在EMC测试项目中使用的仪器，主要是作为EMI核心的接收机，以及EMS核心的信号源，依据GB/T 6113.101进行这两种核心仪器的校准，不在本文讨论范畴。本文讨论信号源和接收机以外的EMC系统设备校准，探讨网络分析仪应用于EMC测试器具的校准，包括天线、电缆及连接器、放大器、测试网络、电流探头和电压探头、场地校准等。

 

天线校准

 

EMC宽带天线参数的校准，依据GB/T 6113.104规范。依据规范的定义，天线系数AF(antenna factor)是指入射平面波电场强度与天线所连接的规定负载（典型值50Ω）上产生电压的比值。

k = E(V/m) / U(V)

AF(dB/m) = 20lg(k)

E(dBμV/m) = U(dBμV) + AF(dB/m)

宽带天线的天线系数需要在专业的天线计量校准机构测量。通常先测量天线增益，然后计算天线系数 k=9.73/(λ∙√G) 。测试系统以网络分析仪为核心，通过IEEE149中规定的测量方法校准测量天线增益，进而计算接收天线系数。

注意，天线送检时需要跟计量校准机构明确测试规范依据GB/T 6113.104，天线系数AF要求在天线规定参考点，最大增益方向上，入射平面波的条件。计量机构给出的报告，应标明测量方法，即计算法或测量法，计算法需包括使用公式，测量法需要包括测量标准和国家校准实验室的溯源。

除了天线系数，其它天线参数，例如增益、极化方向性、驻波和阻抗，也要包含在计量机构给出的报告中。

发射天线系数是EMS测试中特殊要求的指标，通常采用三维场强探头校准，与网络分析仪无关，不在本文讨论范畴。

对于低于30MHz的天线，无法实现标准的远场平面波条件，因此，GB/T 6113.104规范仅测量此类天线的匹配网络。此类天线的校准可以由用户完成：通过有校准溯源的网络分析仪，以及附属测试装置，完成校准测试。

 

场地衰减校准

 

EMC场地衰减，是指处于场地测试位置的两个极化匹配的天线之间的最小场地插入损耗，其中一个天线高度固定，另一个天线在规定高度范围内升降。场地插入损耗，是指用一对收发天线替代信号源与接收机之间的直通，传输信号在该对天线之间的损耗。

通常采用归一化衰减NSA校准方法。

理论NSA是场地衰减减去相应的天线系数，公式如下：

 

 

公式中fM是单位为MHz的频率值，红框中的部分是近场修正，对于大于等于10m法的场地，近场修正部分可省略。

 

NSA的校准结果，是场地衰减偏差，公式如下：

 

 

GB/T 6113.104规范规定的NSA校准方法使用的仪器是信号源+接收机，Vdirect是连接仪器的两根电缆直通连接的接收机电平读数，Vsite是电缆连接天线后接收机电平读数。可以用网络分析仪替代，首先两根电缆直通连接做网络分析仪直通校准，电缆连接天线后测量S21即场地插损，接收天线在规定高度范围内升降，获取S21的Maxhold数据，对应最小场地衰减值，再减去相应天线系数，就获得NSA校准偏差值ΔAs，要求ΔAs在±4dB范围内。

 

信号通道路径校准

 

EMI测量通道，即接收通道校准，本通道是天线或网络输出端到达接收机输入端的路径，测量其S11和S21：

在1GHz以下频段，一般要求S11 VSWR<1.2，S21>-3dB且精确测量，S参数测量不确定度要求<0.1dB；在1GHz以上频段，一般要求S11 VSWR<2，S21>-6dB且精确测量，S参数测量不确定度要求<0.2dB，S21插损不能过大的要求是因为此插损造成接收机系统灵敏度的恶化，因此，对于插损过大的通道，需要加前置放大器补偿。

射频通道校准必须在EMC实验室现场进行。VSWR满足要求后，通道S21校准数据，在EMC测试报告中对读数进行补偿，可以人工读数补偿，或者内置于测试软件中自动补偿。如果VSWR不满足要求，需要检查该通道的电缆和连接器的故障，重新连接或替换。

 

功放通道校准

 

功率放大器通道，即EMS信号发射通道的校准，也是测量通道的S11和S21，但是需要一个大功率衰减器，其频率范围覆盖功放的频率范围，其功率承受能力大于功放输出功率，其衰减量大于等于功放增益。

功放通道校准测量之前，需要首先对网络分析仪进行UOSM校准，上述衰减器作为未知直通U。网络分析仪校准后，将衰减器连接在功放通道输出端口，网络分析仪端口1连接功放通道输入口，端口2连接衰减器输出口，测量S11和S21。一般要求S11 VSWR<1.5，S21根据功放增益指标和电缆连接器插损而定。

 

阻抗匹配和耦合去耦网络校准

 

用于电源传导骚扰测量的人工电源网络，需要依据GB/T 6113.102规范定期校准。自动校准方法参见链接(EMC)人工电源网络计量测试方法，阻抗校准方法和注意事项参见链接人工电源网络阻抗计量校准。

用于信号线测量的不对称人工网络AAN，需要依据GB/T 6113.102规范定期校准。AAN需要校准测量的指标：纵向转换损耗LCL、阻抗、分压系数、辅助设备AE与被测设备EUT之间的不对称信号去耦衰减以及对称信号的插损等。用网络分析仪校准测量各项指标，需要LCL探头、匹配连接网络等装置进行测试。

 

电流探头校准

 

GB/T 6113.102附录B规定了电流探头和注入电流钳的指标要求和校准方法。主要测试指标包括转移导纳和回波损耗，需要同轴适配器夹具进行校准测试。

 

 

总结

 

EMC的系统校准通常在实验室现场进行，使用网络分析仪作为核心校准设备，对链路和装置的插损、增益、阻抗等进行校准测量。从事EMC测试的专业人员，往往缺乏网络分析仪的相关知识，所以EMC系统校准的整体方案很有必要，包括依据标准开发的自动化软件以及测试工装夹具等辅助设备。

来源：射频微波实验室

关键词： EMC测试