天線乃電磁兼容測試*設備

對（duì）ＥＭＣ測試天線來說（shuō），接收指的是測量（liàng）不希（xī）望有的（de）輻射發射、而“發射”指的產生用於敏感（gǎn）度試驗的電磁場，下麵複習一下其（qí）它幾個關鍵術語。 

增益

增（zēng）益用來衡量天線從某一方向接收和發射（shè）信（xìn）號的能力，當與其它方向相比時，增益通（tōng）常用與全向天線比對的ｄＢ數來表示（shì），增益（yì）可正可負，當把信號集（jí）中於一個方向（xiàng）時（shí），可獲得正的增益，就如同手電（diàn）筒的光束一樣（yàng），當天線係統存在損耗或所用的天線長度（dù）小於被測信號的波長時，增益（yì）為負。 

天線係（xì）數（ＡＦ）

天線係數表示了天線的輻射場（chǎng）與天線輸入電壓之間的關係，當ＡＦ以ｄＢ為單位時，ＡＦ與增益有以下關係： 
　　Ｇ（ｄＢｉ）２０ｌｇ（Ｆ）－9.79 -ＡＦ（ｄＢ） 
　　其中，Ｆ為頻率，單位為ＭＨｚ。 

波束（shù）寬（kuān）度

波束寬度指（zhǐ）的是在天（tiān）線峰值響應的方向上，兩個半功率點之（zhī）間的角度，波束寬度有Ｅ麵和Ｈ麵兩個分量（liàng），兩（liǎng）者（zhě）不一定*相等，如果某一天線的增益設計為正，則它的（de）波束寬度和增益（yì）常常正好相反。 

帶寬

帶寬指的是天線（xiàn）的頻率覆蓋範圍，如果（guǒ）帶寬以天線（xiàn）額（é）定頻率範圍的一部分來表（biǎo）示的話，非諧振天線的帶（dài）寬大於諧振天（tiān）線的帶寬，低增益天線的帶寬大於高增益天線的帶（dài）寬，用於寬帶的，平衡不（bú）平衡轉換器（qì）或匹配網絡的天線，其帶寬比天線係數的（de）影響（xiǎng）更大。 

阻（zǔ）抗

天線（xiàn）的阻抗通常（cháng）考慮很少，因為所有的ＥＭＣ測試設備的負載（zǎi）阻抗（kàng）均設計為５０Ω，ＥＭＣ天線的阻抗通（tōng）常也在其頻率範圍內設計（jì）為感校準為接近５０Ω，但（dàn）是，測（cè）試人（rén）員也應該意識阻抗不匹配所帶來的可能問題，尤其是低頻磁場環天線，天線的阻抗往往（wǎng）隨（suí）頻率而變（biàn），但許多低頻（pín）環天（tiān）線並沒有匹配網絡去補償這種變化。 

駐波比（ＶＳＷＲ）

駐波比是（shì）衡（héng）量兩個ＲＦ設備（bèi）阻抗是否匹配的間接參數。ＶＳＷＲ對大多（duō）數用戶來說都非常重要，這有幾個複雜原因，簡單地說（shuō），在通常情況下，饋線表現出（chū）來的阻抗（kàng）是饋線的（de）額要阻抗和負載阻抗之和，因此，在饋線兩端就可（kě）能出（chū）現阻抗的不匹配，這樣，大多數信號都將在負載（zǎi）處反射，然後，再沿著饋線在源處（chù）再次反射，當需要精.確.測量的時（shí）候，或當信號源對阻抗不匹配很（hěn）敏感（gǎn）的時候，或當（dāng）饋線的（de）損耗很重重的時候，ＶＳＷＲ都將成為一個問題。 

尺寸

尺寸是一個很（hěn）重（chóng）要的天線特性，天線需要控製和移動（dòng）就限製了天線的實際尺寸大小，需要（yào）在屏蔽室內使用天線也限製了天線的（de）大尺寸，需要減小對地或對周圍物（wù）體不希望有（yǒu）的耦合也將影響尺寸，但相（xiàng）反地，希（xī）望天線有好的低頻響應，增益高或帶寬寬，就（jiù）要增大（dà）天線的尺（chǐ）寸（cùn）。 

根據前麵所講的（de）有關天線的基本概念，ＥＭＣ工程師就可以開始根據實際用途來選擇天線，嚴格（gé）地講，任何發射天線都可以用於接（jiē）收，但是，在（zài）很多接收場合中，有源天線額外的靈敏度（dù）幾乎將所有的電子電路都轉變（biàn）成了（le）開路電路。 
一個（gè）很重要的問題是頻率範圍，在大多數的ＥＭＣ測量中，所要求的頻（pín）率範圍遠大（dà）於某一單個天線的頻（pín）率範圍，實際上，由於帶寬（kuān）和天線尺寸的限製，在一次測試中使用５副（fù）天線來覆蓋整個測試頻段也並不少見（jiàn）的。

