实验原理
本实验基于IEC 61000-4-3标准,评估电子设备在垂直极化(V极化)射频电磁场下的抗干扰能力。垂直极化测试与水平极化(H极化)互补,模拟不同极化方向的电磁干扰场景。测试核心是通过施加3 V/m的垂直极化场强,验证设备在干扰环境中的稳定性。
实验步骤
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极化方向调整:将天线设置为垂直极化(V极化),其他设置与水平极化测试一致(电波暗室、校准仪器等)。
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频率与场强配置:
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频率范围:80 MHz – 1 GHz(覆盖广播、通信频段)。
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场强目标:3 V/m,调制方式为AM(1 kHz,80%)。
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数据采集:记录各频率点的以下参数:
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Imm Level/V(垂直极化场强,单位V/m)。
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Ant In Fwd/Rev(天线输入前向/反向功率,单位W)。
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Amp Out Fwd/Rev(放大器输出前向/反向功率,单位W)。
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Gen Out(信号发生器输出电平,单位dBm)。
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实验标准
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标准依据:IEC 61000-4-3,要求垂直极化测试覆盖80 MHz – 1 GHz,场强等级3 V/m。
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关键差异:垂直极化天线的场分布与水平极化不同,需单独测试以验证设备全方向抗扰度。
与水平极化测试相同:
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干扰源覆盖:包括FM广播(88–108 MHz)、移动通信(如GSM 900 MHz)等。
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标准强制要求:IEC 61000-4-3明确此频段为基本测试范围。
测试结果分析
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场强一致性:
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多数频点场强(Imm Level/V)稳定在3.00–3.09 V/m(如1000 MHz处为3.029 V/m),符合标准要求。
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部分低频段(如104.656710 MHz)场强略低(2.98 V/m),可能因环境波动,但仍在公差范围内。
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功率参数表现:(以下均为垂直方向数据)
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Ant In Fwd(天线输入前向功率)与Amp Out Fwd(放大器输出前向功率)呈正相关(如1000 MHz处分别为0.537 W和0.719 W),表明放大器增益正常。
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Ant In Rev(反向功率)普遍较低(如1000 MHz处为0.023 W),说明天线匹配良好,反射功率小(VSWR=1.519,接近理想值1)。
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Gen Out(信号发生器输出)在低频段(如80 MHz)为-30.7 dBm,高频段(如1000 MHz)为-38.6 dBm,符合功率随频率升高而衰减的规律。
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与水平极化测试对比:
水平反向
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垂直极化测试的Amp Out Fwd普遍略高于水平极化(如1000 MHz处垂直为0.719 W,水平为0.645 W),可能与天线效率或极化方向能量分布差异有关。
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高频段(如566.641102 MHz)Amp Out Fwd较高(1.024 W),但场强仍达标,未出现失效风险。
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整体结论:
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所有频点场强均未超出3 V/m限值,系统参数(VSWR、功率匹配)正常,被测设备通过垂直极化辐射抗扰度测试。
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功率参数知识点补充
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Ant In Fwd/Rev(天线输入前向/反向功率):
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Ant In Fwd:从信号源传输至天线的功率,直接影响场强生成。
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Ant In Rev:因天线阻抗不匹配反射回信号源的功率,需尽量降低(理想为0)。
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关系:系统效率 = Ant In Fwd−Ant In RevAnt In Fwd×100%Ant In FwdAnt In Fwd−Ant In Rev×100%。
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Amp Out Fwd/Rev(放大器输出前向/反向功率):
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Amp Out Fwd:放大器实际输出的有效功率,需满足天线输入需求。
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Amp Out Rev:放大器输出端因负载不匹配产生的反射功率,高值可能损坏放大器。
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Gen Out(dBm):
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信号发生器输出电平,需转换为瓦特
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低频段输出较高(如80 MHz为-30.7 dBm ≈ 0.85 mW),高频段衰减明显(如1000 MHz为-38.6 dBm ≈ 0.14 mW)。
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VSWR(电压驻波比):
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测试中VSWR=1.519,表明反射功率较低,系统匹配良好。
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