輻射測試，在近場要低于多少值？

EMC（Electromagnetic Compatibility，電磁兼容性）電磁兼容是指電子設(shè)備在電磁環(huán)境中能夠正常工作而不產(chǎn)生不良影響或不受其他設(shè)備干擾的能力。國際上有專業(yè)針對(duì)輻射測試的法律法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，例如，國際標(biāo)準(zhǔn)Cispr 32、歐洲的EN 55032、美國的FCC Part 15B、中國的GB 9254.1、日本的VCCI等，都是評(píng)估電子電器產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的電磁干擾問題。

輻射近場測試和輻射遠(yuǎn)場測試是電磁兼容性（EMC）測試中用于評(píng)估電子設(shè)備電磁輻射特性的兩種方法。它們的差異主要在于測試距離、測量方式和應(yīng)用領(lǐng)域：

輻射近場測試：
這種測試涉及在設(shè)備周圍的較近距離內(nèi)測量電磁場。近場測試通常針對(duì)距離設(shè)備較近的范圍進(jìn)行測量，用于確定設(shè)備在近距離內(nèi)的電磁場分布和輻射特性。通過近場測試，可以識(shí)別設(shè)備內(nèi)部可能存在的電磁問題，并定位需要改進(jìn)的區(qū)域。在近場范圍內(nèi)，電磁場可能呈現(xiàn)復(fù)雜的分布模式，這些模式可以提供更詳細(xì)的信息，有助于解決設(shè)備的電磁兼容性問題。

輻射遠(yuǎn)場測試：
相反，輻射遠(yuǎn)場測試是在設(shè)備遠(yuǎn)離測試儀器的地方進(jìn)行的測試，通常在設(shè)備產(chǎn)生的電磁輻射傳播到遠(yuǎn)離設(shè)備的區(qū)域時(shí)進(jìn)行。遠(yuǎn)場測試的主要目的是評(píng)估設(shè)備在較遠(yuǎn)距離處產(chǎn)生的電磁輻射情況，以確認(rèn)其是否會(huì)對(duì)其他設(shè)備或系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。這種測試能夠評(píng)估設(shè)備對(duì)遠(yuǎn)處環(huán)境的影響，以及其在大范圍內(nèi)的輻射特性。

差異點(diǎn)：
測試距離和范圍： 近場測試通常在設(shè)備周圍較近的范圍內(nèi)進(jìn)行，而遠(yuǎn)場測試則是在設(shè)備遠(yuǎn)離測試設(shè)備的地方進(jìn)行。

波阻抗和波長：波阻抗和波長通常隨著距離的變化而變化。在近場測試中，由于距離相對(duì)較近，電磁波的波長可能與遠(yuǎn)場相比較短，而波阻抗可能受到設(shè)備和測試環(huán)境的影響。

分析和解釋：
近場測試提供了更詳細(xì)的電磁場信息，有助于識(shí)別設(shè)備內(nèi)部的電磁問題。遠(yuǎn)場測試更關(guān)注較遠(yuǎn)距離處的電磁輻射特性，對(duì)設(shè)備的環(huán)境影響進(jìn)行評(píng)估，因此需要不同的分析和解釋方法。

在emc測試中，這兩種測試方法通常結(jié)合使用，以全面評(píng)估設(shè)備的電磁兼容性，從而確保其在實(shí)際應(yīng)用中不會(huì)干擾其他設(shè)備或受到外部干擾的影響。

實(shí)際工程中，我們?yōu)榱嗽u(píng)估設(shè)備的電磁兼容性，是需要進(jìn)行輻射發(fā)射測試、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的是10m法電波暗室、3m法電波暗室測試，通常標(biāo)準(zhǔn)會(huì)同時(shí)給出這2個(gè)測試距離的的測試限值，他們之間通常是差異10dB。10m法的測試數(shù)據(jù)與3m法暗室的測試距離的限值也是可以自由轉(zhuǎn)換的。

如下圖所示，在電波暗室里面的測試我們測試通常是遠(yuǎn)場測試，例如，我們通常測試輻射發(fā)射頻率為30MHz~1000MHz，這個(gè)波長就是10m，所以標(biāo)準(zhǔn)里面通常優(yōu)先給出10m法電波暗室測試限值，包括現(xiàn)在很多大廠都是需要10m法電波暗室測試。

輻射測試10m法 - 電波暗室

另外，實(shí)際工程中，3m法電波暗室確實(shí)普遍，因?yàn)?，包括美國FCC、國內(nèi)的CCC等都是用3m法電波暗室測試就可以了，特別是標(biāo)準(zhǔn)里面確實(shí)也是給出了3m限值。只要符合了這個(gè)3m法，那就是符合標(biāo)準(zhǔn)的法律法規(guī)了。

輻射測試 3m法 - 電波暗室

輻射測試-遠(yuǎn)場測試數(shù)據(jù)

