面向双向多功能的有线电视屏蔽效能测试　

[摘要]本文比较了屏蔽效能测试中的两种方法：吸收钳法和GTEM小室法。并探讨了用GTEM小室法替代吸收钳法的技术可能性。

1.　电磁兼容和屏蔽效能测试在有线电视领域的开展

　　近几年来，随着有线电视事业的迅猛发展，有线电视系统和设备器材的电磁兼容成为生产厂家、用户和行业监督管理部门共同关心的一个重要课题。

　　有线电视节目是依靠电缆分配系统传送的，其工作频率从5MHz一直延伸至1000MHz。如果其电磁廉容特性不好，将会产生不可忽视的干扰；同时，其自身的传输质量也将受到影响。特别是双向多功能业务在有线电视系统中已经广泛开展，大量新技术(尤其是数字技术)、新产品的出现，使得有线网络的电磁环境受到了严峻的考验。在全国的很多地区，由于过去对电磁兼容性能重视不够，使得许多双向业务的开展都不同程度地遇到困难，出现了诸如漏斗噪声、低频干扰等等令人头疼的问题。

　　在最近几年制定的多项广播电视行业入网技术标准中，屏蔽效能或屏蔽衰减已经成为衡量产品品质的重要技术指标。如1998年颁实施的GY/T135－1998《有线电视系统物理发泡聚乙烯绝缘同轴电缆入网技术条件和测量方法》和GY/T136－1998《有线电视系统竹节式电缆入网技术条件和测量方法》，都将屏蔽衰减列为主要技术指标。在最近制定的有线电视系统分支分配器入网规范中，也增加了屏蔽衰减这一参数。而且，考虑到有线电视网络越来越高的要求，在指标要求方面也比其它相应的生产标准更加严格。

2.　利用吸收钳测量电缆屏蔽衰减

(1)　基本原理

　　吸收钳又称吸收式功率钳，是一种屏蔽效能测试的辅助装置，由于它在高频电磁干扰的测量中具有较小的误差特性，且结构简单，因此成为目前国内测试电缆屏蔽衰减参数普遍采用的设备。国际无线电干扰特别委员会(CISPR)在80年代将吸收钳法确定为电磁兼容的标准测量方法之一。

　　吸收钳主要由电流转换器、功率吸收体(通常为铁氧体环)、阻抗稳定器、引线和吸收套筒等组成。当电缆中传输的信号频率超过30MHz时，干扰电磁波主要表面为辐射方式，并沿着电缆表面传播。测量时首先测得一次系统(即电缆)的馈入功率，然后通过移动吸收钳，测出电流转换器所拾取的二次系统(即周围环境与电缆外导体所形成的回路系统)的最大表面功率，两者的分贝比即为电缆的屏蔽衰减。

　　在电缆表面传播的干扰电磁波会产生反射波，如果被电缆所吸收，会改变电磁波的特性，进而影响吸收功率的测量。所以在吸收钳中包含有一组用来吸收反射能量的铁氧体环，从而保证吸收功率与被测干扰电流具有比较确定的正比关系。

(2)　吸收钳插入损耗的测量和确定
　　CISPR测量规范要求采用接口阻抗为50Ω的EMC接收机进行测量。
　　试验步骤：
　　1)通过第一路径注入信号，用测试接收机测得射频信号源的输出功率P1；
　　2)通过第二路径注入信号，移动功率吸收钳，测量出最大的泄漏功率P2；
　　3)功率吸收钳的插入损耗L为：L=P1－P2
　　在插入损耗的校准测量过程中，非屏蔽线的泄漏系数是一个重要的参数，在实际测试中不易准确得到。一般我们将被测电缆的外号体与信号发生器输出端的内导体相连，使电缆处于最大泄漏状态。
　　典型的吸收钳插入损耗值为17dB。

