電力行業(yè)關(guān)于適用于智能電能表、集中抄表終端、專變采集終端、通信單元等設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)中明確要求的電磁兼容(EMC)測(cè)試項(xiàng)目之一就是電磁輻射敏感度試驗(yàn)（詳見(jiàn)下表）。GTEM小室測(cè)量法為這些標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試提供了標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)環(huán)境和輻射電平。

在開(kāi)展電磁輻射敏感度試驗(yàn)時(shí)，先將被測(cè)品放入至GTEM小室腔體內(nèi)的規(guī)定位置，使其運(yùn)行至正常穩(wěn)定工作狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)人員再通過(guò)計(jì)算機(jī)控制信號(hào)發(fā)生器和功率放大器，經(jīng)由場(chǎng)強(qiáng)探頭的監(jiān)測(cè)在被測(cè)品周圍產(chǎn)生一個(gè)特定的射頻電磁場(chǎng)，幅值可以達(dá)到30V/m，波形符合標(biāo)準(zhǔn)要求的CW或AM調(diào)制。當(dāng)建立了合適的場(chǎng)強(qiáng)后，通過(guò)GTEM小室內(nèi)部的攝像頭或者外部輔助電氣連接設(shè)備，判斷被測(cè)品的工作運(yùn)行是否在電磁場(chǎng)照射過(guò)程中受到影響，以此評(píng)價(jià)其電磁輻射敏感度性能。

GTEM小室是在橫電磁波室（TEM室）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)一種新型電磁兼容測(cè)試設(shè)備。后者本身具有結(jié)構(gòu)封閉，不向外輻射電磁能量，不影響操作人員健康和不干擾其它儀器的工作；由于結(jié)構(gòu)封閉的特點(diǎn)，亦不受外界環(huán)境及干擾的影響。電表作為適用的典型被測(cè)品之一，它的測(cè)試全過(guò)程中的狀態(tài)監(jiān)控均不會(huì)受到電磁場(chǎng)的影響。所有的試驗(yàn)臺(tái)或輔助監(jiān)控裝置都可以通過(guò)特殊的接口與GTEM小室內(nèi)部的被測(cè)品相連或通訊，很好地保證了試驗(yàn)的準(zhǔn)確性和**性。

它的工作頻率較寬，可從DC～6GHz，甚至更高；場(chǎng)強(qiáng)范圍大，從強(qiáng)場(chǎng)（如200V/m）至弱場(chǎng)（如10μV/m）均可測(cè)試，且場(chǎng)強(qiáng)值容易控制。

GTEM小室是根據(jù)同軸及非對(duì)稱矩形傳輸線原理設(shè)計(jì)的。為避免內(nèi)部電磁波的反射及產(chǎn)生高階模式和諧振，將其設(shè)計(jì)成尖劈形。輸入端采用N型同軸接頭，爾后漸變至非對(duì)稱矩形傳輸線，以減少因結(jié)構(gòu)突變引起的電波反射。為使其達(dá)到良好的阻抗匹配并獲得較大的均勻場(chǎng)區(qū)，選取并調(diào)測(cè)合適的角度、芯板高度和寬度。為使球面TEM波從輸入端到負(fù)載良好傳輸，并具有良好的高低頻特性，終端采用電阻式匹配網(wǎng)絡(luò)與吸波材料共同組成復(fù)合負(fù)載。對(duì)于電力電表這類體積較小的被測(cè)品，在GTEM小室內(nèi)部可以完全浸入在特定的試驗(yàn)電磁場(chǎng)中，在均勻性非常好的電場(chǎng)中可以很好地完成試驗(yàn)過(guò)程，測(cè)試結(jié)果具有很好地復(fù)現(xiàn)性。

