產(chǎn)品名稱：GTEM室（吉赫茲橫電磁波小室）

電力行業(yè)關于適用于智能電能表、集中抄表終端、專變采集終端、通信單元等設備的標準中明確要求的電磁兼容(EMC)測試項目之一就是電磁輻射敏感度試驗（詳見下表）。GTEM小室測量法為這些標準的測試提供了標準的試驗環(huán)境和輻射電平。

在開展電磁輻射敏感度試驗時，先將被測品放入至GTEM小室腔體內(nèi)的規(guī)定位置，使其運行至正常穩(wěn)定工作狀態(tài)。實驗人員再通過計算機控制信號發(fā)生器和功率放大器，經(jīng)由場強探頭的監(jiān)測在被測品周圍產(chǎn)生一個特定的射頻電磁場，幅值可以達到30V/m，波形符合標準要求的CW或AM調(diào)制。當建立了合適的場強后，通過GTEM小室內(nèi)部的攝像頭或者外部輔助電氣連接設備，判斷被測品的工作運行是否在電磁場照射過程中受到影響，以此評價其電磁輻射敏感度性能。

GTEM小室是在橫電磁波室（TEM室）的基礎上發(fā)展起來一種新型電磁兼容測試設備。后者本身具有結構封閉，不向外輻射電磁能量，不影響操作人員健康和不干擾其它儀器的工作；由于結構封閉的特點，亦不受外界環(huán)境及干擾的影響。電表作為適用的典型被測品之一，它的測試全過程中的狀態(tài)監(jiān)控均不會受到電磁場的影響。所有的試驗臺或輔助監(jiān)控裝置都可以通過特殊的接口與GTEM小室內(nèi)部的被測品相連或通訊，很好地保證了試驗的準確性和**性。

它的工作頻率較寬，可從DC～6GHz，甚至更高；場強范圍大，從強場（如200V/m）至弱場（如10μV/m）均可測試，且場強值容易控制。

GTEM小室是根據(jù)同軸及非對稱矩形傳輸線原理設計的。為避免內(nèi)部電磁波的反射及產(chǎn)生高階模式和諧振，將其設計成尖劈形。輸入端采用N型同軸接頭，爾后漸變至非對稱矩形傳輸線，以減少因結構突變引起的電波反射。為使其達到良好的阻抗匹配并獲得較大的均勻場區(qū)，選取并調(diào)測合適的角度、芯板高度和寬度。為使球面TEM波從輸入端到負載良好傳輸，并具有良好的高低頻特性，終端采用電阻式匹配網(wǎng)絡與吸波材料共同組成復合負載。對于電力電表這類體積較小的被測品，在GTEM小室內(nèi)部可以完全浸入在特定的試驗電磁場中，在均勻性非常好的電場中可以很好地完成試驗過程，測試結果具有很好地復現(xiàn)性。

吉赫芝橫電磁中心處的電場強度為：

式中，E： 電磁場強度的垂直分量 

Po： 饋至赫芝橫電磁波室的射頻功率 

Rc： 吉赫芝橫電磁波室的特性阻抗 

d： 芯板與上下板之間的垂直距離 

從式中可見較小的赫芝橫電磁波室的芯板與上、下底板間的尺寸，可獲得較大的場強值。 

關于GTEM小室性能的測試，沒有固定的標準。根據(jù)實踐，可采取如下方法：

1) 駐波比測試

電壓駐波比VSWR是用來衡量無線信號通過功率源、傳輸線、*終進入負載(例如，功率放大器輸出通過傳輸線，*終到達天線)的有效傳輸功率。對于一個理想系統(tǒng)，傳輸能量為100%，這需要源阻抗、傳輸線及其它連接器的特征阻抗、負載阻抗之間**匹配。但實際系統(tǒng)中，由于阻抗失配將會導致部分功率向信號源方向反射(如同一個回波)。反射引起相互干擾，沿著傳輸線在不同時間、距離產(chǎn)生電壓波峰、波谷。

VSWR用于度量電壓的變化，是傳輸線上*高電壓與*低電壓之比。由于理想系統(tǒng)中電壓保持不變，所以，對應的VSWR是1:1。產(chǎn)生反射時，電壓發(fā)生變化，VSWR就會增大 ，VSWR = |V(max)|/|V(min)|，其中，V(max)是傳輸線上信號電壓*大值，V(min)是傳輸線上信號電壓*小值。

也可以利用阻抗計算：VSWR = (1+Γ)/(1-Γ)，其中，Γ是靠近負載端的電壓反射系數(shù)，由負載阻抗(ZL)和源阻抗(Zo)確定：Γ = (ZL-Zo)/(ZL+Zo)

