметь свой "фактор". Имеются многочисленные данные со всего мира, которые показывают общие тенденции отклонений при измерениях одних и тех же источников с различных расстояний: для вертикальной поляризации приемной антенны в диапазоне 30-200 МГц от 4 до 9 дБ, от 9 до 14 дБ для горизонтальной поляризации. В диапазоне 200-1000 МГц спад вертикальных сигналов колебался от 3 до 11 дБ, а горизонтальных - от 8 до 13дБ.
Предложение по использованию поправочных коэффициентов (не равных общепринятым 10 дБ), которые должны будут учитываться приемником и добавляться к нормам эмиссии при использовании разных расстояний в мире звучат постоянно. Вот и мы на проекте Emctestlab призываем технические комитеты провести компетентные (повторим, не экспертные, а компетентные) исследования и документально оформить данные призывы на государственном уровне. В качестве оценок зарубежными специалистами предлагалось использовать следующие поправочные коэффициенты (вместо этого де-факто +10 дБ на каждое трехкратное уменьшение расстояния):
+6 дБ в полосе частот 30 - 100 МГц;
+3 дБ в полосе частот 100 - 300 МГц;
+6 дБ в полосе 300 - 600 МГц;
+7 дБ в полосе 600 - 900 МГц;
+8 дБ в полосе 900 - 1000 МГц.
Так, например, на частоте 120 МГц норма помехоэмиссии 40дБмкВ/м для оборудования класса А и 10-метрового расстояния, приведенная к расстоянию 3-метровой полубезэховой камеры, составила бы не 50 дБмкВ/м, а всего 40+3=43. (см. таблицу A.2 СИСПР 32). Также к этому результату должен прибавляться коэффициент самой камеры, например, 5дБ (занижение результатов в этой камере) для этой же частоты. Тогда результат измерений выглядел бы так: 16дБмкВ[U] + 24дБ/м[AF] + 5дБ[FA] = 45дБ[Е] > 43 дБмкВ/м нормы. Набор поправочных коэффициентов должен учитывать поляризацию антенны и стать еще более консервативным, современные.
Следите за изменениями в мире ЭМС вместе с нами.
Emctestlab с удовольствием опубликует и Вашу работу совершенно бесплатно, пишите нам с пометкой в "Новости ЭМС".