吉赫芝橫電磁中心處的電場(chǎng)強(qiáng)度為：

式中，E： 電磁場(chǎng)強(qiáng)度的垂直分量 

Po： 饋至赫芝橫電磁波室的射頻功率 

Rc： 吉赫芝橫電磁波室的特性阻抗 

d： 芯板與上下板之間的垂直距離 

從式中可見(jiàn)較小的赫芝橫電磁波室的芯板與上、下底板間的尺寸，可獲得較大的場(chǎng)強(qiáng)值。 

關(guān)于GTEM小室性能的測(cè)試，沒(méi)有固定的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)實(shí)踐，可采取如下方法：

1) 駐波比測(cè)試

電壓駐波比VSWR是用來(lái)衡量無(wú)線信號(hào)通過(guò)功率源、傳輸線、*終進(jìn)入負(fù)載(例如，功率放大器輸出通過(guò)傳輸線，*終到達(dá)天線)的有效傳輸功率。對(duì)于一個(gè)理想系統(tǒng)，傳輸能量為100%，這需要源阻抗、傳輸線及其它連接器的特征阻抗、負(fù)載阻抗之間**匹配。但實(shí)際系統(tǒng)中，由于阻抗失配將會(huì)導(dǎo)致部分功率向信號(hào)源方向反射(如同一個(gè)回波)。反射引起相互干擾，沿著傳輸線在不同時(shí)間、距離產(chǎn)生電壓波峰、波谷。

VSWR用于度量電壓的變化，是傳輸線上*高電壓與*低電壓之比。由于理想系統(tǒng)中電壓保持不變，所以，對(duì)應(yīng)的VSWR是1:1。產(chǎn)生反射時(shí)，電壓發(fā)生變化，VSWR就會(huì)增大 ，VSWR = |V(max)|/|V(min)|，其中，V(max)是傳輸線上信號(hào)電壓*大值，V(min)是傳輸線上信號(hào)電壓*小值。

也可以利用阻抗計(jì)算：VSWR = (1+Γ)/(1-Γ)，其中，Γ是靠近負(fù)載端的電壓反射系數(shù)，由負(fù)載阻抗(ZL)和源阻抗(Zo)確定：Γ = (ZL-Zo)/(ZL+Zo)

如果負(fù)載與傳輸線完全匹配，Γ = 0，VSWR = 1:1

駐波比決定了GTEM小室進(jìn)行EMC測(cè)試的頻帶寬度，同時(shí)決定了儀器設(shè)備的性能，駐波比小則產(chǎn)生場(chǎng)強(qiáng)所需的功率小，反之則大。電壓駐波比的測(cè)量是指在輸入端口參考面，對(duì)GTEM小室的阻抗匹配和電波反射狀態(tài)進(jìn)行評(píng)定。當(dāng)輸入信號(hào)時(shí)，其匹配性能的好壞將直接影響信號(hào)源有功功率的輸入。一般用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(如HP8510、HP8720等)，其典型值小于1.5。

2) 場(chǎng)均勻性測(cè)量

場(chǎng)均勻性反映了傳輸室內(nèi)可用測(cè)試空間的大小。測(cè)試時(shí)，在小室內(nèi)部主測(cè)試空間的垂直截面上均勻選取20個(gè)場(chǎng)強(qiáng)點(diǎn)，剔除其中偏差較大的4個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，若保留點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)在±3dB容差之內(nèi),即：

*大容差＝20lg[數(shù)據(jù)*大值(V/m)/數(shù)據(jù)*小值(V/m)]< 6dB，則認(rèn)為選取的區(qū)域內(nèi)75％的場(chǎng)強(qiáng)幅值之差小于6dB，滿足測(cè)試要求。

3) 屏蔽效能測(cè)試

屏蔽效能是關(guān)系測(cè)試人員身體健康，影響與外界設(shè)備的電磁兼容性的指標(biāo)。影響GTEM小室屏蔽效能的主要因素有：屏蔽門的結(jié)構(gòu)、箱體的搭接方式和電源線、信號(hào)線轉(zhuǎn)接板。同樣，GTEM小室的屏蔽度測(cè)量，亦沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)可依。實(shí)際運(yùn)用中，設(shè)測(cè)試區(qū)域中心場(chǎng)強(qiáng)為E0，GTEM小室外1m等高處實(shí)測(cè)場(chǎng)強(qiáng)為E，則屏蔽度為：SE=20lg(E0/E)。采取電磁兼容抑制措施的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般都能滿足40dB的屏效要求。

