全電波暗室30 MHz～1 GHz輻射雜散騷擾測量不確定度評定

陳鈞，王鑫，賴金泉，吳熙，曾博，劉國榮

（威凱檢測技術(shù)有限公司，廣州 510663）

引言

輻射雜散騷擾是通信產(chǎn)品電磁兼容測試中一個重要的參數(shù)，為了評估該參數(shù)的測試準確性，非常有必要對其進行測量不確定度評定，本文將對輻射雜散騷擾測量不確定度進行評定。

1 輻射雜散騷擾不確定度評定

1.1 測量模型

E—被測輻射雜散騷擾功率電平；

Er—測量接收機讀取的輻射雜散騷擾功率電平測量值。

1.2 輸入量影響因素分析

對輻射雜散騷擾測量系統(tǒng)進行分析，影響輻射雜散騷擾功率電平測量值Er的主要因素有：

1）測量接收機多次測量引入的標(biāo)準不確定度；

2）天線與測量接收機之間的衰減引入的標(biāo)準不確定度；

3）天線系數(shù)引入的標(biāo)準不確定度；

4）測量接收機正弦波電壓的修正引入的標(biāo)準不確定度；

5）測量接收機脈沖幅度響應(yīng)的修正引入的標(biāo)準不確定度；

6）測量接收機脈沖重復(fù)頻率響應(yīng)的修正引入的標(biāo)準不確定度；

7）測量接收機本底噪聲的修正引入的標(biāo)準不確定度；

8）天線與接收機之間失配的修正引入的標(biāo)準不確定度；

9）天線系數(shù)的頻率內(nèi)插的修正引入的標(biāo)準不確定度；

10）天線系數(shù)的高度偏差的修正引入的標(biāo)準不確定度；

11）天線的方向性差異的修正引入的標(biāo)準不確定度；

12）天線相位中心的位置的修正引入的標(biāo)準不確定度；

13）天線的交叉極化的修正引入的標(biāo)準不確定度；

14）天線的平衡的修正引入的標(biāo)準不確定度；

15）場地不理想的修正引入的標(biāo)準不確定度；

16）測量距離的修正引入的標(biāo)準不確定度；

17）試驗桌材料的修正引入的標(biāo)準不確定度；

18）測試桌高度的修正引入的標(biāo)準不確定度。

鑒于此，輻射雜散騷擾的測量模型也可建立為如（2）式：

式中：

E—被測輻射雜散騷擾功率電平；

Vr—測量接收機讀數(shù)；

ac—天線與測量接收機之間的衰減；

δVSW—測量接收機正弦波電壓的修正；

δVpa—測量接收機脈沖幅度響應(yīng)的修正；

δVpr—測量接收機脈沖重復(fù)頻率響應(yīng)的修正；

δVnf—測量接收機本底噪聲的修正；

δM—天線與接收機之間失配的修正；

Fa—天線系數(shù)；

δFaf—天線系數(shù)的頻率內(nèi)插的修正；

δFah—天線系數(shù)的高度偏差的修正；

δFadir—天線的方向性差異的修正；

δFaph—天線相位中心的位置的修正；

δFacp—天線的交叉極化的修正；

δFabal—天線的平衡的修正；

δAN—場地不理想的修正；

δd—測量距離的修正；

δANT—試驗桌材料的修正；

δh—測試桌高度的修正。

1.3 各輸入量的標(biāo)準不確定度的評定

1）輸入量Vr標(biāo)準不確定度u（Vr）的評定

接收機讀數(shù)，即重復(fù)性測量引入的標(biāo)準不確定度采用A類評定方法進行評定。

本文以特征頻率點70 M（天線垂直極化）為例說明，重復(fù)條件下分別重復(fù)測量10次，得到一組測量值如表1。

測量平均值=65.3 dBm。

本文以測量平均值為結(jié)果報出最終測試結(jié)果。

所以由測量接收機重復(fù)性測量引入的標(biāo)準不確定度u（Vr）：

這里表示n次測量的算術(shù)平均值，這里n=10。

2）輸入量ac引入的標(biāo)準不確定度u（ac）的評定

查輻射雜散騷擾鏈路插入損耗校準證書知，由接收機與天線之間引用的衰減其不確定度估計值為0.24 dB；其服從正態(tài)分布，取k=2，所以由接收機和天線連接衰減引入的標(biāo)準不確定度u（ac）：

