專利名稱：一種利用gtem小室測試輻射電磁干擾噪聲的方法
技術領域：
本發明涉及一種GTEM小室的應用，具體涉及一種利用GTEM小室測試輻射電磁干擾噪聲的方法，屬于電磁兼容技術領域。
背景技術：
現代電力電子產品正面向微型化、智能化，且系統的設計也越來越復雜，另一方面電力電子設備中開關元件的高速開關所產生的系統寄生參數，致使設備遭受傳導輻射型干擾愈加嚴重，而且對系統抗電磁干擾能力的要求越來越高。因而，為了節省開發時間，節約開發費用，同時也為產品通過質檢部門對產品進行輻射EMI測試是必不可少的。
輻射EMI測試實質上是一種過程測試，而非一個簡單的檢驗測試，應將之貫穿于產品的整個生產、設計過程中。同時，輻射EMI測試平臺對于這個過程測試來講又是必不可少的，如開域場、10米法、5米法、3米法電波暗室。然而這些方法對于環境的要求非常高，建造價格也很昂貴，中小企業難以承受，從經濟角度而言，有必要設計出價格便宜而又實用的多功能GTEM小室。
電磁兼容性測試包括電磁抗擾度測試和輻射EMI測試。然而，現有GTEM小室多為電磁抗擾度測量設備，無法完成輻射EMI測試；對于小部分能夠進行輻射EMI測試的GTEM小室而言，由于被測器件輻射噪聲的頻率介于30MHz至1GHz，因此無法判斷究竟是近場測試、遠場測試還是近場-遠場過渡場測試。被測設備產生的噪聲在近場、遠場或近場-遠場過渡場中有著不同的輻射特性，故現有的能夠進行輻射EMI測試的GTEM并不能將測試結果轉化為標準測試結果，無法判斷被測設備是否通過電磁兼容性檢測。
發明內容
本發明目的是提供一種利用GTEM小室測試輻射電磁干擾噪聲的方法，該方法將GTEM小室測試數據轉化為多種標準測試結果，便于判斷被測設備是否能電磁兼容性檢測。
為達到上述目的，本發明采用的技術方案是一種利用GTEM小室測試輻射電磁干擾噪聲的方法，其創新在于包括以下步驟 步驟一將被測設備置于GTEM小室的轉臺上，沿x維度依次轉動該轉臺至若干個角度，測量被測設備在每個角度時GTEM小室的芯板與底板間的含有輻射電場信息的的x維度電壓； 步驟二將被測設備置于GTEM小室的轉臺上，沿y維度依次轉動該轉臺至若干個角度，測量被測設備在每個角度時GTEM小室的芯板與底板間的含有輻射電場信息的y維度電壓； 步驟三將被測設備置于GTEM小室轉臺上，沿z維度依次轉動該轉臺至若干個角度，測量被測設備在每個角度時GTEM小室的芯板與底板間的含有輻射電場信息的的z維度電壓； 步驟四將步驟一、二、三所得的芯板與底板間的含有輻射電場信息的的電壓值，分別通過方程 X維度旋轉公式 Y維度旋轉公式 Z維度旋轉公式 得到電偶極矩和磁偶極矩，式中，Px、Py、Pz為x、y、z方向的電偶極矩，單位為C*m，Mx、My、Mz為x、y、z方向的磁偶極矩，單位為A*m2，α表示角度，單位為rad，b0表示電壓，單位為V，k0為常數，大小等于2π/λ，單位為rad/m，j表示虛部單位。
步驟五根據步驟四所述的電偶極矩和磁偶極矩通過多極矩模型獲得輻射電場和輻射磁場公式 其中，r為場點與原點間的距離，即測試距離，x、y、z分別為場點與原點間的x軸、y軸、z軸方向距離，EX、Ey、Ez為x、y、z方向的輻射電場，Hx、Hy、Hz為x、y、z方向的輻射磁場，Px、Py、Pz為x、y、z方向的電偶極矩，Mx、My、Mz為x、y、z方向的磁偶極矩，j表示虛部單位。
公式中 式中，r為場點與原點間的距離，即測試距離，單位為m，x、y、z分別為場點與原點間的x軸、y軸、z軸方向距離，單位為m，EX、Ey、Ez為x、y、z方向的輻射電場，單位為V/m，Hx、Hy、Hz為x、y、z方向的輻射磁場，單位為A/m，Px、Py、Pz為x、y、z方向的電偶極矩，單位為C*m，Mx、My、Mz為x、y、z方向的磁偶極矩，單位為A*m2，j表示虛部單位，η0表示自由空間波阻抗，大小為120π，單位為歐姆。
步驟六將各類測試標準所要求的測試距離代入步驟五所述的輻射電場和輻射磁場公式，得到相應的測試標準所要求的結果。
上述技術方案中的有關內容解釋如下 1、上述方案中，所述若干個角度為三個角度，依次為0、π/4、-π/4。
2、上述方案中，所述芯板與底板間的電壓依次為 沿x維度將被測設備轉動0、π/4、-π/4，則芯板與底板間的電壓分別為 沿y維度將被測設備轉動0、π/4、-π/4，則芯板與底板間的電壓分別為 沿z維度將被測設備轉動0、π/4、-π/4，則芯板與底板間的電壓分別為 式中，b11，b12，b13表示x維度不同角度的電壓值，單位V；b21，b22，b23表示y維度不同角度的電壓值，單位V；b31，b32，b33表示z維度不同角度的電壓值，單位V。