4) 時(shí)域的阻抗特性測(cè)試

GTEM小室作為一個(gè)單口網(wǎng)絡(luò)，其內(nèi)部的阻抗分布及匹配狀態(tài)只有通過(guò)時(shí)域阻抗測(cè)試才能給出正確的分析與評(píng)定。GTEM小室的時(shí)域阻抗特性標(biāo)準(zhǔn)通常要求在放置EUT的矩形傳輸段處的特性阻抗在50Ω±5Ω范圍之內(nèi)。

橫坐標(biāo)為距離，縱坐標(biāo)為駐波比，通過(guò)駐波比轉(zhuǎn)換就能得到小室對(duì)應(yīng)某處的時(shí)域特性阻抗。

從圖中可以看出，在坐標(biāo)軸分別為3cm、98cm處，由于這兩個(gè)位置正好位于小室接頭處和芯板與電阻面陣的搭接處曲線起伏相對(duì)比較大。在我們關(guān)心的主測(cè)試段，駐波比為1.002~1.05，對(duì)應(yīng)時(shí)域阻抗在47.5Ω~52.5Ω之間。

用GTEM小室構(gòu)成的輻射敏感度（抗擾度）測(cè)試系統(tǒng)如圖十所示，主要由信號(hào)源、功率放大器、場(chǎng)強(qiáng)監(jiān)視器、計(jì)算機(jī)及軟件和GTEM小室組成。

GTEM小室主要技術(shù)參數(shù)： 

頻率范圍： DC～18GHz

輸入阻抗： 50Ω±5Ω（典型值：50Ω±2Ω） 

電壓駐波比： ≤1.75（典型值：≤1.5） 

*大輸入功率： 1000W

電場(chǎng)強(qiáng)度范圍： 0.01～200V/m（根據(jù)輸入功率大小） 

同軸接頭： L16（N型） 

*大外型尺寸： 長(zhǎng)5m×寬2.7m×高2.2m（可根據(jù)用戶需求定制）

均勻域尺寸： 30cm×30cm

主要設(shè)備： 

GTEM小室： 吉赫芝橫電磁波室。它接收放大器的輸出信號(hào)后形成所需的電場(chǎng)。場(chǎng)強(qiáng)的大小可由場(chǎng)強(qiáng)探頭測(cè)得。

信號(hào)源： 是帶有GPIB接口的信號(hào)源。它同樣可進(jìn)行脫機(jī)或聯(lián)機(jī)操作。聯(lián)機(jī)時(shí)，可受計(jì)算機(jī)控制，進(jìn)行相應(yīng)操作。

功率放大器： 對(duì)信號(hào)源的小信號(hào)進(jìn)行功率放大，并送至GTEM小室內(nèi)形成所需的場(chǎng)強(qiáng)。

場(chǎng)強(qiáng)探頭： 測(cè)量GTEM小室內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度，并將場(chǎng)強(qiáng)信號(hào)的電平值通過(guò)專用線纜送至場(chǎng)強(qiáng)監(jiān)視儀進(jìn)行處理。 

抗干擾監(jiān)控系統(tǒng)：必須具有足夠的抗輻射能力以確保測(cè)試期間可以清楚地觀察到被試品的運(yùn)行狀態(tài)。

主控計(jì)算機(jī)： 配備標(biāo)準(zhǔn)的GPIP接口卡，通過(guò)專用IEEE－488電纜與場(chǎng)強(qiáng)儀連接。采用主控計(jì)算機(jī)并配置必要的系統(tǒng)軟件，可完成對(duì)場(chǎng)強(qiáng)監(jiān)視儀與信號(hào)源的同步控制，實(shí)現(xiàn)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的自動(dòng)化操作。