基于GTEM小室的輻射抗擾度測試系統設計實現

1.GTEM概述

作為輻射發射和輻射抗擾度測試的測試環境，除了常用的電波暗室，國際電工委員會IEC還規定了基于TEM的測試方法，也就是IEC 61000-4-20: Electromagnetic compatibility (EMC) -Part 4-20: Testing and measurement techniques - Emission and immunity testing in transverse electromagnetic (TEM) waveguides，對應的國內標準是GB/T 17626.20 橫電磁波(TEM) 波導中的發射和抗擾度試驗。

Transverse Electro Magnetic (TEM) Mode 指的是電場和磁場在傳輸方向上的分量遠小于在橫向截面上的主分量的波導模式。

TEM波導可分為開放式的比如帶狀線或者封閉式的比如TEM小室， 還可分為單端口，雙端口，多端口波導。TEM波導的適用頻率范圍取決于試驗要求和TEM波導的具體類型。GTEM = Gigahertz Transverse Electro Magnetic 則是一種頻率可達20GHz的單端口的封閉式波導。

2. GTEM的組成

GTEM可看成是將50Ω同軸電纜進行空間上的擴展，以便容下被測對象。同軸電纜的芯線被擴展為GTEM小室的芯板（Minner conductor or septum），同軸電纜的外皮被做成GTEM小室的外殼（outer conductor or housing）。GTEM小室內部的特性阻抗依舊被設計成50Ω，為了防止輸入的電磁波在內部腔體的末端產生反射，把芯板的末端接到了寬帶的匹配負載上，在腔體的末端還安放了吸波材料以便將發射到末端的電磁波吸收。GTEM的組成如圖1所示。

圖1：GTEM的組成

在GTEM波導內的電磁波的分布如圖2所示，橫向電磁波沿著芯板進行傳播，產生的電場強度與芯板上所施加的電壓成正比。不同位置的場的強度還取決于芯板的高度（內導體與地之間的距離），越靠近隔板，場強就越強。

圖2：GTEM波導內電磁波的分布

3. GTEM的尺寸選擇

GTEM波導的尺寸可根據被測物的尺寸進行選擇，被測物要放置在GTEM波導內部的末端，也就是門的位置附近。能夠測量的被測物的最大尺寸取決于芯板的高度，也就是內導體芯板與地之間的距離，通?？蓞⒄毡粶y物的高度約為芯板的高度的0.33h， 可擴充至最大0.5h。

為了滿足不同尺寸的被測物的測試需要，需要設計制作出不同尺寸的GTEM波導。比如，如圖3所示為AMETEK的一款小尺寸的GTEM250的。

圖3：GTEM250

GTEM250的主要參數如下：

再舉一個產品例子，一款中等尺寸的GTEM1250，如圖4所示。

圖4：GTEM1250

GTEM1250的主要參數如下：

按照尺寸從小到大的順序，GTEM的產品分為GTEM250，GTEM500，GTEM750，GTEM1000，GTEM1250，GTEM1500，GTEM1750，GTEM2000， 最大尺寸的是GTEM2000，它的芯板高度可達2米。這些GTEM的頻率范圍可達DC到20 GHz。

4. GTEM的應用領域

GTEM波導是除了開闊場法(OATS)和電波暗室（SAC）之外國際電工委員會IEC所定義的另一種測試環境，同樣可以獲得有效的和可重復的測試結果，即可用于輻射發射測試也可用于輻射抗擾度測試。

GTEM波導即可用于整機的測試也可用于零部件，集成電路的測試，還可用于襯墊，電纜等的屏蔽效能測試。

基于GTEM波導進行輻射發射測試的結果可通過規定的算法換算為OATS和SAC的測試結果，以便進行比對，這個算法在IEC61000-4-20以****及GB/T 17626.20的附錄A中都有說明。

基于GTEM波導還可進行輻射抗擾度測試，與電波暗室相比具有重復性好，成本低，效率高的特點，這在IEC61000-4-20以及GB/T 17626.20的附錄B中都有說明。

基于GTEM的輻射抗擾度測試系統主要包括：

GTEM小室

射頻信號源

射頻開關

功率計

場強計

射頻功放

測試軟件等

如圖5所示為AMETEK的一套基于GTEM750的頻率范圍80MHz到6GHz的 場強為30V/m的系統構成圖，圖中所有設備都是AMETEK自己的產品，覆蓋整個頻段只需要兩臺AMETEK的功放，高度集成，十分緊湊，占地面積小，整套系統的實物例圖如圖6所示。

圖5：AMETEK80MHz到6GHz30V/m系統構成圖

AMETEK電磁兼容事業部所屬的TESEQ品牌具有多年的GTEM設計，生產和系統集成的經驗，可根據用戶的需要提供定制化的輻射抗擾度的測試系統，包括設計，安裝，調試，校準，培訓在內的交鑰匙工程。如有具體需要歡迎交流！

圖5：AMETEK基于GTEM的抗擾度測試系統實物例圖





審核編輯：劉清