TEM小室又稱橫電磁波室，是由兩端為喇叭狀逐漸收縮的外導(dǎo)體和中間為帶狀隔板的內(nèi)導(dǎo)體構(gòu)成的特殊矩形截面?zhèn)鬏斁€。在直流到200MHz頻率范圍內(nèi)，橫電磁波室主要用于對(duì)電子設(shè)備進(jìn)行射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度試驗(yàn)和射頻電磁場(chǎng)發(fā)射測(cè)量。為確保在橫電磁波室內(nèi)產(chǎn)生橫向電磁場(chǎng)，橫電磁波室的尺寸受到上限工作頻率的限制。因此橫電磁波室更適合被試設(shè)備(EUT)為電路模塊、印刷電路板和小型電子設(shè)備的射頻電磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)和射頻電磁場(chǎng)發(fā)射量。
橫電磁室的外導(dǎo)體的中間部分由頂板、底板和兩塊側(cè)板拼接而成。兩端按橫向矩形截面喇叭狀逐漸收縮，并與特性阻抗為50Ω的同軸電纜外導(dǎo)體連接，形成一個(gè)金屬封閉體，以隔離橫電磁波室內(nèi)外的電磁環(huán)境，保證外部的電磁環(huán)境不影響室內(nèi)的測(cè)量，室內(nèi)的電磁場(chǎng)被限制在室內(nèi)而不對(duì)室外產(chǎn)生影響。
橫電磁波室的內(nèi)導(dǎo)體的中間部分為帶狀隔板，隔板兩端逐收縮并與特性阻抗為50Ω的同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體連接。橫電磁波室的內(nèi)外導(dǎo)體使電磁能量按橫向電磁場(chǎng)模式從橫電磁波室的一端傳輸?shù)搅硪欢恕楸苊鈾M電磁波室內(nèi)存在駐波，要求橫電磁波室的兩端與特性阻抗為50Ω的同軸電線匹配連接。
通常，橫電磁波室的一端連接50Ω的負(fù)載阻抗，另一端通過特性阻抗為50Ω的同軸電纜與電磁場(chǎng)激勵(lì)源或接收設(shè)備連接，這主要取決于是做射頻電磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)還是做射頻電場(chǎng)發(fā)射測(cè)量。在試驗(yàn)時(shí)，把被試設(shè)備放置在頂板與隔板或隔板與底板之間，并用相對(duì)介電常數(shù)接近1的絕緣材料支撐被試設(shè)備。
為了便于放置被試設(shè)備，橫電磁波室一般設(shè)計(jì)一個(gè)與周邊具有良好電接觸的小電磁屏蔽門。與電波暗室，電磁混響室以及古赫茲?rùn)M電磁波室(GTEM室)相比，橫電磁波室的造價(jià)較低，便于移動(dòng)。由于橫電磁波室不使用天線，內(nèi)外導(dǎo)體電壓能從幾微伏到幾百伏變化，因此還可以用橫電磁波室對(duì)被試設(shè)備進(jìn)行電磁脈沖(EMP)試驗(yàn)。
附屬設(shè)備：包括能夠覆蓋規(guī)定率范圍以及掃頻功能并能被1kHz的正弦波進(jìn)行80%幅度調(diào)制的電磁波信號(hào)發(fā)生器，放大信號(hào)(未調(diào)制和已調(diào)制)達(dá)到規(guī)定場(chǎng)強(qiáng)水平的功率放大器，功率計(jì)，伏特計(jì)，用于入射和反射信號(hào)測(cè)量的雙向合器。衰減器，與場(chǎng)強(qiáng)對(duì)應(yīng)功率水平的分析記錄儀器和被試設(shè)備的監(jiān)測(cè)系統(tǒng) [1] 。
二、組件/模塊的輻射發(fā)射TEM小室法
1、概述
輻射場(chǎng)強(qiáng)的測(cè)量應(yīng)在屏蔽外殼中進(jìn)行，以消除廣播和其他無(wú)線電發(fā)射器附近的電氣設(shè)備和輻射場(chǎng)的高水平外來干擾。TEM小室用作屏蔽外殼。圖1顯示了TEM(橫向電磁模式)小室的示例。
1外屏蔽
2隔板(內(nèi)導(dǎo)體)
3檢修門
4連接器面板(可選)
5同軸連接器
6 EUT
7低相對(duì)介電常數(shù)支架(ε≤1.4)
8人工線束
圖1-TEM小室(示例)
