電視接收機(jī)天線端子騷擾電壓的測量

摘 要：以電視機(jī)的天線端子為例，通過闡述天線端子騷擾電壓的產(chǎn)生原理、測試硬件、測試方法和不確定度的計算，指出目前此類型端口測試亟待完善之處，并結(jié)合實踐提出解決方法。

關(guān)鍵詞：天線端子；匹配網(wǎng)絡(luò)；接收機(jī)

現(xiàn)行的EMI產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)通常按照產(chǎn)品的輸入輸出端口給出相應(yīng)的測試方法和限值，這類端口包括外殼、交流電源、直流電源、電信、負(fù)載控制、天線端等，這其中，由于天線端口的分布較少，相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)并未給出詳盡的表述，作為所有EMC測試的最重要的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)-CISPR 16系列也沒有給出詳盡的說明，無論是針對設(shè)備要求的CISPR 16-1系列還是針對測試方法的CISPR 16-2系列，關(guān)于天線端子的測量，EMC測試人員都無法從中獲取更多的詳細(xì)說明。本文以GB 13837-2012中條款4.3中提到電視接收機(jī)的天線端子為例，結(jié)合實際情況，分別從產(chǎn)生原理、測試硬件、測試方法和測試不確定度的確定幾個方面闡明天線端子的測試，推而廣之，其它類似的天線端子測試也可以參考。需要說明的是，對于以手機(jī)、基站為代表的產(chǎn)品，其天線端子的測量有別于一般的音視頻產(chǎn)品，不在本文討論范圍內(nèi)，更多的描述可以參考ETSI系列標(biāo)準(zhǔn)。

1 產(chǎn)生原理

天線端騷擾電壓主要是指電視接收機(jī)的本機(jī)振蕩電壓的基波及諧波通過輸入回路竄到天線端口而形成的騷擾電壓。電視接收機(jī)為了提高接收靈敏度，采用超外差式接收電路，就是將接收到的射頻信號先進(jìn)行前置放大，然后和比接收信號高一個中頻頻率的本機(jī)振蕩信號進(jìn)行非線性混頻，混頻后產(chǎn)生各次諧波和各種組合頻率分量，其中差頻分量（即中頻信號）經(jīng)過中頻放大電路放大后解調(diào)，因為中頻放大電路與接收信號的頻率無關(guān)，所以增益可做得很高。電視接收機(jī)的輸入回路、前置放大、本振、混頻電路都置于一個調(diào)諧器內(nèi)，調(diào)諧器一般的由分隔為幾個具有一定電磁隔離的矩形小金屬盒組成，每個小金屬盒形成一個諧振腔，它們之間依靠耦合窗口或耦合環(huán)進(jìn)行電磁耦合。由于調(diào)諧器的工作頻率很高，所以它的電磁輻射及分布參數(shù)等問題都不可忽略，如果電路結(jié)構(gòu)設(shè)計不當(dāng)或工藝不良，本振信號及其諧波就可能通過分布參數(shù)反向耦合進(jìn)入天線端口形成騷擾電壓，其路徑如圖1所示。當(dāng)接收機(jī)接到共用天線系統(tǒng)時，騷擾信號很容易通過分配電纜和放大器系統(tǒng)傳到其它設(shè)備，當(dāng)多個獨立天線安裝得非常接近時，會造成鄰近天線間的耦合，以上現(xiàn)象都會對其它設(shè)備產(chǎn)生干擾。

要抑制天線端騷擾電壓，主要解決兩個問題：（1）應(yīng)盡量減小本振電路和輸入回路之間的分布參數(shù)，防止本振及其諧波電壓進(jìn)入輸入回路，（2）合理設(shè)計輸入回路帶寬，使本振頻率落在帶寬之外，阻止其通過。

2 測試硬件

可以看到，內(nèi)部的結(jié)構(gòu)完全符合理論分析，整個網(wǎng)絡(luò)就是由三個電阻橋接而成，由于現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)對這種三端網(wǎng)絡(luò)未給出嚴(yán)格的規(guī)定，特別是高頻段，由于分布參數(shù)的影響，其所表現(xiàn)的特性阻抗已經(jīng)完全偏離了理論計算值（理論值認(rèn)為在整個測試頻段都呈阻性），此時，阻抗已經(jīng)不再匹配了，線纜上的駐波會對測試結(jié)果造成一定的影響；另一方面，對于插入損耗的計量也應(yīng)引起測試者的注意，除了測試時應(yīng)計入這部分插損外，由于各類制造廠商的工藝差別，有可能造成的不對稱性也不可忽略，測試時候計入的插入損耗應(yīng)該是端接接收機(jī)的50歐姆端口到連接信號發(fā)生器的75歐姆端口。

3 測試方法

測量時，用同軸電纜和最小衰減值為6dB的阻性混合網(wǎng)絡(luò)（三端匹配網(wǎng)絡(luò)）將被測設(shè)備天線端、信號發(fā)生器與接收機(jī)相接。連接方框圖如圖4所示。從EUT向混合網(wǎng)絡(luò)看過去的阻抗要等于其標(biāo)稱天線輸入阻抗，各連接電纜的阻抗應(yīng)匹配，必要時，可在連接電纜上套鐵氧體磁環(huán)來吸收屏蔽層共模電流，防止設(shè)備外殼噪聲影響測量結(jié)果。信號發(fā)生器的作用是為了便于調(diào)諧，并使EUT的本振頻率更穩(wěn)定。需要注意的是信號發(fā)生器的輸出信號不能使接收機(jī)的輸入級過載。

