頻率范圍

天線需要在80 MHz至6 GHz的頻率范圍內(nèi)工作，以便正確評估通用設(shè)備和數(shù)字無線電話。當我們知道所有其他參數(shù)時，我們將更好地了解是否需要一個或多個天線。

 

 

現(xiàn)場級別

表1來自基本標準，CW校準水平用于理解需要從80％幅度調(diào)制信號傳遞的最大功率/場。產(chǎn)品標準進一步將其定義為水平和頻率范圍。它們并不總是在整個頻率范圍內(nèi)具有相同的測試水平。

 

表2提供了不同產(chǎn)品標準字段級別要求的一些示例。

 

了解您的要求和所需的水平和頻率范圍，由于它們對于所有頻率都不相同，因此最好根據(jù)您的要求制作表格，該字段級別將在文章后面用于估計所需的功率。天線將具有功率處理規(guī)范。

 

包括80%AM

水平	場強	校正CW電平
	v/m	v/m*
1	1	1.8
2	3	5.4
3	10	18
4	30	54
x	特制	1.8 x特別

表1：iec 61000-4-3測試電平(包括調(diào)制)

 

 

調(diào)制是脈沖調(diào)制和調(diào)頻調(diào)制，因此不需要使用1.8x系數(shù)進行校準。

iec 61000-6-1	iec 61000-6-2	iec 61000-6-5	iec 61000-6-7	iec 61326-1		iec 60601-1-2
工業(yè)與住宅	重工業(yè)	發(fā)電站	安全設(shè)備	Lt. Ind	工業(yè)	醫(yī)療醫(yī)院	醫(yī)療之家
80-1000兆赫	3V/m	10V/m	10V/m	20V/m	3V/m	10V/m	3V/m	10V/m
1.4-6千兆赫	3V/m	3V/m
1-2.7千兆赫			3V/m				3V/m	10V/m
1-2.0 GHz				10V/m	3V/m	3V/m
2.7-6千兆赫			1V/m
2.0-6 GHz				3V/m	1V/m	1V/m
發(fā)送器變態(tài)。								最高28伏/米*

表2：來自不同產(chǎn)品標準的實地級別示例

 

 

試驗區(qū)/照明區(qū)

      在IEC 61000-4-3中，這被稱為均勻場區(qū)(UFA)，它被定義為只要整個被測設(shè)備(Eut)和電纜能夠在UFA內(nèi)安裝，最小尺寸為0.5m×0.5m。Ufa可以在0.5m的增量中增加。最佳UFA尺寸為1.5m×1.5m。這涵蓋了一個16點區(qū)域，如圖1所示。要求面積大于1.5m×1.5m的EUT可以通過部分照明的方法進行測試，如果無法實現(xiàn)完全照明。

這允許通過移動天線(或移動eut)到多個位置來覆蓋eut區(qū)域，從而增加測試時間。當測試頻率高于1 GHz時，這種方法也被允許用于較小的EUT。表3概述了UFA的需求。

圖1：16點的總圖，1.5米x 1.5米，UFA

	小EUT<1.5mx1.5m	大型EUT>1.5m
<1 GHz	歐特+電纜適合于UFA，全照明	ufa可以增加到eut大小，完全照明。
	Ufa可以是任意大小的0.5m增量	必須增加0.5m的增量
	不允許部分照明	或者允許部分照明。1.5米x 1.5米窗口大小
	1.5米x 1.5米大小優(yōu)先	全照明為佳。
>1 GHz	歐特+電纜適合于UFA，全照明	ufa可以增加到eut大小，完全照明。
	Ufa可以是任意大小的0.5m增量	必須增加0.5m的增量
	或者允許部分照明。0.5m×0.5m窗口大小	或者允許部分照明。1.5米x 1.5米窗口大小
	全照明為佳。	全照明為佳。

表3：iec 61000-4-3對ufa的要求

 

 

選擇的UFA將需要找到天線的最小波束寬度.光束寬度通常表示為每個方向E(極性方向)和H(垂直于極性方向)的角度，如圖2所示。然而，要在每個方向上找到寬度，仍然缺少一個項，即測試距離。

 

圖2：UFA為1.5m x 1.5m時，所需最小天線3dB波束寬度

 

 

測試距離

      IEC61000-44-3允許任何大于1米(大于1m)的測試距離，只要符合UFA要求。該標準還規(guī)定，3米的距離為首選。所選擇的測試距離對測試結(jié)果有很大的影響。關(guān)于距離和對UFA的影響的一些關(guān)鍵論點包括：