如果射頻邊界延伸到TEM小室外，連接器面板上的連接器應(yīng)為同軸射頻連接器。
本試驗(yàn)方法的頻率上限是TEM小室尺寸的直接函數(shù)。尺寸包括組件/模塊的尺寸，也包括布置和射頻濾波器的特性。測(cè)量不得在TEM小室共振頻率附近進(jìn)行。
TEM小室被建議使用在測(cè)試頻率范圍為150 KHZ至200 MHZ的汽車電子系統(tǒng)。為了獲得可再現(xiàn)的測(cè)試結(jié)果，EUT和測(cè)試線束應(yīng)放置在TEM小室中，每次重復(fù)測(cè)量的位置相同。在本試驗(yàn)中，TEM小室的隔膜的功能與接收天線類似。
2、測(cè)試布置
2.1 來自線束的主要場(chǎng)發(fā)射布置
TEM小室應(yīng)具有一個(gè)盡可能靠近多連接器的連接器面板(見圖 2和圖 3)
1 EUT
2低相對(duì)介電常數(shù)支架(ε≤1.4)
3印刷電路板或線束
4連接器
5同軸連接器
6連接器面板(可選)
7 TEM室壁
8射頻同軸電纜
圖 2-TEM小室連接器面板中導(dǎo)線的布置示例
所有通向EUT的導(dǎo)線應(yīng)通過射頻邊界。射頻邊界要么在TEM室壁上，要么通過射頻同軸電纜(8)和同軸連接器(5)延伸。邊界由射頻濾波器終止，射頻濾波器可以連接在連接器面板(6)內(nèi)部或直接連接到同軸連接器(5)外部。如果射頻濾波器連接到同軸連接器(5)，則連接器面板中的電纜應(yīng)為同軸電纜。
1 EUT
2低相對(duì)介電常數(shù)支架(ε≤1.4)
3印刷電路板(無(wú)接地層)或線束，無(wú)屏蔽
4連接器
5同軸連接器
6連接器面板(可選)
7 TEM小室壁
8電纜
9 隔板
b是TEM小室高度
圖3-連接器、引線框架和電介質(zhì)支架的布置示例
如果射頻邊界延伸到TEM小室外，連接器面板上的連接器應(yīng)為同軸射頻連接器。
EUT的所有電源和信號(hào)引線直接連接到人工線束(例如引線框架)。連接器面板上不需要的插頭應(yīng)密封，使其射頻緊密。正極電源線的連接應(yīng)通過人工電源網(wǎng)絡(luò)，直接連接到連接器面板。不允許EUT直接接地到TEM室地。應(yīng)在連接器面板處進(jìn)行接地。
2.2 EUT的主要場(chǎng)發(fā)射布置
測(cè)試設(shè)置與上述方法類似，不同之處在于EUT的導(dǎo)線經(jīng)過定位和屏蔽，以最大限度地減少導(dǎo)線的電磁輻射。通過將引線平放在TEM室底部，并將其垂直放置在受試設(shè)備上來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。在TEM小室中使用密封小室和屏蔽接線將進(jìn)一步減少來自電源和信號(hào)導(dǎo)線的電磁輻射。為了進(jìn)一步減少線路的輻射，可以在導(dǎo)線上使用屏蔽箔膠帶。
2.3電源和人工電源網(wǎng)絡(luò)
帶有同軸連接器的人工電源網(wǎng)絡(luò)將有助于連接到TEM小室EUT電源連接器
2.4信號(hào)/控制線路濾波器
在使用EUT引線同軸連接器的TEM小室測(cè)試方法中，每條引線應(yīng)穿過一個(gè)濾波器，該濾波器的阻抗特性類似于下人工電源網(wǎng)絡(luò)。
應(yīng)根據(jù)圖 4所示的要求，為預(yù)期組件/模塊測(cè)試的整個(gè)頻率范圍指定濾波器的衰減。衰減應(yīng)為：從30 MHz到上限截止頻率fc超過40 dB，這取決于預(yù)期的測(cè)試方法。圖4顯示了所選上限截止頻率fc=400 MHz的測(cè)試方法。
注1：如果濾波器特性不適用于EUT輸入或輸出的特殊需要信號(hào)(例如高速網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接口)，則可以使用其他低通射頻濾波器配置。濾波器可以在測(cè)試計(jì)劃中指定。
圖.4-信號(hào)控制線路濾波器所需最小衰減示例
這種濾波器的衰減可通過雙端口網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量(S21)確定。網(wǎng)絡(luò)分析儀的輸入和輸出阻抗應(yīng)為50歐姆。