在很多（duō）情況（kuàng）下，頻率低端足以低到需要的兩副天線（xiàn）——一副用來測量電場分（fèn）量，另一副用來測量磁場分量，這種用法（fǎ）可以這樣來解釋，當測量距離采用單位並且由測量標準規定了的時候，電磁場的分（fèn）布就是源阻抗（可能未知）和以（yǐ）波長來表示的距離的（de）函數，在“遠場”區電磁場可認為具有平麵波的特性，Ｅ場分量和Ｈ場（chǎng）分量可由自由空間的波（bō）阻抗３７７Ω聯係起來。由此，可由場功率，Ｅ場和Ｈ場三個變量中已知任兩個求得第（dì）三個變量，在“近場（chǎng）”區中就沒有這種固定關係存在，近場區中任（rèn）一點的波阻（zǔ）抗介於未知的源阻抗和已知的（de）自由空間（jiān）波阻抗之間，由於波阻（zǔ）抗未知，因此就需要分別（bié）測量Ｅ場和Ｈ場，然後計算功率，（還可能計算出這一點的波阻抗並推出源阻抗，這種計算對診斷出有害輻射的實際源很有用處），有測試人員可能會問，為（wéi）什麽（me）不能用（yòng）一副或二副天線來覆蓋整個頻率範（fàn）圍？因為（wéi），在選擇天線時還需考慮很多別的折衷因素，將（jiāng）在下麵幾節中詳細闡述。 

增（zēng）益的重要性 

每（měi）副天線都有正的增益和負（fù）的增益（yì），正增益是好的，但負增益雖然是不（bú）希望的但又是必要的，理想情況下，在ＥＭＣ測量中所用的每副天線都應該盡可能地具有正增益而減小負增（zēng）益，考慮實際天線設計的局限性，在天線增益上的花費常常低於接收天（tiān）線的靈敏度或放大器功率，由於希望能檢測到小的（de）輻射發射或產（chǎn）生敏感度測試所需要的場，而花費少，所以就要取.佳.的天線增益。 

除了標準規定（dìng）的（de）調諧偶極子以外，大多數１００ＭＨｚ以下的天線（xiàn）是非諧振的，並且表現出負增益（損耗），在這個（gè）頻率範圍內常（cháng）用的天線是拉杆天線，用於低頻Ｅ場測量（圖１），在敏感度試驗中也使用（yòng）Ｅ場發（fā）生器，在這（zhè）麽低的頻段，采用屏（píng）蔽（bì）環（huán）天線來測量Ｈ場，利用環天線來產生Ｈ場（圖２），在２０～３０ＭＨｚ以上時（shí），.常.用.的天線是非諧振偶極子天線，常常用（yòng）雙錐結構的（圖３和圖４），采用這（zhè）類天線是因為隨著頻率的降低，寬帶諧振天線的尺（chǐ）寸要變大，而且會很快大得讓人無法接受，增益為負是由於這類天線的（de）尺寸與（yǔ）所測信號的波長相比較小，隻有在測試時間允許的情況下，才使用需（xū）要在每個頻點都進行調諧天線。 

 在１００～２００ＭＨｚ頻率範圍內，寬帶諧（xié）振天線是.實.用.的，並（bìng）且用的很多，但由於這（zhè）類天線尺寸太大，有時候（hòu）無法使用，因此，在這個頻率範圍內，有時仍使（shǐ）用效率不太高的非諧振天線，當（dāng）頻率高於２００ＭＨｚ時，增益天線用的很普遍，但尺寸（cùn）又是主（zhǔ）要的限製因素之一。從理論上講，對數（shù）周期天線可（kě）以（yǐ）設計為覆（fù）蓋整個頻（pín）率（lǜ）範圍並且提供很高的增益（圖５），但是，隨著帶寬的增加，天線的尺（chǐ）寸也加大，在較高的（de）頻率上，短振子的長（zhǎng）度及其支架與支持較大的低頻振（zhèn）子所需要的機械強度是不匹配的，另一種類型的天線也常常用於高頻段，如雙脊波導喇叭天線，由於所涉（shè）及的機械（xiè）問題和高（gāo）增益，這類（lèi）天線.好.用於１～２ＧＨｚ以上的頻段。 

