一、什么是電磁環境背景？

根據GB/T4365電工術語--電磁兼容在161-01-01的定義，電磁環境即存在于給定場所的所有電磁現象的總和，通常電磁環境與時間有關。通俗地講，就是在某一特定的環境或場所中，在某一特點的時間范圍內，存在的各種頻率的電磁信號的總和。

我們采用某一特定的儀器設備對該特定場所中存在的電磁信號進行測量和標定后所得到的值，我們就稱其為該特定場所的電磁環境背景或電磁環境電平。

在電磁兼容試驗中，電磁環境背景以二維坐標的頻譜曲線來表達，X坐標表示頻率，Y坐標表示幅值，如下圖所示，表示為某一特定空間、某一特點時間中某一特定頻率范圍的背景頻譜曲線。

▲電磁環境背景頻譜曲線

 

二、電波暗室的由來和作用

舉例，在一個環境非常嘈雜的高速公路或大街上，環境中無時無刻地充斥著發動機的轟鳴聲、胎噪聲、喇叭聲等等噪音，這些聲音就組成了在某一時段中，該區域的環境噪聲背景。假設該環境的噪聲分貝為90，兩個人如用50分貝的音量進行交談，會發現很難分辨或聽清楚對方表達的語音信息，這是因為環境噪聲遠遠大于人們交談的聲音。

要解決這個問題，一是降低環境的噪聲，二是提高交談者的對話音量。在電磁兼容的試驗中，交談者的聲音就如同被測量信號，高速公路的環境噪聲就如同電磁背景電平。

 

通常，為了更好地獲取、測量和分析微弱的電磁波信號，就需要一個相對純凈的電磁環境背景，如上面的例子，交談者要獲得低噪聲環境，可以移步至遠離高速公路的地方，只要距離足夠遠，就能獲得相對低的噪聲背景。在早期的電磁兼容試驗中，多采用開闊場（OATS）試驗方法，工程師們為了尋找一片電磁環境的“凈土”，實驗場所往往會選擇在一些遠離城市的郊區，這些郊區的電磁環境相對干凈，電磁噪聲相對較低。

▲早期開闊場試驗場地

 

但是隨著時代變遷，越來越多的無線電設備、通訊設備的使用，使得電磁環境變得日趨復雜，電磁環境也越來越惡劣，且越來越不穩定，可能無法識別電磁信號來源于被測樣件還是環境背景，這些都將給開闊場地試驗帶來嚴重影響，甚至造成經濟損失。為了解決這個問題，經過工程師們的不斷探索和努力，設計出了一種近似開闊場的電波暗室，又稱電波消聲室或電波無反射室。

它有兩種結構形式：電磁屏蔽半電波暗室和微波電波暗室（又稱全電波暗室），汽車電子零部件EMC試驗，主要在半電波暗室內進行， 半電波暗室五面貼有吸波材料，主要模擬和替代開闊試驗場地，即電磁波傳播時只有直射波和地面反射波。

▲全電波暗室示意圖

 

▲半電波暗室示意圖

 

▲順泰汽車電子試驗電波暗室

 

▲順泰汽車電子測試系統

 

電波暗室的作用是有效地隔絕環境中的電磁波信號，能夠為汽車電子零部件的EMC測試提供足夠低、且足夠穩定的電磁環境背景。順泰公司擁有3套半電波暗室測試系統，均可用于發射類試驗項目和抗擾類試驗項目的測試需求。

在測試中，我們會先測量評估測試環境的背景電平是否滿足標準要求。標準要求系統底噪（設備底噪加環境底噪）要低于測試限值至少6dB。設備底噪取決于設備的性能，環境底噪取決于電波暗室的屏蔽效能，屏蔽效能越高，電波暗室隔絕外界電磁信號的能力越強，本底噪聲越好。

三、背景信號會與被測信號疊加嗎？

在EMC測試過程中，大家可能會存在一個疑問，電磁環境背景與被測信號之間，到底是什么關系？它會不會影響被測試信號的真實幅值呢？下面舉一個例加以說明。

 

圖中，黑色小山表示被測信號，其真實的高度參考地平面為準，為100米，藍色部分為水面，表示電磁環境的背景電平，水面之上的小山為可視部分，即信號可測量的部分，也叫信號與背景的識別度。如圖，A,B,C 3座小山的高度一致，均是100米。如果以水面為參考基準，可見小山A比小山B高很多，小山C不可見，因此只有A和B可測量到，且會形成小山A比小山B高的錯覺，這是很多工程師們容易誤解的地方。然而在EMC測試中，被測信號的大小，不是參考背景電平，而是參考地平面。

所以電磁背景電平的高底，只影響被測信號的觀察和識別，不會影響被測信號的真實電平。

那么被測信號電平會和電磁環境背景電平疊加嗎？答案是否定的，首先我們了解什么是環境背景電平或本底噪聲電平。測試系統的本底噪聲有兩個來源，一是環境空間固有的電磁噪聲電平，這取決于電波暗室的屏蔽效能；二是來源于測量設備（接收機、頻譜儀或類似設備）的本底噪聲，設備的本底噪聲主要來源于模擬電路和數字電路在工作時產生的白噪聲和粉紅噪聲，這是設備的固有特性，一旦設備的本底噪聲被確立，將不可改變。

如上圖中小山C被淹沒，此時測量的值是水面與地平面的高度，即背景電平幅值，而非真實的小山的高度，小山的高度并沒有發生任何變化，仍然是100米。如果通過技術手段，將水平面降下來，露出小山C，使小山C與水平面能夠明顯區分，此時便可對小山C進行測量，不管水平面的高度是多少，只要能夠識別小山C，測量的值就是小山C的真實高度，通過上述分析，得出的結論就是被測信號并不會和背景電平產生疊加效應。

廣州順泰在EMC測試、認證服務方面，擁有專業的技術專家團隊，可一對一幫助客戶解答和攻克EMC設計難關，能夠為乘用汽車、各類電動車、摩托車及其電子部件產品提供專業、高效的電磁兼容解決方案。

在下一篇中，將講述在電磁兼容設計整改過程中，如何對微弱信號進行放大、識別和定位分析。敬請期待！