試驗機(jī)構(gòu)根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)中敘述的方法進(jìn)行測試，但在實際的操作中還會碰到許多標(biāo)準(zhǔn)未予說明的部分，分別表現(xiàn)在：

（1）標(biāo)準(zhǔn)沒有明確規(guī)定接收機(jī)的被測頻道（頻率），于是各個不同的檢測機(jī)構(gòu)選擇了不同的測試頻道，測試結(jié)果無可比性。由于電視接收機(jī)可接收的頻率（frequency）是有一定范圍的，對應(yīng)的頻段（Band）也是有限的，為了能更全面反映其天線端子的騷擾性能，可以在其可接收的每個頻段內(nèi)至少選擇一個頻道（channel），例如我們國家廣播接收機(jī)的工作頻率就包括了四個頻段，測試時，我們就可以選擇如下四個頻道CH1（49.75MHz）、CH12 （216.25MHz）、CH13 （471.25MHz）、CH56 （855.25MHz）。如果接收機(jī)可以接收增補(bǔ)頻道，那么還需要在增補(bǔ)頻段選擇一個頻道進(jìn)行測試。

（2）仔細(xì)分析一下測試原理圖，就會知道測試時信號發(fā)生器的工作頻率必然會出現(xiàn)在接收機(jī)的掃描頻譜上，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定信號發(fā)生器的輸入電平高達(dá)70dBuV，有用信號和接收機(jī)之間幾乎沒有任何去耦措施，掃描時，這個頻點總是會被作為“騷擾”記錄下來，圖5顯示的就是當(dāng)電視接收機(jī)接收CH1（49.75MHz）時的掃頻圖，很明顯“有用信號”已經(jīng)引起了測試程序的“誤解”，對于這些被記錄的“騷擾”頻點，我們只能忽略，但針對這一點標(biāo)準(zhǔn)并未給出處理方法，從嚴(yán)謹(jǐn)性角度講，應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)中對此類情況給出說明。

（3）測試方法的選擇上各個試驗機(jī)構(gòu)也不盡相同，比較常見的是手動調(diào)諧好電視接收機(jī)頻道后，再調(diào)諧接收機(jī)，記錄各個頻道的基波和諧波頻點上的騷擾電壓，這種測試方法非常費時間，特別對于低頻道，需要測試的頻點非常多。事實上目前有許多優(yōu)秀的測試軟件完全可以做到自動化測試，較之手動測試，測試的效率和可重復(fù)性都得到了極大的提高，相信很多用過EMC32軟件的電磁兼容測試人員都嘆服于其強(qiáng)大的功能，其提供的模塊化編程形象直觀，本文不再贅述如何編寫這樣的自動測試程序，不同的工程師可以采用不同的方法實現(xiàn)這一效果。圖6是我們搭建的一套自動測試程序結(jié)果圖，可以在指定的頻點按照指定的檢波器自動測試，并且報告按照指定的格式自動生成。這里著重介紹的是EMC32軟件的高級用法-SCPI編程，事實上由于該軟件由于沒有專門的說明書，很多功能需要使用者在實踐中不斷的去挖掘，以我們試驗室的方案為例，將測試用的電視信號發(fā)生器（ShibaSoku TG39BX）通過GPIB線纜并聯(lián)入測試系統(tǒng)，然后打開EMC 32軟件的動作編輯器，利用SCPI語言，在彈出的窗口中輸入相關(guān)命令（如讓電視信號發(fā)生器在指定的頻率產(chǎn)生指定的信號），如此，當(dāng)運(yùn)行自動測試程序時，你需要做的就是用手中的遙控器按一下頻道號，再加上鼠標(biāo)的一點，即可完成整個測試，效率極高！

（4）測試不確定度

CISPR 16-4標(biāo)準(zhǔn)針對天線端子騷擾電壓并未給出不確定度的測試要求，但是有測量就會存在不確定度，因為從本質(zhì)上說天線端騷擾電壓還是一種傳導(dǎo)測試，因此其不確定度的計算可以參考CISPR 16-4-2附錄A中表A.2的計算方式，需要注意的是，表中人工電源網(wǎng)絡(luò)AMN可以用三端網(wǎng)絡(luò)代替，由于AMN在該頻段內(nèi)具有嚴(yán)格的計量要求，所以相關(guān)不確定度參數(shù)的獲取比較容易，而匹配網(wǎng)絡(luò)引起的不確定度目前更多依賴于實驗室自己的日常分析（通常通過矢量分析儀）。

如前文所述，天線端口騷擾測試作為一種傳統(tǒng)的EMC測試項目，由于其涉及的產(chǎn)品類型不多，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的匱乏，造成了實際測試中產(chǎn)生了諸多問題，本文在提出自己看法的同時，也結(jié)合實際分享了自己的測試心得，并希望相關(guān)組織能夠明確標(biāo)準(zhǔn)，以進(jìn)一步完善這一傳統(tǒng)測試項目的測試要求。

參考文獻(xiàn)

[1]中國電子科技集團(tuán)公司第三研究所.GB 13837-2012 聲音和電視廣播接收機(jī)及有關(guān)設(shè)備-無線電騷擾特性-限值和測量方法[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

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and immunity measuring apparatus and methods -Part 1-1：Radio disturbance and immunity measuring apparatus - Measuring apparatus[S].Geneva：IEC，2010.

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