尺寸問題 

上麵（miàn）已提到了ＥＭＣ天線的（de）設計中，尺寸（cùn）是一個很重的製約因素，使用非常大的天線會出現很多問題。我們要求從天線耦合到地麵，被測（cè）設備、屏蔽室的牆麵和任何其它周圍物體的幹擾必須（xū）小，如果天線的振子與周圍（wéi）物體（tǐ）保持一定距離的話，耦合問題就會（huì）小一些。顯然，從這點（diǎn）上講，天線越小越好。 
波束寬度是另一個必須與（yǔ）增益折衷考慮的因素，天線不能產生功率！天線的作用僅僅是集（jí）中（zhōng）功率，就如同放在光線後麵的反光鏡的作用一樣（yàng），換句話說，增（zēng）益和波束寬度是一對矛盾（dùn），當增益（yì）增大時（shí），波束寬度減小，反之亦然（rán），這種現象的實際（jì）效（xiào）果就是限（xiàn）製了任意時刻的“被測”區（qū）域，如果在敏感度試驗中，測試場的輻射範圍或者在輻射發（fā）射（shè）試驗中，接收天線的（de）接收範圍小於被測設備的尺寸，那麽就需要反複多次重複試驗直（zhí）到被測設備*被測（cè）試過但即使這樣，測試結果也可能是無效的。 
總之，增益，帶寬和尺寸是相互（hù）聯係的，通常隨著增益（yì）的增加，尺（chǐ）寸也加大，同時，隨（suí）著帶寬的增大，尺寸也要（yào）加大，因此，圍繞著天線的問題是顯而易見的，要（yào）製造一（yī）副很小但帶寬又很（hěn）寬的天線是不現實的，寬帶天線從本質上講應非常大。 

選擇天線時考慮（lǜ）的因素 

在前麵所講的天線參數的（de）基礎上，ＥＭＣ測試人員在選擇天線（xiàn）時（shí）必須考（kǎo）慮一些非常專業的數據，如天線（xiàn）增益曲線究意有多平坦？在（zài）很多時候（hòu），使用增益平坦的天線比（bǐ）使用有（yǒu）一*增益點的（de）天線來很容易，又如，天（tiān）線係數（或增益）是怎樣測量的？一些商家會（huì）提（tí）供距離天線（xiàn）為常用（yòng）距離時（shí）的數（shù）據，而（ér）另外一些商家則隻提供遠場（chǎng）數（shù）據（jù），這些數據看起來要好一些，但不是很有用，還有，在測量天線係數時，有（yǒu）沒有用襯墊？如果用了，它們將引入很大的損耗；除非拿開襯墊，否則它們將妨（fáng）礙天線用作發射天線。此外，是（shì）否為每副天線都提供了單獨的校準曲線或校準圖表？測（cè）試（shì）人員是否被限製於（yú）已校準的數據（jù）？廠家是否提供重複校準的服務？天線是一種精（jīng）密儀器，必須保（bǎo）持它的精密度（dù）。 

為了保證對基（jī）本測試天線（xiàn）的需要，ＥＭＣ測試工程師必須對天線的生產廠商進行調查（chá）了（le）解（jiě），廠家是否有專業人員願意和能夠花時間回答（dá）問題？是否能夠對已上（shàng）市的但未（wèi）滿足的特殊需要（yào）的天線進行修正？重要的是，因為沒有人能製造出１００％完善的產品，因此（cǐ），產品的合格率是多少？對可靠性的實際評（píng）價和聲譽應用時考慮。 
後該考（kǎo）慮的是價（jià）格問題，由於ＥＭＣ天線是精密儀器，因此（cǐ），沒有很便宜的ＥＭＣ天線，但是，天線隻是ＥＭＣ設備中的一（yī）小部（bù）分（fèn），因（yīn）此，購買天線時，價格應不是主要問題，當（dāng）然，越（yuè）節省越好，但價格不應成為購買天線的決定性（xìng）因素。 

總結 

選擇ＥＭＣ測試天線，首先必須明確（què）測試任務，對發射天線和接收（shōu）天線的要求是什麽？頻（pín）率範圍（wéi）是多少？小可接受的增益是多少？可接受（shòu）的天線的大尺寸（cùn）是多少？在弄清楚這些問題以後，就（jiù）要決定使用幾副天線？每（měi）副天線的（de）頻（pín）率範圍和增益是多大？每副天（tiān）線是否都（dōu）分別進行了校準？獲得（dé）的數（shù）據是否滿足測試（shì）者的需（xū）要？結果以哪種形式表示合適？是否可從廠家獲得必要的幫助？測試配置的總花費是多少（shǎo）？是否在（zài）預算範圍之內？當這些關鍵問題解決了以後（hòu），測試人員就可以滿懷信心地填寫定單了。