PLC辐射干扰测量的外推因子研究 -.pdf

第 5 l卷第 1 9期 2 0 1 4年l O月 1 O日 电测与仪表 El e c t r i c a l M e a s u r e me nt＆ I n s t r ume nt a t i o n V0 J ． 5 1 No． 1 9 Oc t ． 1 0． 2 0 1 4 P L C辐射干扰测量的外推 因子研究 木 陆阳 ， 付伟龙 1 ． 中国电力科学研究院， 北京 1 0 0 1 9 2 ； 2 ． 中国传媒大学 信息工程学院， 北京 1 0 0 0 2 4 摘要 在研究电力线载波 P o w e r L i n e C a r r i e r ， P L C 通信系统辐射干扰的过程中， 为了将辐射信号场强与电磁兼 容 E l e c t r o Ma g n e t i c C o m p a t i b i l i t y ， E MC 标准中规定 的限值线进行 比较 ； 需要利用外推 因子把实际测量距离下 测得的辐射信号场强转化为标准测量距离下的对应值。文章基于赫兹偶极子与麦克斯韦方程组推导了在 1 5 0 k H z 一3 0 MH z 频率等级上的电力线辐射外推因子 ， 理论结果显示从大于 3 m的实 际测量距离向 3 m标准测量 距离转化的外推因子随频率的增大呈现出减小趋势 。在此基础上 ， 提出了适用于 1 5 0 k H z 一3 0 MH z 频率等级的 P L C辐射干扰测量方案 ， 并在屏蔽室内进行了辐射干扰测量。研究表明， 基于测量结果得到的外推因子与理论 分析结果基本吻合。 关键词 电力线载波通信； 电磁兼容； 辐射干扰测量． 夕 推因子 中图分类号 T M9 3 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 1 3 9 0 2 0 1 4 1 90 0 5 3 0 6 Re s e a r c h o n t he Ex t r a p o l a t i o n Fa c t o r f o r PLC Ra d i a t i o n M e a s ur e me n t s LU Ya n g ．FU W e il o n g 1 ．C h i n a E l e c t ri c P o w e r R e s e a r c h I n s t i t u t e ， B e i j i n g 1 0 0 1 9 2 ， C h i n a ． 2 ．I n f o r m a t i o n E n g i n e e ri n g S c h o o l ， C o m mu n i c a t i o n U n i v e r s i t y o f C h i n a ，B e i j i n g 1 0 0 0 2 4 ，C h i n a Ab s t r a c t T h e r a d i a t i o n i n t e n s i t y o b t a i n e d i n r e a l me a s u rin g d i s t a n c e n e e d s t o b e c o n v e r t e d t o t h e c o r r e s p o n d i n g v a l u e i n s t a n d ard me a s u ri n g d i s t a n c e b a s e d o n t h e e x t r a p o l a t i o n f a c t o r ，S O a s t o c o mp a r e the r a d i a t i o n me a s u r e me n t s i n P o w- e r L i n e C a r r i e r P L Cc o m mu n i c a t i o n s y s t e ms w i t h t h e l i mi t l i n e s s p e c i f i e d i n t h e E l e c t r o Ma g n e t i c C o m p a t i b i l i t y E MCs t a n d a r d s ．T h e p o w e r l i n e r a d i a t i o n e x t r a p o l a t i o n f a c t o r w i t h i n t h e f r e q u e n c y r a n g e f r o m 1 5 0 k Hz t o 3 0 MH z h a s b e e n d e ri v e d b a s e d o n t h e He r t z i a n d i p o l e a n d MA XWEL L’ S e q u a t i o n s ．