測(cè)試設(shè)置如圖5所示。
注釋2：在50 歐姆系統(tǒng)中測(cè)量的等效方法，如測(cè)量接收器或帶有內(nèi)置跟蹤發(fā)生器的等效設(shè)備，也可用于測(cè)量只需測(cè)量衰減的幅度。
圖5-濾波器衰減測(cè)量設(shè)置
4、試驗(yàn)程序
圖6給出了TEM小室法測(cè)試布局的示例。EUT、線束、TEM室壁濾波系統(tǒng)的一般范圍等。表示標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件。任何與標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試配置的偏差應(yīng)在測(cè)試前進(jìn)行確認(rèn)，并記錄在測(cè)試報(bào)告中。
1測(cè)量?jī)x器
2 TEM 小室
3 EUT
4 人工電源網(wǎng)絡(luò)
5電源
6 50歐姆終端電阻
7低相對(duì)介電常數(shù)支持(ε≤1.4)
圖6 : TEM小室法測(cè)試裝置示例
受試設(shè)備應(yīng)在允許的工作區(qū)域內(nèi)，由非導(dǎo)電、低相對(duì)介電常數(shù)材料(ε≤1.4)在TEM室地板上方支撐b/6(見圖 3)。人工線束(例如引線框架)的長(zhǎng)度應(yīng)為(450±45)mm，并如圖 2和圖3所示。人工線束的布線、設(shè)計(jì)和被測(cè)品連接器的總高度構(gòu)成影響測(cè)試結(jié)果的電耦合回路和偶極子。受試設(shè)備(多極)連接器和人工線束的插頭和觸點(diǎn)之間的所有連接應(yīng)盡可能短。重復(fù)測(cè)量應(yīng)使用相同的人工線束布置、相同的EUT連接器總高度和兩個(gè)連接器上相同的引腳分配進(jìn)行。如果EUT的尺寸和允許的工作區(qū)域幾乎相同，則應(yīng)小心。在這種情況下，應(yīng)特別注意定義和記錄試驗(yàn)裝置中的試驗(yàn)布局。EUT的安裝應(yīng)使其在車輛中的典型負(fù)載和其他條件下運(yùn)行，以達(dá)到最大排放狀態(tài)。這些操作條件應(yīng)在測(cè)試計(jì)劃中定義，以確保供應(yīng)商和客戶可以執(zhí)行相同的操作
注：受驗(yàn)設(shè)備的不同正交方向可能導(dǎo)致測(cè)量的電磁能量水平不同
正極電源線應(yīng)在TEM小室輸入端配備射頻濾波器。應(yīng)使用人工電源網(wǎng)絡(luò)作為該濾波器。人工電源網(wǎng)絡(luò)應(yīng)直接連接到TEM小室并且螺絲鎖緊，以便負(fù)極電源線在連接器面板處接地。人工電源網(wǎng)絡(luò)的射頻采樣端口應(yīng)以50歐姆負(fù)載端接。
EUT的所有傳感器和執(zhí)行器導(dǎo)線應(yīng)連接到外圍接口，該接口模擬車輛中的操作。
該接口應(yīng)直接連接到BNC面板。濾波器的性能取決于盡量減少TEM室外接線的影響，低通濾波器應(yīng)在EUT所需信號(hào)的頻率范圍內(nèi)。如果測(cè)試計(jì)劃中沒有規(guī)定其他配置，則濾波器的性能應(yīng)類似于具有50歐姆阻抗的人工網(wǎng)絡(luò)，以消除其長(zhǎng)度和布置的影響。如果使用BNC連接器面板，則連接器面板內(nèi)的布線應(yīng)盡可能短，通過50歐姆同軸電纜。電纜的屏蔽層(外導(dǎo)體)應(yīng)在兩端接地。應(yīng)使用TEM小室的同一射頻端口進(jìn)行重復(fù)測(cè)量，另一端口由50 歐姆阻抗終止。
5、組件/模塊輻射干擾限值-TEM小室法
使用的電平等級(jí)(作為頻帶的函數(shù))應(yīng)由車輛制造商和部件供應(yīng)商商定部件輻射干擾的建議限值。
由于安裝位置、車身結(jié)構(gòu)和線束設(shè)計(jì)可能會(huì)影響無(wú)線電干擾與車載無(wú)線電的耦合，因此定義了多限值等級(jí)。
表1 輻射干擾限值-TEM小室法
6、TEM小室設(shè)計(jì)
