一、辐射发射测试实质

辐射发射测试实质上就是测试产品中两种等效天线所产生的辐射信号，第一种是等效天线信号环路，环路是产生的辐射等效天线，这种辐射产生的源头是环路中流动着的电流信号（这种电流信号通常为正常工作信号，它是一种差模信号，如时钟信号及其谐波），如图1所示。

图1 环路成为等效辐射天线

如果环路面积为S的环路中流动着电流强度为I、频率为F的信号，那么，在自由空间中，距环路D处所产生的辐射强度为：

式中，E 为电场强度，单位为 μV／m；S 为环路面积，单位为cm2；I 为电流强度，单位为A；F为信号频率，单位为MHz；D为距离，单位为m。电子产品中任何信号的传递都存在环路，如果信号是交变的，那么信号所在的环路都会产生辐射，当产品中信号的电流大小、频率确定后，信号环路产生的辐射强度与环路面积有关，因此，控制信号环路的面积是控制EMC问题的一个重要的课题。

产品中产生无意辐射的另一种等效天线模型是 单极天线（如图2（a）所示），或对称偶极子天线（如图2（b）所示），这些被等效成单极天线或对称偶极子天线的导体通常是产品中的电缆或其他尺寸较长的导体。这种辐射产生的源头是电缆或其他尺寸较长的导体中（等效天线）流动着的共模电流信号。它通常不是电缆或长尺寸导体中的有用工作信号，而是一种寄生的“无用”信号，研究这种产生共模辐射的共模电流大小是研究辐射发射问题的重点。

图2 单极天线和偶极子天线辐射模型

如图2所示，如果在天线上流动着电流强度为I、频率为F的信号，那么，在距天线D处所产生的辐射强度为：当F≥30 MHz，D≥1 m并且L＜λ／2时，

当L≥λ／2时，

上述式中，E为电场强度，单位为μV／m；I为电流强度，单位为μA；F为信号频率，单位为MHz；D为距离，单位为m；L为电缆长度，单位为m。在电子产品中，除了产品功能电路原理图所表述的信息外，还存在非常多未知的信息，如信号线与信号线之间的寄生电容、寄生互感，信号线与参考地之间的寄生电容，信号线的引线电感，等等。这些参数都是频率相关参数，而且值都很小，在直流或低频情况下，通常被设计者忽略，但是在辐射发射所考虑的高频范围内，这些参数将会产生越来越重要的影响。

也是这些原因使得产品中的这些等效天线（电缆或长尺寸导体）中寄生着一种非期望的共模电流，它的电流强度很小（通常在mA级以下或μA级），但是它是产生产品辐射发射的主要原因。通过大量的实践证明大部分产品中的辐射发射问题产生于产品中这种等效的单极天线或偶极子天线，特别是随着多层PCB技术应用，信号的环路面积被控制得越来越小，正常工作信号环路所产生的辐射越来越有限。对于军标和汽车电子相关产品的辐射发射测试，标准会要求在试验台上铺设参考接地板，并把EUT包括EUT上的电缆（等效辐射发射天线）放置在离该参考接地板5 cm高的绝缘支架上，这块参考接地板将对辐射发射结果产生很大的影响。在理论上，当EUT中成为辐射发射等效天线的电缆放置在离参考接地平面h的高度时（如图3所示）。

图3 置于参考接地板上的电缆辐射

发射被参考接地板衰减当h≤λ／10时，

当h＞λ／10时，

中，h为辐射发射等效天线的电缆放置在离参考接地平面h的高度，单位为（m）；E0 为辐射发射等效天线的电缆在自由空间中的辐射强度，单位为（V／m）；E（h）为辐射发射等效天线的电缆放置在离参考接地平面h的高度时向空间辐射强度，单位为（V／m）；λ为波长，单位为（m）。

根据单极天线和偶极子天线辐射模型的辐射原理，既然形成单极天线和偶极子天线辐射的原因是天线上的共模电流（对应到产品中就是电缆上或长尺寸导体上的共模电流），那么在军标和汽车电子相关标准中规定的辐射发射测试条件下，某些被测产品中等效天线上同样大小的共模电流，在同等测试距离的情况下，将比其他标准规定的辐射发射测试条件下所测得的辐射发射更低。

CISPR25标准中规定的辐射发射限值和产品中等效单极天线和偶极子天线产生辐射发射所需要的共模电流大小的关系见表1。表1 CISPR25标准中规定的辐射发射限值和产品中等效单极天线和偶极子天线产生辐射发射所需要的共模电流大小的关系。

而EN55022或CISPR22标准中规定的辐射发射限值和产品中等效单极天线和偶极子天线产生辐射发射所需要的共模电流大小的关系见表2。

表2 EN55022或CISPR22标准中规定的辐射发射限值和产品中等效单极天线和偶极子天线产生辐射发射所需要的共模电流大小的关系。