3）輸入量δVSW引入的標(biāo)準不確定度u（δVSW）的評定

對接收機正弦波電壓準確度的修正δVSW的估計值，查接收機校準報告，確認接收機正弦波測量準確度符合CISPR 16-1-1標(biāo)準要求（±2 dB），并且校準報告給出了具體的偏差值和不確定度，因此取δVSW的區(qū)間半寬度為：0.47 dB（取最大偏差），服從均勻分布，且校準擴展不確定度為0.3 dB，k=2。所以δVSW引入的標(biāo)準不確定度u（δVSW）：

4）輸入量δVpa引入的標(biāo)準不確定度u（δVpa）的評定

查接收機校準報告，其脈沖幅度響應(yīng)符合CISPR 16-1-1標(biāo)準要求所規(guī)定的（±1.5 dB）允許誤差要求且校準報告給出了具體的偏差值和不確定度，因此取δVpa的區(qū)間半寬度為：0.50 dB（取最大偏差），服從均勻分布，且校準擴展不確定度為0.6 dB，k=2。所以δVpa引入的標(biāo)準不確定度u（δVpa）：

5）輸入量δVpr引入的標(biāo)準不確定度u（δVpr）的評定

查接收機校準報告，其脈沖頻率響應(yīng)符合CISPR 16-1-1標(biāo)準要求所規(guī)定的（±1.5 dB）允許誤差要求且校準報告給出了具體偏差值和不確定度，因此取δVpr區(qū)間半寬度為：0.62 dB（取最大偏差），服從均勻分布，且校準擴展不確定度為0.6 dB，k=2。所以δVpr引入的標(biāo)準不確定度u（δVpr）：

6）輸入量δVnf引入的標(biāo)準不確定度u（δVnf）的評定

通常，CISPR接收機的本底噪聲遠低于騷擾電壓或騷擾功率限值，此時本底噪聲對那些接近限值的測量結(jié)果的影響可忽略不計，但對于非限值附近的測量結(jié)果，其影響評價較復(fù)雜，因此本文參考CISPR16-4-2:2018中相關(guān)資料，認為接收機的本底噪聲引入的允許誤差為±0.5 dB，服從均勻分布，因此δVnf所引入的標(biāo)準不確定度u（δVnf）：

7）輸入量δM引入的標(biāo)準不確定度u（δM）的評定

該影響量的評價復(fù)雜，本文參考CISPR16-4-2:2018中相關(guān)資料，認為天線與接收機之間的失配的修正引入影響量的波動區(qū)間為（-1.0，+0.9）dB，服從U形分布，因此δM所引入的標(biāo)準不確定度u（δM）：

8）輸入量Fa引入的標(biāo)準不確定度u（Fa）的評定

天線系數(shù)Fa的估計值，其擴展不確定度和包含因子均可以在校準報告中得到，查找設(shè)備校準證書知，其擴展不確定度為1.5 dB，服從正態(tài)分布，取k=2，因此由天線系數(shù)Fa引入的標(biāo)準不確定度u（Fa）：

9）輸入量δFaf引入的標(biāo)準不確定度u（δFaf）的評定

天線系數(shù)的頻率內(nèi)插的修正δFaf引入的允許誤差參考CISPR16-4-2:2018中相關(guān)資料，認為其波動區(qū)間為±0.3 dB，服從均勻分布，因此由天線系數(shù)的頻率內(nèi)插的修正δFaf引入的標(biāo)準不確定度u（δFaf）：

10）輸入量δFah引入的標(biāo)準不確定度u（δFah）的評定

天線系數(shù)的高度偏差的修正δFah引入的允許誤差參考CISPR16-4-2:2018中相關(guān)資料，認為其波動區(qū)間為±0.5 dB，服從均勻分布，因此由天線系數(shù)的高度偏差的修正δFah引入的標(biāo)準不確定度u（δFah）：