TEM小室的尺寸如圖7a和圖7b所示，并在表2中給出;尺寸單位為毫米-不按比例
圖7a隔板處的水平剖面圖
圖7b隔板垂直剖面圖
1允許工作區(qū)域：0.33 W，0.60 L
2檢修門
3電介質(zhì)支架
圖7: TEM小室
表2顯示了構(gòu)建具有特定上限頻率的TEM小室的尺寸
注：圖中的TEM小室是汽車部件測(cè)試的典型小室。對(duì)于集成電路測(cè)試，即使較小的TEM小室也可用于測(cè)試高達(dá)或高于1 GHZ的頻率
表 2-TEM小室的尺寸
輻射發(fā)射TEM小室法相關(guān)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：Ø CISPR25
三、組件/模塊的輻射抗擾TEM小室法
1、輻射抗擾儀器設(shè)備配置
圖8顯示了TEM小室測(cè)試布置的示例。TEM小室在高于建議的頻率上限的區(qū)域具有高共振?？梢园惭b一個(gè)低通濾波器，在高于TEM小室截止頻率1.5倍的頻率下衰減至少60 db(例如，200 MHz TEM小室：對(duì)于高于300 MHZ的頻率，衰減為60 db)，以避免共振。
1信號(hào)發(fā)生器
2寬帶放大器
3低通濾波器(可選)
4雙定向耦合器(最小30 dB去耦比)
5射頻功率計(jì)
6外圍設(shè)備
7被測(cè)物
8電介質(zhì)支持
9低通濾波器/連接器面板
10耦合器
11高功率負(fù)載(50歐姆)
12 控制器
13 TEM 小室
a正向(前向功率)
b反向 (反射功率)
c輸出功率
圖8-TEM小室輻射抗擾配置示例
2 、輻射抗擾TEM小室測(cè)試方法
在測(cè)試場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)用于DUT和線束之前，應(yīng)先使用空TEM小室在所有測(cè)試頻率下進(jìn)行測(cè)試場(chǎng)強(qiáng)校準(zhǔn)。這將確定DUT測(cè)試期間使用的測(cè)試正向功率水平正向(test)。在測(cè)量過程中，應(yīng)始終關(guān)閉TEM室的門。應(yīng)屏蔽未使用的連接器，使其在每個(gè)測(cè)試頻率下不會(huì)發(fā)射帶有連續(xù)射頻信號(hào)的輻射。使用公式(1)計(jì)算實(shí)現(xiàn)測(cè)試電場(chǎng)強(qiáng)度所需的凈功率;應(yīng)用給定的正向功率(見圖2)，記錄反射功率并計(jì)算相應(yīng)的凈功率，并將該測(cè)試正向功率水平記錄為正向，測(cè)試場(chǎng)強(qiáng)調(diào)整正向功率水平，直到凈功率獲得
E是電場(chǎng)值，單位為伏特/米;
Z是TEM小室的特性阻抗，單位為歐姆(通常為50歐姆)。
Pnet是凈輸入功率(Pnet=P前向-P反向)，單位為瓦特;
d是地板和TEM室隔板之間的距離，單位為米
在空TEM室場(chǎng)校準(zhǔn)期間(在要求的測(cè)試場(chǎng)強(qiáng)下)建立的測(cè)試正向功率水平將是DUT測(cè)試期間使用的調(diào)平參數(shù)。在DUT測(cè)試期間，達(dá)到測(cè)試場(chǎng)強(qiáng)水平所需的測(cè)試功率應(yīng)保持在正向(測(cè)試)0/+1 dB。
3、功能性能狀態(tài)分類(FPSC)
本文給出了測(cè)試嚴(yán)重性級(jí)別的示例，應(yīng)根據(jù)ISO 11452-1 測(cè)試嚴(yán)重性級(jí)別分類中所述的功能性能狀態(tài)分類(FPSC)原則使用。建議的最低和最高嚴(yán)重性級(jí)別如下表3所示。
表3-測(cè)試嚴(yán)重性級(jí)別示例(內(nèi)場(chǎng))
4 、輻射抗擾TEM小室法相關(guān)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)
Ø ISO 11452-3
Ø SAE J1113-24
Ø IEC 61000-4-20
京公網(wǎng)安備11010802046783號(hào)
