基于GTEM小室的辐射抗扰度测试系统设计实现

1.GTEM概述

作为辐射发射和辐射抗扰度测试的测试环境，除了常用的电波暗室，国际电工委员会IEC还规定了基于TEM的测试方法，也就是IEC 61000-4-20: Electromagnetic compatibility (EMC) -Part 4-20: Testing and measurement techniques - Emission and immunity testing in transverse electromagnetic (TEM) waveguides，对应的国内标准是GB/T 17626.20 横电磁波(TEM) 波导中的发射和抗扰度试验。

Transverse Electro Magnetic (TEM) Mode 指的是电场和磁场在传输方向上的分量远小于在横向截面上的主分量的波导模式。

TEM波导可分为开放式的比如带状线或者封闭式的比如TEM小室， 还可分为单端口，双端口，多端口波导。TEM波导的适用频率范围取决于试验要求和TEM波导的具体类型。GTEM = Gigahertz Transverse Electro Magnetic 则是一种频率可达20GHz的单端口的封闭式波导。

2. GTEM的组成

GTEM可看成是将50Ω同轴电缆进行空间上的扩展，以便容下被测对象。同轴电缆的芯线被扩展为GTEM小室的芯板（Minner conductor or septum），同轴电缆的外皮被做成GTEM小室的外壳（outer conductor or housing）。GTEM小室内部的特性阻抗依旧被设计成50Ω，为了防止输入的电磁波在内部腔体的末端产生反射，把芯板的末端接到了宽带的匹配负载上，在腔体的末端还安放了吸波材料以便将发射到末端的电磁波吸收。GTEM的组成如图1所示。

图1：GTEM的组成

在GTEM波导内的电磁波的分布如图2所示，横向电磁波沿着芯板进行传播，产生的电场强度与芯板上所施加的电压成正比。不同位置的场的强度还取决于芯板的高度（内导体与地之间的距离），越靠近隔板，场强就越强。

图2：GTEM波导内电磁波的分布

3. GTEM的尺寸选择

GTEM波导的尺寸可根据被测物的尺寸进行选择，被测物要放置在GTEM波导内部的末端，也就是门的位置附近。能够测量的被测物的最大尺寸取决于芯板的高度，也就是内导体芯板与地之间的距离，通常可参照被测物的高度约为芯板的高度的0.33h， 可扩充至最大0.5h。

为了满足不同尺寸的被测物的测试需要，需要设计制作出不同尺寸的GTEM波导。比如，如图3所示为AMETEK的一款小尺寸的GTEM250的。

图3：GTEM250

GTEM250的主要参数如下：

再举一个产品例子，一款中等尺寸的GTEM1250，如图4所示。

图4：GTEM1250

GTEM1250的主要参数如下：

按照尺寸从小到大的顺序，GTEM的产品分为GTEM250，GTEM500，GTEM750，GTEM1000，GTEM1250，GTEM1500，GTEM1750，GTEM2000， 最大尺寸的是GTEM2000，它的芯板高度可达2米。这些GTEM的频率范围可达DC到20 GHz。

4. GTEM的应用领域

GTEM波导是除了开阔场法(OATS)和电波暗室（SAC）之外国际电工委员会IEC所定义的另一种测试环境，同样可以获得有效的和可重复的测试结果，即可用于辐射发射测试也可用于辐射抗扰度测试。

GTEM波导即可用于整机的测试也可用于零部件，集成电路的测试，还可用于衬垫，电缆等的屏蔽效能测试。

基于GTEM波导进行辐射发射测试的结果可通过规定的算法换算为OATS和SAC的测试结果，以便进行比对，这个算法在IEC61000-4-20以****及GB/T 17626.20的附录A中都有说明。

基于GTEM波导还可进行辐射抗扰度测试，与电波暗室相比具有重复性好，成本低，效率高的特点，这在IEC61000-4-20以及GB/T 17626.20的附录B中都有说明。

基于GTEM的辐射抗扰度测试系统主要包括：

GTEM小室

射频信号源

射频开关

功率计

场强计

射频功放

测试软件等

如图5所示为AMETEK的一套基于GTEM750的频率范围80MHz到6GHz的 场强为30V/m的系统构成图，图中所有设备都是AMETEK自己的产品，覆盖整个频段只需要两台AMETEK的功放，高度集成，十分紧凑，占地面积小，整套系统的实物例图如图6所示。

图5：AMETEK80MHz到6GHz30V/m系统构成图

AMETEK电磁兼容事业部所属的TESEQ品牌具有多年的GTEM设计，生产和系统集成的经验，可根据用户的需要提供定制化的辐射抗扰度的测试系统，包括设计，安装，调试，校准，培训在内的交钥匙工程。如有具体需要欢迎交流！

图5：AMETEK基于GTEM的抗扰度测试系统实物例图





审核编辑：刘清