1.較長的距離需要更多的功率才能到達所需的電場(例如，用相同的天線從1米移動到3米需要大約9倍的功率)；

以及

移動更近一點可以減小窗口的大?。粎⒁妶D3。

2.一些天線有非常寬的波束寬度，這意味著更近的測試可能滿足UFA。這也意味著天線的增益較低；參見圖4。

3.天線波束寬度直接關(guān)系到天線的效率(或增益).寬波束寬度天線增益較小，窄波束天線增益較高；

4.天線的波束寬度可能太小，無法滿足要求.將天線移到更遠的地方可能有助于補償這一點；

5.天線波束寬度與頻率有關(guān).檢查天線可用的頻率和頻率范圍。另外，請記住，使用具有可接受頻率范圍的天線并不能保證它可以通過該范圍用于每個應(yīng)用程序。

6.利用三角學(xué)與我們已知的UFA和測試距離，可以確定合適的光束寬度，其最佳尺寸為1.5m×1.5m，測試距離為3m。在E&H平面上，光束寬度必須大于30°.

圖3：天線波束寬度較窄，距離較近

圖4：較遠距離天線波束寬度較寬的天線

 

所需功率

      很多事情都是為了弄清楚需要什么能量才能到達預(yù)定的能量場，你需要知道的第一件事是使用什么天線。但是，由于我們還不知道天線的使用，我們?nèi)绾芜x擇正確的功率水平？在這里，最好根據(jù)經(jīng)驗做出一些假設(shè)，讓我們接近正確的答案。表4根據(jù)我們自己的經(jīng)驗給出了不同距離和不同場級的功率范圍。

 

      表4可作為搜索天線的起點。在選擇了一個天線并運行了所有所需的計算之后，您可能需要返回并找到一個與您的需要更接近的不同的天線(希望您第一次估計的是正確的！)計算功率是另一個更大的話題，不在這里討論。

	80-1000兆赫		1-6 GHz
	對數(shù)周期(Lp)或疊加lp		疊層Lp或雙脊喇叭
	1米	3米	1米	3米
1 V/m(1.8 V/m)	<1 watt	<6 watts	<1 watt	<2 watts
3 V/m(5.4 V/m)	<5 watt	<20 watts	<2 watt	<10 watts
10 V/m(18 V/m)	<30 watts	~150-300瓦	<10 watts	~20-50瓦
20 V/m(36 V/m)	50-100瓦	~200-500瓦	10-70瓦	~50-100瓦
30 V/m(54 V/m)	~100-250瓦	~500-1200瓦	~60-120瓦	~150-300瓦

表4：達到iec 610000-4-3所需功率范圍的示例

 

天線尺寸

      IEC61000-4-3沒有指定天線的實際大小，盡管有一些需要考慮的事情是與安裝相關(guān)的。一旦天線就位，它就不應(yīng)該“接近”任何其他物體。關(guān)閉是一個相對項，但一個好的規(guī)則是從吸收器>0.5m的間隙。但重要的是要滿足UFA的要求，更多的間距更好。你也希望能夠很容易地旋轉(zhuǎn)天線的極性變化，這可能是一個問題，在一些較小的房間。在80兆赫的測試中，天線尺寸是一個因素，而較大的天線通常比較小的天線性能要好。尺寸很重要！

 

 

所需經(jīng)費匯總表

 

為了滿足首選的要求，需要天線測試1.5m平方UFA在3米的測試距離。理想情況下，它也應(yīng)盡可能小，以便于使用，并提供一個高增益，以減少所需的功率從射頻功率放大器。但是，小規(guī)模和高收益是矛盾的要求，因此需要妥協(xié)來協(xié)調(diào)這些目標。讓我們看一下應(yīng)用程序可用的天線。

 

 

表5：iec 61000-4-3的要求和首選要求摘要

 

 

天線類型

      雙錐天線將覆蓋范圍較低的80兆赫至約200兆赫。因為這個頻率范圍不是測試的很大一部分，它不是最有效的天線使用，但你可能已經(jīng)有一個可用的，這是足夠的理由來考慮使用它。在此范圍內(nèi)，雙錐天線可能比組合天線具有更好的增益性能。該天線覆蓋30 MHz，可用于發(fā)射測試，但在某些情況下，大功率雙錐天線不能用于發(fā)射測試，因為它們不符合CISPR所要求的平衡。

圖5：雙錐天線

 

 