如果負載與傳輸線完全匹配，Γ = 0，VSWR = 1:1

駐波比決定了GTEM小室進行EMC測試的頻帶寬度，同時決定了儀器設備的性能，駐波比小則產(chǎn)生場強所需的功率小，反之則大。電壓駐波比的測量是指在輸入端口參考面，對GTEM小室的阻抗匹配和電波反射狀態(tài)進行評定。當輸入信號時，其匹配性能的好壞將直接影響信號源有功功率的輸入。一般用矢量網(wǎng)絡分析儀(如HP8510、HP8720等)，其典型值小于1.5。

2) 場均勻性測量

場均勻性反映了傳輸室內(nèi)可用測試空間的大小。測試時，在小室內(nèi)部主測試空間的垂直截面上均勻選取20個場強點，剔除其中偏差較大的4個點的數(shù)據(jù)，若保留點的場強在±3dB容差之內(nèi),即：

*大容差＝20lg[數(shù)據(jù)*大值(V/m)/數(shù)據(jù)*小值(V/m)]< 6dB，則認為選取的區(qū)域內(nèi)75％的場強幅值之差小于6dB，滿足測試要求。

3) 屏蔽效能測試

屏蔽效能是關系測試人員身體健康，影響與外界設備的電磁兼容性的指標。影響GTEM小室屏蔽效能的主要因素有：屏蔽門的結構、箱體的搭接方式和電源線、信號線轉接板。同樣，GTEM小室的屏蔽度測量，亦沒有標準可依。實際運用中，設測試區(qū)域中心場強為E0，GTEM小室外1m等高處實測場強為E，則屏蔽度為：SE=20lg(E0/E)。采取電磁兼容抑制措施的結構設計一般都能滿足40dB的屏效要求。

4) 時域的阻抗特性測試

GTEM小室作為一個單口網(wǎng)絡，其內(nèi)部的阻抗分布及匹配狀態(tài)只有通過時域阻抗測試才能給出正確的分析與評定。GTEM小室的時域阻抗特性標準通常要求在放置EUT的矩形傳輸段處的特性阻抗在50Ω±5Ω范圍之內(nèi)。

橫坐標為距離，縱坐標為駐波比，通過駐波比轉換就能得到小室對應某處的時域特性阻抗。

從圖中可以看出，在坐標軸分別為3cm、98cm處，由于這兩個位置正好位于小室接頭處和芯板與電阻面陣的搭接處曲線起伏相對比較大。在我們關心的主測試段，駐波比為1.002~1.05，對應時域阻抗在47.5Ω~52.5Ω之間。

用GTEM小室構成的輻射敏感度（抗擾度）測試系統(tǒng)如圖十所示，主要由信號源、功率放大器、場強監(jiān)視器、計算機及軟件和GTEM小室組成。

GTEM小室主要技術參數(shù)： 

頻率范圍： DC～18GHz

輸入阻抗： 50Ω±5Ω（典型值：50Ω±2Ω） 

電壓駐波比： ≤1.75（典型值：≤1.5） 

*大輸入功率： 1000W

電場強度范圍： 0.01～200V/m（根據(jù)輸入功率大?。?/span> 

同軸接頭： L16（N型） 

*大外型尺寸： 長5m×寬2.7m×高2.2m（可根據(jù)用戶需求定制）

均勻域尺寸： 30cm×30cm

主要設備： 

GTEM小室： 吉赫芝橫電磁波室。它接收放大器的輸出信號后形成所需的電場。場強的大小可由場強探頭測得。

信號源： 是帶有GPIB接口的信號源。它同樣可進行脫機或聯(lián)機操作。聯(lián)機時，可受計算機控制，進行相應操作。

功率放大器： 對信號源的小信號進行功率放大，并送至GTEM小室內(nèi)形成所需的場強。

場強探頭： 測量GTEM小室內(nèi)的電場強度，并將場強信號的電平值通過專用線纜送至場強監(jiān)視儀進行處理。 

抗干擾監(jiān)控系統(tǒng)：必須具有足夠的抗輻射能力以確保測試期間可以清楚地觀察到被試品的運行狀態(tài)。

主控計算機： 配備標準的GPIP接口卡，通過專用IEEE－488電纜與場強儀連接。采用主控計算機并配置必要的系統(tǒng)軟件，可完成對場強監(jiān)視儀與信號源的同步控制，實現(xiàn)整個測試系統(tǒng)的自動化操作。