由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點和效果 1、本發明克服了現有GTEM小室測試方法未多角度測試輻射EMI噪聲的缺點。從多角度測試輻射EMI噪聲，得到的數據更加可靠。
2、本發明克服了現有GTEM小室無法進行輻射EMI標準測試的缺點，將測試結果轉變為3米法、5米法、10米法電波暗室或開域場測試結果，從而與各類標準進行比對，如FCC標準、IEC標準、GB標準等。
3、本發明克服了現有GTEM小室缺乏依據的缺點。本發明采用多極矩模型分析被測設備產生的輻射干擾噪聲，得到了多極矩模型的輻射電磁場公式，為輻射EMI測試提供了依據且操作簡單。
附圖1為本發明輻射EMI測試步驟示意圖； 附圖2為本發明輻射EMI數據處理流程圖示意圖； 附圖3為本發明轉臺分別按x、y、z維度轉動示意圖。
具體實施例方式 下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述 實施例一種利用GTEM小室測試輻射電磁干擾噪聲的方法，如附圖1、2所示 第一步將被測設備置于GTEM小室的轉臺上，如附圖3所示，沿x維度依次轉動該轉臺至0、π/4、-π/4角度，測量被測設備在每個角度時GTEM小室的芯板與底板間的含有輻射電場信息的的x維度電壓， 第二步將被測設備置于GTEM小室的轉臺上，如附圖3所示，沿y維度依次轉動該轉臺至0、π/4、-π/4角度，測量被測設備在每個角度時GTEM小室的芯板與底板間的含有輻射電場信息的y維度電壓； 第三步將被測設備置于GTEM小室的轉臺上，如附圖3所示，沿z維度依次轉動該轉臺至0、π/4、-π/4角度，測量被測設備在每個角度時GTEM小室的芯板與底板間的含有輻射電場信息的的z維度電壓； 第四步由于被測設備沿不同維度轉動不同轉動角度時，芯板與底板間的電壓是不同的，即輻射電場是不同的，但電偶極矩和磁偶極矩卻是不變的， 此外，GTEM小室內部電偶極矩和磁偶極矩產生的輻射電場與芯板、底板間電壓成正比。所以，將被測設備沿不同維度轉動不同轉動角度，測量芯板與底板間的電壓就可以得到九個關于電偶極矩和磁偶極矩的方程，求解這九個方程即可得到電偶極矩和磁偶極矩；因此本步驟將步驟一、二、三所得的芯板與底板間的含有輻射電場信息的的x維度、y維度、z維度的電壓值，通過方程 X維度旋轉公式 Y維度旋轉公式 Z維度旋轉公式 得到電偶極矩和磁偶極矩，式中，Px、Py、Pz為x、y、z方向的電偶極矩，單位為C*m，Mx、My、Mz為x、y、z方向的磁偶極矩，單位為A*m2，α表示角度，單位為rad，b0表示電壓，單位為V，k0為常數，大小等于2π/λ，單位為rad/m，j表示虛部單位。
具體依次為 沿x維度將被測設備轉動0、π/4、-π/4，則芯板與底板間的電壓分別為 沿y維度將被測設備轉動0、π/4、-π/4，則芯板與底板間的電壓分別為 沿z維度將被測設備轉動0、π/4、-π/4，則芯板與底板間的電壓分別為 式中，b11，b12，b13表示x維度不同角度的電壓值，單位V；b21，b22，b23表示y維度不同角度的電壓值，單位V；b31，b32，b33表示z維度不同角度的電壓值，單位V。
第五步根據步驟四所述的電偶極矩和磁偶極矩通過多極矩模型獲得輻射電場和輻射磁場公式 其中，r為場點與原點間的距離，即測試距離，x、y、z分別為場點與原點間的x軸、y軸、z軸方向距離，EX、Ey、Ez為x、y、z方向的輻射電場，Hx、Hy、Hz為x、y、z方向的輻射磁場，Px、Py、Pz為x、y、z方向的電偶極矩，Mx、My、Mz為x、y、z方向的磁偶極矩， 公式中 式中，r為場點與原點間的距離，即測試距離，單位為m，x、y、z分別為場點與原點間的x軸、y軸、z軸方向距離，單位為m，EX、Ey、Ez為x、y、z方向的輻射電場，單位為V/m，Hx、Hy、Hz為x、y、z方向的輻射磁場，單位為A/m，Px、Py、Pz為x、y、z方向的電偶極矩，單位為C*m，Mx、My、Mz為x、y、z方向的磁偶極矩，單位為A*m2，j表示虛部單位，η0表示自由空間波阻抗，大小為120π，單位為歐姆。
多極矩模型(電偶極矩和磁偶極矩)產生的輻射電場和輻射磁場可以用麥克斯韋方程組，鏡像法原理、安培環路定則、格林函數法求解，最終得到多極矩模型下的輻射電場和輻射磁場計算公式。