      對數(shù)周期天線覆蓋從80兆赫到6千兆赫的頻率范圍。偶極子陣列具有良好的性能，遠場增益約為6dB。它還可以處理高功率，使它涵蓋整個頻率范圍。然而，達到80 MHz的低端頻率，可以使元件變得更長和更笨重。天線的市場特征彎曲元素，這保持了良好的匹配，只有失去最小的增益，以實現(xiàn)一個更容易處理。在80 MHz，在3米距離測試，天線在近場，因此增益下降。這種天線也可以用于發(fā)射測試，但是由于它會變得非常大，可以覆蓋到30 mhz，所以它通常與低功率雙錐天線成對。

 

圖6：對數(shù)周期天線

 

      疊層Lp天線是對數(shù)周期天線上的一種變化，其中兩個LP天線被組合成一個陣列，導(dǎo)致比LP(增益約9dB)凈提高3dB。該天線具有良好的UFA性能和高功率處理能力，已迅速成為測試iec 61000-4-3和其它標準要求的理想解決方案。但它的大小可能會使它變大，而且有點笨重。但是，如果它適合您的測試設(shè)置，則是最好的解決方案。一個天線可以覆蓋整個頻段(80 MHz-6 GHz)，也可以分為兩個頻段(80 MHz-1 GHz，1 GHz 6 GHz)。這種天線不是理想的發(fā)射測試，因為它不覆蓋到30兆赫。

圖7：疊層Lp天線

 

      組合天線通常以其專有名稱命名，但本質(zhì)上是雙標準天線和日志周期天線的組合。當組合天線被引進時，它們迅速占領(lǐng)了市場，因為它大大減少了在發(fā)射測試中對天線變化的需求。一些版本有較高的功率處理，也可以用于免疫測試，提供了一個理想的解決方案。然而，新排放標準的發(fā)布意味著大功率組合天線不能滿足所需的天線平衡，因此不能用于排放測試。然而，對于較低水平的測試(>3V/m)，這些天線仍可用于雙重用途，從而在需要功率小于100瓦的情況下用于輻射抗擾性測試。

 

圖8：組合天線

 

喇叭天線為更高頻率的測試提供了一個很好的解決方案。他們有許多頻率范圍和功率水平，也提供了大量的增益提供。喇叭天線的一個缺點是，它們需要非常大才能在低頻下進行測試，這使得它們在整個頻段測試時都是一個糟糕的選擇。然而，對于頻率大于1千兆赫的測試，它們是非常有規(guī)律的使用。一些高增益喇叭天線效率過高，無法滿足iec 61000-4-3(波束寬度太窄)的要求，在選擇過程中必須牢記這一限制。標準的1-18 GHz雙脊喇叭天線是常用的，在1-6 GHz范圍內(nèi)使用。

 

圖9：喇叭天線

 

其他關(guān)切

      測試的一個關(guān)注點是設(shè)置時間、工作和頻帶間的轉(zhuǎn)換時間。如果需要更換天線，需要花費多少精力和時間？如果一個天線可以完成整個測試，那么不同的放大器是否可以自動切換，或者必須通過移動射頻同軸來手動切換？改變極性是很容易做到的，還是可以自動實現(xiàn)？這些考慮超出了本文的范圍，但是它們需要包含在任何系統(tǒng)評估中。

 

 

結(jié)語

      理想情況下，最好的解決方案是最簡單的解決方案，即單一天線覆蓋整個范圍。以最佳的表現(xiàn)，一個堆疊的LP是明確的贏家，以滿足這一標準。具有增益大、場均勻性好、能處理高功率等優(yōu)點。雖然可以對其進行校準并用于排放測試，但它不能覆蓋30兆赫，也不能用于排放。這將是理想的一個發(fā)射天線和一個免疫天線在一個，但這不是今天提供更高的功率要求。因此，使用堆疊LP需要使用第二個發(fā)射天線，可能還可以覆蓋整個發(fā)射范圍。

 

 

表6：一些天線建議

 

      然而，如果你沒有測試到高場水平，一個天線可以用來覆蓋發(fā)射和免疫，組合天線將是一個很好的選擇。雖然增益不如堆疊的LP，但在3V/m時所需的功率并不多，即使在性能較差的天線上也是如此。這使得設(shè)置更加簡單，沒有天線改變，以從發(fā)射切換到免疫。

 

      當然，如果您有現(xiàn)有的天線與您的功率，購買新的天線可能是不想要的。然而，一個單一的天線解決方案確實節(jié)省了安裝時間和更改。較少的電纜和設(shè)備切換也意味著更少的磨損測試工程師和設(shè)備。在一段時間內(nèi)，一個單一的天線解決方案很可能代表一個良好的投資。