3.　一种新的屏蔽效能测量方法―GTEM小室法

　　GTEM小室法的典型应用是抗扰度测量。目前它尚未成为CISPR的标准电磁干扰测量方法，但已经得到众多研究实验机构和生产厂家的认可，成为一种用效的替代测试方法。

(1)　测试原理
　　GTEM(GHz TEM Transmission)小室是近年来在TEM(横电磁波)小室基础上发展而来的一种新的屏蔽效能测量方法。其原理是在一个封闭小室内建立一个均匀的、用以模拟空间平面波的电磁场，其有效使用空间的上限截止频率扩展至GHz。由于均匀场强区域大小的限制，这种方法仍然不能应用于体积比较大的设备的测试，但在电磁兼容的研究和测试中，它还是发挥了越来越大的作用。
　　早期的双端口TEM小室主要用于评价和测量电磁抗扰度以及场强仪、功率密度计的校准等工作，由于其测试频率范围有限，仅限于300MHz左右，而且存在着扩展工作频带与场强垂直均匀性之间的矛盾。针对上述缺陷，GTEM小室做了相应的改进，即将TEM小室两个端口中的一个端口改为非锥形混合离散吸收终端，即采用吸波材料和电阻匹配网络共同组成复合负载，变成单端口系统。GTEM小室的典型应用是电磁抗扰度和电磁辐射干扰测量。
　　GTEM小室的应用主要有以下几个目的：
　　1)做设备的电磁兼容测量；
　　2)屏蔽外界电磁干扰；
　　3)保护诸如校准仪器等一些精密的设备，免受其它设备电磁辐射和电磁脉冲的影响；
　　4)数据保密的需要，防止机密数据的泄露。

　　目前应用的GTEM小室阻抗为50Ω。考虑到被测样品放入后，特性阻抗会有一定程序的降低，因此在产品的设计和验收时，一般会调试为51－52Ω。此外GTEM小室内部的反射和吸收特性也是影响其性能的重要指标。小室的反射指标与表面材料的特性、导电性及波阻抗有关，导电性越好、波阻抗越大，反射也越强。而小室的反射指标则取决于表面材料的厚度、磁性等因素。若采用磁性材料，且具有一定的厚度，则可以获得较高的吸收特性。另外还有一点不容忽视的因素是GTEM小室的密闭性，任何缝隙或泄露都可能影响小室的反射、吸收、阻抗、场均匀性等指标，带来测量误差。

(2)　采用GTEM小室测量电磁干扰特性

　　在采用GTEM小室进行电磁干扰测试时，为了提高测试结果的重复性和可比性，应注意以下几点：
　　◆被测产品应按照其不同的电磁效能特性进行分类测试。同时，由于被测产品的物理尺寸和构造对测量结果有着很大的影响，所以为了保证测试的准确度，被测产品必须放置于GTEM小室的均匀测试空间内，即隔板、底板和侧板之间的均匀场强中央区域，场强区域形状一般为平行六面体。对于一个典型的6米×3米×3米的GTEM小室来说，其最大均匀场强空间只有0.65米×0.65米×0.4米。这也是被测设备的最大容许尺寸。
　　◆在测试中，电缆引出线的数量和技术规格对于测量结果影响很大。对于GTEM小室来说，引出的测试线再短，所用的转接头再少，都无法完全避免泄露。
　　◆在采用GTEM小室测量时，测试系统及其设置的固定非常关键，所以为了减小误差，应尽量减少设备、电缆、测试设置及其它任何连接的改动，同时还要进行必要的检查和校准。
　　◆采用GTEM小室进行测量时，可将干扰测试接收仪从小室的前部接入。由于GTEM小室的电场方向是垂直极化，所以在测试时，必须将被测件做三维旋转，以保证能够正确耦合最大的干扰电流。

　　从测量过程来看，吸收钳法测量的是设备的电磁泄漏，而GTEM小室法测出的则是设备的电磁渗透，两者应该是可逆的。但在实际测量中，两者之间一般都会存在一些系统误差，但差异并不大。造成这种系统误差的原因是多方面的，功率吸收钳所固有的缺陷应该是造成误差的一个主要原因。所以，只要能在测试中注意上述几个关键事项，采用GTEM小室替代吸收式功率钳在技术上是完全可行的。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　《广播电视信息》2000.12