一、什么是电磁环境背景？

根据GB/T4365电工术语--电磁兼容在161-01-01的定义，电磁环境即存在于给定场所的所有电磁现象的总和，通常电磁环境与时间有关。通俗地讲，就是在某一特定的环境或场所中，在某一特点的时间范围内，存在的各种频率的电磁信号的总和。

我们采用某一特定的仪器设备对该特定场所中存在的电磁信号进行测量和标定后所得到的值，我们就称其为该特定场所的电磁环境背景或电磁环境电平。

在电磁兼容试验中，电磁环境背景以二维坐标的频谱曲线来表达，X坐标表示频率，Y坐标表示幅值，如下图所示，表示为某一特定空间、某一特点时间中某一特定频率范围的背景频谱曲线。

▲电磁环境背景频谱曲线

 

二、电波暗室的由来和作用

举例，在一个环境非常嘈杂的高速公路或大街上，环境中无时无刻地充斥着发动机的轰鸣声、胎噪声、喇叭声等等噪音，这些声音就组成了在某一时段中，该区域的环境噪声背景。假设该环境的噪声分贝为90，两个人如用50分贝的音量进行交谈，会发现很难分辨或听清楚对方表达的语音信息，这是因为环境噪声远远大于人们交谈的声音。

要解决这个问题，一是降低环境的噪声，二是提高交谈者的对话音量。在电磁兼容的试验中，交谈者的声音就如同被测量信号，高速公路的环境噪声就如同电磁背景电平。

 

通常，为了更好地获取、测量和分析微弱的电磁波信号，就需要一个相对纯净的电磁环境背景，如上面的例子，交谈者要获得低噪声环境，可以移步至远离高速公路的地方，只要距离足够远，就能获得相对低的噪声背景。在早期的电磁兼容试验中，多采用开阔场（OATS）试验方法，工程师们为了寻找一片电磁环境的“净土”，实验场所往往会选择在一些远离城市的郊区，这些郊区的电磁环境相对干净，电磁噪声相对较低。

▲早期开阔场试验场地

 

但是随着时代变迁，越来越多的无线电设备、通讯设备的使用，使得电磁环境变得日趋复杂，电磁环境也越来越恶劣，且越来越不稳定，可能无法识别电磁信号来源于被测样件还是环境背景，这些都将给开阔场地试验带来严重影响，甚至造成经济损失。为了解决这个问题，经过工程师们的不断探索和努力，设计出了一种近似开阔场的电波暗室，又称电波消声室或电波无反射室。

它有两种结构形式：电磁屏蔽半电波暗室和微波电波暗室（又称全电波暗室），汽车电子零部件EMC试验，主要在半电波暗室内进行， 半电波暗室五面贴有吸波材料，主要模拟和替代开阔试验场地，即电磁波传播时只有直射波和地面反射波。

▲全电波暗室示意图

 

▲半电波暗室示意图

 

▲顺泰汽车电子试验电波暗室

 

▲顺泰汽车电子测试系统

 

电波暗室的作用是有效地隔绝环境中的电磁波信号，能够为汽车电子零部件的EMC测试提供足够低、且足够稳定的电磁环境背景。顺泰公司拥有3套半电波暗室测试系统，均可用于发射类试验项目和抗扰类试验项目的测试需求。

在测试中，我们会先测量评估测试环境的背景电平是否满足标准要求。标准要求系统底噪（设备底噪加环境底噪）要低于测试限值至少6dB。设备底噪取决于设备的性能，环境底噪取决于电波暗室的屏蔽效能，屏蔽效能越高，电波暗室隔绝外界电磁信号的能力越强，本底噪声越好。

三、背景信号会与被测信号叠加吗？

在EMC测试过程中，大家可能会存在一个疑问，电磁环境背景与被测信号之间，到底是什么关系？它会不会影响被测试信号的真实幅值呢？下面举一个例加以说明。

 

图中，黑色小山表示被测信号，其真实的高度参考地平面为准，为100米，蓝色部分为水面，表示电磁环境的背景电平，水面之上的小山为可视部分，即信号可测量的部分，也叫信号与背景的识别度。如图，A,B,C 3座小山的高度一致，均是100米。如果以水面为参考基准，可见小山A比小山B高很多，小山C不可见，因此只有A和B可测量到，且会形成小山A比小山B高的错觉，这是很多工程师们容易误解的地方。然而在EMC测试中，被测信号的大小，不是参考背景电平，而是参考地平面。

所以电磁背景电平的高底，只影响被测信号的观察和识别，不会影响被测信号的真实电平。

那么被测信号电平会和电磁环境背景电平叠加吗？答案是否定的，首先我们了解什么是环境背景电平或本底噪声电平。测试系统的本底噪声有两个来源，一是环境空间固有的电磁噪声电平，这取决于电波暗室的屏蔽效能；二是来源于测量设备（接收机、频谱仪或类似设备）的本底噪声，设备的本底噪声主要来源于模拟电路和数字电路在工作时产生的白噪声和粉红噪声，这是设备的固有特性，一旦设备的本底噪声被确立，将不可改变。

如上图中小山C被淹没，此时测量的值是水面与地平面的高度，即背景电平幅值，而非真实的小山的高度，小山的高度并没有发生任何变化，仍然是100米。如果通过技术手段，将水平面降下来，露出小山C，使小山C与水平面能够明显区分，此时便可对小山C进行测量，不管水平面的高度是多少，只要能够识别小山C，测量的值就是小山C的真实高度，通过上述分析，得出的结论就是被测信号并不会和背景电平产生叠加效应。

广州顺泰在EMC测试、认证服务方面，拥有专业的技术专家团队，可一对一帮助客户解答和攻克EMC设计难关，能够为乘用汽车、各类电动车、摩托车及其电子部件产品提供专业、高效的电磁兼容解决方案。

在下一篇中，将讲述在电磁兼容设计整改过程中，如何对微弱信号进行放大、识别和定位分析。敬请期待！