11）輸入量δFadir引入的標(biāo)準不確定度u（δFadir）的評定

天線方向性差異的修正δFadir引入的允許誤差參考CISPR16-4-2:2018中相關(guān)資料，認為其波動區(qū)間為±0.5 dB，服從均勻分布，因此由天線方向性差異的修正δFadir引入的標(biāo)準不確定度u（δFadir）：

12）輸入量δFaph引入的標(biāo)準不確定度u（δFaph）的評定

本文認為天線相位中心位置的修正可忽略不計，因此由天線相位中心位置的修正δFaph引入的標(biāo)準不確定度u（δFaph）=0。

13）輸入量δFacp引入的標(biāo)準不確定度u（δFacp）的評定

本文認為天線的交叉極化的修正可忽略不計，因此由天線的交叉極化的修正δFacp引入的標(biāo)準不確定度u（δFacp）=0。

14）輸入量δFabal引入的標(biāo)準不確定度u（δFabal）的評定

天線的平衡的修正δFabal引入的允許誤差參考CISPR16-4-2:2018中相關(guān)資料，認為其波動區(qū)間為±0.5 dB，服從均勻分布，因此由天線的平衡的修正δFabal引入的標(biāo)準不確定度u（δFabal）：

15）輸入量δAN引入的標(biāo)準不確定度u（δAN）的評定

場地不理想的修正δAN引入的允許誤差參考CISPR16-4-2:2018中相關(guān)資料，認為其波動區(qū)間為±4 dB，服從三角分布，因此由場地不理想的修正δAN引入的標(biāo)準不確定度u（δAN）：

16）輸入量δd引入的標(biāo)準不確定度u（δd）的評定

測量距離的修正δd引入的允許誤差參考CISPR16-4-2:2018中相關(guān)資料，認為其波動區(qū)間為±0.3 dB，服從均勻分布，因此由測量距離的修正δd引入的標(biāo)準不確定度u（δd）：

17）輸入量δANT引入的標(biāo)準不確定度u（δANT）的評定

本文認為試驗桌材料的修正引入的影響量可忽略不計，因此由試驗桌材料的修正δANT引入的標(biāo)準不確定度u（δANT）=0。

18）輸入量δh引入的標(biāo)準不確定度u（δh）的評定

本文認為測試桌高度的修正引入的不確定度影響量可忽略不計，因此由測試桌高度的修正δh引入的標(biāo)準不確定度u（δh）=0。

1.4 合成不確定度的評定

按如下數(shù)學(xué)模型：

E=Vr+ac+δVSW+δVpa+δVpr+δVnf+δM+Fa+δFaf+δFah+δFadir+δFaph+δFacp+δFabal+δAN+δANT+δd+δh

靈敏系數(shù)：ci=1，i=1，…，18。

標(biāo)準不確定度一覽表2。

表2 30 MHz～1 GHz輻射雜散騷擾測量不確定度一覽表

合成標(biāo)準不確定度的計算：

1.5 擴展不確定度的評定

根據(jù)公式：

通常，取置信概率p=95 %，相應(yīng)的取k=2。

計算得：U=k×uc（E）=2×2.14=4.28。

所以，擴展不確定度：U=4.3 dB k=2。

2 結(jié)語

測量不確定度是衡量測試準確性的一個重要參數(shù)，本文對輻射雜散騷擾測量不確定度進行了評定，該不確定度評定涉及的影響量眾多且有些影響量的評估相當(dāng)復(fù)雜，本文對那些復(fù)雜的影響量引用了CISPR 16-4-2:2018的數(shù)據(jù)而并未詳細闡述，這一部分內(nèi)容有待進一步的研究。另外，本文僅對測試系統(tǒng)的不確定度進行了評估，并未考慮測試樣品帶來的不確定度，這部分內(nèi)容也同樣有待于進一步的研究。