輻射測試-近場測試數(shù)據(jù)

輻射測試中，遠(yuǎn)場（Far-field）區(qū)域通常是指測試距離大于天線最大尺寸對(duì)應(yīng)的波長距離的位置。在電磁兼容（EMC）和天線測量領(lǐng)域，為了確保測試結(jié)果能夠反映真實(shí)工作條件下的輻射特性，通常要求測試距離滿足遠(yuǎn)場條件。遠(yuǎn)場的數(shù)學(xué)定義為：

對(duì)于一個(gè)輻射源（如EUT設(shè)備或天線），當(dāng)測試接收點(diǎn)與輻射源之間的距離 r 滿足以下條件時(shí)，可以認(rèn)為該接收點(diǎn)位于遠(yuǎn)場區(qū)：

其中

r ≥ 2D2/λ

其中：

r 是測試接收天線與輻射源間的距離；

D 是輻射源的最大物理尺寸；

λ 是工作頻率對(duì)應(yīng)的波長。

在這個(gè)距離下，到達(dá)接收天線的電磁波可被視為平面波，且電場和磁場強(qiáng)度之間的相位關(guān)系穩(wěn)定，同時(shí)感應(yīng)場的影響可以忽略不計(jì)。因此，在遠(yuǎn)場條件下進(jìn)行的輻射測試結(jié)果更具有一致性和代表性。

為什么近場測試數(shù)據(jù)差異很大？

近場測試數(shù)據(jù)差異較大，主要原因在于：

空間非均勻性：在天線的近場區(qū)域（包括感應(yīng)區(qū)和輻射近場區(qū)），電磁場分布是高度非均勻的，這導(dǎo)致了波阻抗（即電磁場比值E/H）隨空間位置的變化而顯著改變。在某些區(qū)域，波阻抗可能與自由空間中的377歐姆相去甚遠(yuǎn)，這種快速波動(dòng)的波阻抗會(huì)導(dǎo)致接收探頭在不同位置采集到的數(shù)據(jù)具有較大的差異。

邊緣效應(yīng)：尤其是在天線邊緣附近，由于天線結(jié)構(gòu)的影響以及衍射、反射等現(xiàn)象的存在，波阻抗會(huì)發(fā)生劇烈變化，使得測得的電場和磁場強(qiáng)度及其相對(duì)相位關(guān)系復(fù)雜多變，從而增加了測試數(shù)據(jù)的不確定性。

極化失真：近場測量中，隨著距離和角度的變化，入射波的極化狀態(tài)可能發(fā)生改變，這也會(huì)影響波阻抗的值。對(duì)于線性或圓極化天線來說，在近場區(qū)域可能會(huì)出現(xiàn)橢圓極化或者旋轉(zhuǎn)極化，進(jìn)一步加大了測試結(jié)果的差異。

頻率響應(yīng)不均勻：如果天線存在諧振或其他頻域特性問題，那么其在近場范圍內(nèi)的頻率響應(yīng)也會(huì)是非均勻的，這會(huì)反映在波阻抗的變化上，進(jìn)而影響到近場測試數(shù)據(jù)的精確度和一致性。

因此，在進(jìn)行近場測試時(shí)，需要充分考慮到波阻抗的空間變化特性，并采用合適的近場到遠(yuǎn)場轉(zhuǎn)換算法來處理這些復(fù)雜的變化，以獲得準(zhǔn)確的輻射性能評(píng)估。同時(shí)，合理選擇測試點(diǎn)布局、精細(xì)化校準(zhǔn)及優(yōu)化測量方法也是減小近場測試數(shù)據(jù)差異的重要手段。

所以，我們?cè)诮鼒鰷y試中的數(shù)據(jù)，不能確定一個(gè)準(zhǔn)確的值判定在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的3m法、10m法電波暗室中就一定合格。這中間很難找出一個(gè)確定的關(guān)系，特別是在具體的工程經(jīng)驗(yàn)中。我們的在進(jìn)行近場掃描時(shí)，探頭的位置和指向角度的微小變化都可能導(dǎo)致測量結(jié)果顯著不同。同時(shí)，探頭與實(shí)驗(yàn)室的天線的校準(zhǔn)系數(shù)完全不一樣，我們很難找出其中的對(duì)應(yīng)關(guān)系的。即使，我們通過通過算法將近場數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為遠(yuǎn)場輻射數(shù)據(jù)，這一轉(zhuǎn)換過程中涉及的計(jì)算方法、采樣密度以及邊界條件等因素都會(huì)引入誤差。另外，因?yàn)樘炀€近場區(qū)域受天線邊緣效應(yīng)的影響較大，特別是在短基線上，天線的邊緣衍射和極化失真現(xiàn)象較為明顯，這些都會(huì)造成近場數(shù)據(jù)復(fù)雜且難以解析。

審核編輯 黃宇