利用吉赫兹横电磁波室实现电能表辐射骚扰测量

一个能进行30-1000MHz频率范围电能表辐射骚扰测量装置已在中国测试技术研究院电子所初步建成。该装置成功利用吉赫兹横电磁波小室（GTEM小室）作为测量场地与骚扰能量接收装置,其特点是占地少、造价低、使用方便,特别适用于各种单、三相电子式电能表及其他便携式仪表的测量。如采用较高频段的信号源和接收机（或频谱分析仪）,该装置的频率范围可方便地扩展到2GHz甚至3GHz,能满足当前及今后相当长时期内国家标准及IEC标准对骚扰频率范围的测量要求。其测量不确定度主要受限于所使用的干扰接收机或频谱分析仪,在低频段（100MHz以下）还受限于GTEM小室接收系数AF的测量与校准。

吉赫兹横电磁波传输室连接头的优化设计

吉赫兹横电磁波(GTEM)传输室在电磁兼容测试领域应用广泛。GTEM传输室过渡连接头对GTEM传输室性能的影响较大。过渡连接头连接同轴传输线与GTEM传输室主体,是从圆形同轴传输线过渡到矩形同轴线的转换部件。如果过渡连接头处存在结构不连续,使其特性阻抗与GTEM传输室不匹配,将会引起电磁波反射和激发高次模现象,降低传输室的传输性能。根据GTEM传输室的技术要求,以传输系统阻抗连续为原则,对过渡接头内导体外表面和外导体内表面的形状进行同时设计,使内导体外表面与外导体内表面光滑过渡,过渡接头的特性阻抗与系统匹配。对前后端分别与标准同轴线和斧形件相连接部位进行结合设计,保证连接表面光滑,尽量降低突变。根据设计计算数据,通过设计软件SolidWorks对过渡接头构造精确三维模型。将三维模型导入电磁软件HFSS进行仿真测试。这样,对保证过渡接头特性阻抗恒定提供了一种有效的设计方法;可以将构建的数学模型直接导入电磁仿真软件,以便进一步分析;也可以将内、外导体三维结构数模导入数控机床加工,保证内外导体表面的精度要求。

吉赫兹横电磁波室场强均匀性测量

电磁辐射对大多数电子、电气设备会产生一定的影响 ,轻则使设备性能、功能暂时降低或丧失 ,重则造成永久性损坏。本文介绍了以GTEM小室作射频电磁场辐射抗扰度试验场地 ,其“均匀性”

基于电磁干扰源特征的GTEM辐射干扰测量方法

针对吉赫兹横电磁波(gigahertz transverse electromagnetic,GTEM)小室辐射电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)测试精度较低及辐射源特征无法识别的问题,提出了基于Wilson算法、Lee算法和近场波阻抗理论的辐射源特征分析方法,并根据不同的辐射源特征分别提出了基于极差均值算法的共模辐射噪声测试方法以及基于方差算法的差模辐射噪声测试方法。实验结果表明,利用文中方法能够有效判断辐射源特征,提高辐射EMI测试精度,为辐射EMI测试与分析提供理论依据。

基于FDTD的局部放电射频传感器特性研究

射频(RF)检测局部放电(PD)可以实现非接触式测量,因而具有较好的应用前景。以小环天线为例,对磁场天线作为局部放电射频传感器时其灵敏度的确定方法和影响灵敏度的因素开展了研究。首先,基于时域有限差分(FDTD)法建立了吉赫兹横电磁波(GTEM)小室的仿真模型,通过实验和仿真对比表明了仿真模型的有效性。在此基础上,考虑了天线结构、尺寸等因素对灵敏度的影响,确定了灵敏度随天线直径、垂直导体、线圈匝数的变化规律。本文的研究为进一步考察不同磁场天线传感器的特性,并对传感器特性进行优化,设计实现能够满足具体电力设备局部放电测试需求的新型射频磁场传感器奠定了技术基础。

强电磁脉冲环境的模拟

基于一套由脉冲电压发生器和GTEM室组成的装置 ,对LEMP和NEMP进行了模拟 ,选择了适当的测量方法对这 2种强电磁脉冲分别进行了采集 .结果表明通过调整模拟装置的参数 ,既可以模拟LEMP环境 ,又可以模拟NEMP环境 ,并且在GTEM室内一定区域能产生相对均匀的电磁脉冲场环境 ,可以用于敏感器件的电磁敏感度实验 .

电磁辐射干扰试验的测量不确定度评定

详细地分析了利用吉赫兹横电磁波室进行小体积受试设备 (EUT)电磁场抗扰度测试的不确定度。

基于腔模理论的圆盘传感器性能研究

为了研究影响圆盘型UHF传感器性能的因素,本文基于腔模理论,采用XFdtd软件仿真研究了圆盘电极直径、介质基片厚度、介质基片介电常数、同轴馈源位置对传感器性能的影响;建立了基于GTEM小室的等效FDTD模型,采用频域有效高度对不同馈源位置的圆盘型UHF传感器的性能进行了评价。结果表明：圆盘电极直径、介质基片厚度和介质基片介电常数的增加会使传感器的频带向频率减小的方向移动;馈源位置对传感器谐振模式的影响明显,馈源位于ρ=a/4处的传感器较馈源位于ρ=0处的传感器,在300~800 MHz频段上的平均有效高度提高了约127%。