第六步將各類測試標準所要求的測試距離代入步驟五所述的輻射電場和輻射磁場公式，得到相應的測試標準所要求的結果。各類標準對測試距離有不同的規定，如FCC標準、GB標準、EN標準、IEC標準等，但測試距離均被限定為3米、5米、10米或20米。因此，僅需將不同的測試距離r代入第五步得到的多極矩模型下的輻射電場和輻射磁場計算公式，即可求解各類標準輻射EMI測試結果，甚至還可以得到任意測試距離的輻射EMI測試結果 上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發明的內容并據以實施，并不能以此限制本發明的保護范圍。凡根據本發明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種利用GTEM小室測試輻射電磁干擾噪聲的方法，其特征在于包括以下步驟
步驟一將被測設備置于GTEM小室的轉臺上，沿x維度依次轉動該轉臺至若干個角度，測量被測設備在每個角度時GTEM小室的芯板與底板間含有輻射電場信息的x維度電壓；
步驟二將被測設備置于GTEM小室的轉臺上，沿y維度依次轉動該轉臺至若干個角度，測量被測設備在每個角度時GTEM小室的芯板與底板間含有輻射電場信息的y維度電壓；
步驟三將被測設備置于GTEM小室的轉臺上，沿z維度依次轉動該轉臺至若干個角度，測量被測設備在每個角度時GTEM小室的芯板與底板間含有輻射電場信息的z維度電壓；
步驟四將步驟一、二、三所得的芯板與底板間含有輻射電場信息的電壓值，分別通過方程
X維度旋轉公式
Y維度旋轉公式
Z維度旋轉公式
得到電偶極矩和磁偶極矩，式中，Px、Py、Pz為x、y、z方向的電偶極矩，單位為C*m，Mx、My、Mz為x、y、z方向的磁偶極矩，單位為A*m2，α表示角度，單位為rad，b0表示電壓，單位為V，k0為常數，大小等于2π/λ，單位為rad/m；
步驟五根據步驟四所述的電偶極矩和磁偶極矩通過多極矩模型獲得輻射電場和輻射磁場公式
公式中
式中，r為場點與原點間的距離，即測試距離，單位為m，x、y、z分別為場點與原點間的x軸、y軸、z軸方向距離，單位為m，EX、Ey、Ez為x、y、z方向的輻射電場，單位為V/m，Hx、Hy、Hz為x、y、z方向的輻射磁場，單位為A/m，Px、Py、Pz為x、y、z方向的電偶極矩，單位為C*m，Mx、My、Mz為x、y、z方向的磁偶極矩，單位為A*m2，j表示虛部單位，η0表示自由空間波阻抗，大小為120π，單位為歐姆；
步驟六將各類測試標準所要求的測試距離代入步驟五所述的輻射電場和輻射磁場公式，得到相應的測試標準所要求的結果。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述若干個角度為三個角度，依次為0、π/4、-π/4。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于所述芯板與底板間的電壓依次為
沿x維度將被測設備轉動0、π/4、-π/4，則芯板與底板間的電壓分別為
沿y維度將被測設備轉動0、π/4、-π/4，則芯板與底板間的電壓分別為
沿z維度將被測設備轉動0、π/4、-π/4，則芯板與底板間的電壓分別為
式中，b11，b12，b13表示x維度不同角度的電壓值，單位V；b21，b22，b23表示y維度不同角度的電壓值，單位V；b31，b32，b33表示z維度不同角度的電壓值，單位V。
全文摘要
本發明涉及一種利用GTEM小室測試輻射電磁干擾噪聲的方法，首先將被測設備置于GTEM小室的轉臺上，沿x、y、z維度依次轉動該轉臺至若干個角度，測量被測設備在每個角度時GTEM小室的芯板與底板間的含有輻射電場信息的x維度電壓，得到電偶極矩和磁偶極矩，利用多極矩模型通過電偶極矩和磁偶極矩獲得輻射電場和輻射磁場公式將各類測試標準所要求的測試距離代入步驟五所述的輻射電場和輻射磁場公式，得到相應的測試標準所要求的結果。該方法將GTEM小室測試數據轉化為多種標準測試結果，便于判斷被測設備是否能電磁兼容性檢測。
文檔編號G01R29/26GK101738558SQ20091026580
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月28日 優先權日2009年12月28日
發明者趙陽, 黃學軍, 褚家美, 顏偉, 羅永超, 蔡省洋 申請人:蘇州泰思特電子科技有限公司