EMP模拟器用GTEM小室接头的优化设计

为了提高GTEM传输室的耐高压能力,并保证良好的传输特性,对其馈电接头进行了优化设计。采用三维时域有限差分法(FDTD)建模分析,计算并讨论了一种常规小室接头的场分布和击穿电压;加聚四氟乙烯绝缘护套以提高耐压;用电磁场计算软件HFSS扫频计算此接头的驻波比特性并对斧形块和电缆连接器的结构尺寸进行了参数优化。计算分析表明接头圆形同轴段的最大场强为方形同轴段的3倍以上;瞬态脉冲输入时,加聚四氟乙烯绝缘护套后能承受的最大场强可提高到54kV/mm;接头的驻波比<1.3。测试表明,在30MHz到2.4GHz之间,GTEM小室驻波比都<1.6,模拟器产生的脉冲波形良好,50kV高压下未击穿,接头满足工程应用要求。

EUT对GTEM室特性阻抗的影响

利用有限元方法计算了GTEM室内二维截面上EUT对特性阻抗的影响,比较了金属EUT接地和不接地2种情况下对GTEM室特性阻抗的影响;分析了EUT为介质材料时,EUT的相对大小对GTEM特性阻抗的影响.计算结果对使用GTEM室进行测试具有较高的参考价值.

某数字电路混响室与GTEM室连续波辐照对比试验研究

利用实验室建成的大型混响室和GTEM室,分别对某典型数字电路进行了连续波辐照电磁环境效应试验,分析了不同测试环境对数字电路的干扰作用规律,获取了受试电路在各种状态下的干扰阈值。通过对测试结果的对比分析,确定了混响室与GTEM室两种测试方法辐照效应的相关性,为混响室测试标准的制定提供了理论依据。

GTEM Cell斧形过渡块侧边曲线方程的算法

为便于加工 ,以往的吉赫兹横电磁波传输室 (GTEMCell)过渡接头中斧形过渡块均采用近似设计 ,即侧边取直线。这样做的结果是传输损耗曲线在过渡段的分布不理想。基于修正的目的 。

在GTEM小室中测试UHF RFID标签的Delta RCS

该文提出了一种使用吉赫兹横电磁波传输(GTEM)小室进行被动式超高频射频识别(UHF RFID)标签Delta Radar Cross Section(RCS)测试的方法。通过理论分析RFID标签工作时的等效电路及其散射特性,推导出GTEM小室中和自由空间中UHF RFID标签Delta RCS测试的等效性。并通过GTEM小室和全电波暗室的对比实验,验证了使用GTEM小室进行UHF RFID标签Delta RCS测试的可行性及实用性。

GIS局部放电特高频检测系统标定研究

特高频（UHF）局部放电检测技术的应用日益广泛,但迄今为止国内外对特高频局部放电检测系统性能标定方面尚缺乏标准和统一的评价方法。为解决局部放电特高频传感器及检测系统量化标定,以及传感器安装结构对实际检测效果影响的问题,设计开发了基于吉赫兹横电磁波（GTEM）小室的局部放电特高频检测标定平台,研究了3种典型安装结构因素对传感器和检测系统性能的影响。结果表明,传感器实际安装结构对其接收性能的影响非常显著,在300~1 500 MHz范围内,3种安装结构的传感器等效高度分别为10.8 mm,10.2 mm,3.3 mm。对应的UHF检测系统的灵敏度分别为2.8μV/mm,2.9μV/mm和36.7μV/mm,差异显著。因此对于UHF局部放电传感器及检测系统性能的标定评价必须综合传感器具体的安装结构因素进行一体化考核。

基于GTEM的局部放电UHF标定的场强溯源研究

采用GTEM小室标定局部放电特高频(UHF)检测系统的可测场强,已作为衡量检测系统性能的关键指标被纳入电力标准。目前在计量领域,国内外尚且没有对脉冲场强进行一致性测量的标准,研究局部放电特高频标定的场强溯源十分必要。为此,文中采用向GTEM小室注入扫频和脉冲信号的方式,利用单极探针的传递函数和电压响应,计算了标定场强的波形和幅值;在扫频情况下,采用德国Narda场强计的实测与单极探针计算结果进行对比,两者误差在8%以内,验证了单极探针对GTEM小室内稳态场强标定的正确性;在脉冲注入情况下,采用CST仿真与单极探针结果进行了对比分析,场强峰值误差为1.7%,论证了单极探针对于GTEM小室内脉冲场强标定的正确性。研究成果为局部放电特高频检测系统脉冲场强标定的溯源奠定了基础。

GTEM室场均匀性校准方法研究

根据IEC 61000-4-20:2010,介绍了场均匀校准的要求和方法,结合电磁波的传播特点并基于概率统计的方法对GTEM Cell中选定的有效试验区域进行验证;同时,针对试验结果,用GB 17626.3-2006暗室的场均匀校准方法重新验证。最后分析测试结果,并提出相应建议。

基于GTEM小室的特高频局部放电检测仪校验系统设计

不同厂家特高频局部放电监测装置的检测设备稳定性和可靠性存在较大差异,为此,基于吉赫兹横电磁波(giga hertz transverse electromagnetic,GTEM)小室设计了特高频校验系统。该系统将高频信号发生器产生的可调高频信号经过脉冲调制器转变成窄脉冲,再通过宽带天线在GTEM小室内发射,建立标准的脉冲电磁场,将被校验局部放电检测仪的传感器放置于测试窗口接收信号,通过分析局部放电检测仪的灵敏度、线性度、量程和幅频响应4个指标,实现仪器性能的考核。