T h e t h e o r e t i c a l r e s u l t s s h o w t h a t t h e e x t r a po l a t i o n f a c t o r wi l l d e c r e a s e wi t h t h e fre q ue n c y i n c r e a s i n g wh e n i t c o n v e r t s f r o m t he r e a l me a s u rin g d i s t a n c e t h a t i s l a r g e r t h a n 3 m t o t h e s t a n d a r d me a s u ri n g d i s t a n c e ．Mo r e o v e r ，a P L C r a d i a t i o n me a s u r e me n t s c h e me w h i c h i s a p p r o p r i a t e i n t h e fr e q u e n c y r a n g e fro m 1 5 0 k Hz t o 3 0 MHz h a s b e e n p r o p o s e d a n d p e r f o rm e d i n t h e s h i e l d e d r o o m．T h e a n a l y s i s r e s u l t s s h o w t h a t t h e e x t r a p o l a t i o n f a c t o r d e ri v e d f r o m t h e me a s u r e me n t s wi l l v e ri f y t h e a n aly t i c a l r e s u l t s ． Ke y wo r d s p o we r l i n e c a r r i e r c o mmu n i c a t i o n，e l e c t r o ma g n e t i c c o mp a t i b i l i t y，r a d i a t i o n me a s u r e me n t ，e x t r a p o l a t i o n f a c t n r 0引 言 P L C是以 电力线 为媒介 来 传输 信 息 的通信 方 式， 基于该技术可以将电能与高频载波信号通过同 一 条线缆进行传输 ， 无需铺设专用通信线路 J 。 由于电力线结 构的不对 称性 ， P L C信号在 其上 传播 时， 其中的共模 C o m mo n Mo d e ， C M 电流分量会 基金项目 国家电网公司“ 千人计划” 专项“ 新一代智能电力线载波 通信关键技术研究 ” 。 向外产生辐射 能量 ， 故对 自由空间中的无线 电信号 而言 ， P L C系统相 当于电磁干扰源。反过来 ， 无线 电 信号也会渗 透到 电力线上形成 窄带 噪声 ， 电力线也 是被干扰物 。针对 P L C系统的辐射干扰测量 目前还 没有专门的标准 。 国际无线 电干扰 特 别委 员会 C I S P R 制 订 有 C I S P R 2 2标准 ， 规定了信息技术设备 I n f o r m a ti o n T e c h n o l o g y E q u i p m e n t ， I T E 的分级 A级和 B级 ， 相 应级别 I T E的辐射骚扰限值、 电源端子及电信端口的 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5 l卷第 1 9期 2 0 1 4年1 0月 1 0日 电测与仪表 El e c t r i c a [Me a s u r e me nt＆ I n s t r u me n t a t i o n VO 1 ． 5 1 N0 ． 1 9 Oc t ． 1 0． 2 0 1 4 传导骚扰限值 以及 相应 的测 量方法 ， 涉及频率 范围 为 0 ． 1 53 0 MHz的传 导骚 扰和 3 01 Q 0 0 M Hz的辐 射骚扰 ， 3 0 MHz以下没有规定辐射骚 扰限值 J 。欧 洲标准 E N 5 5 0 2 2和 中国国家标准 G B 9 2 5 4都是依据 C I S P R 2 2制定的 J 。但是 P L C设备 的特殊之处在 于电源端子同时又是电信网络端 口， 而在 C I S P R 2 2 中电源端子和 电信端 口是分别考虑 的。另外 ， 从 网 络角度看 ， C I S P R 2 2毕竟只是针对 I T E的 E MC标准， 并不能完全解决 网络层面上 的 E MC 问题 。 目前 ， 主 要有 四个涉及网络 E MC的技术标准 N B 3 0 德 国 、 MP T 1 5 7 0 英 国 、 F C C P a r t 1 5 美 国 和 I T UT K ． 6 0 。 概括的讲 ， 美 国 F C C标准限值相对 比较宽松 ， 英 国 M P T 1 5 7 0最严 ， 德 国 N B 3 0和 I T UT K ． 6 0处 于二 者之间。在 3～ 3 0 MH z 频率范围内， F C C P a rt 1 5规定 距离 P L C系统信号源 3 0 m外 的辐射场强不 得高于 3 0 ix V ／ m ； 而在 3 03 0 0 MHz 频率范 围内， 则 规定距 离 P L C系统信号源 3 I n外的辐射场强不得高于 1 0 0 tx V／ m j 。此外， 国际电信联盟 I n t e r n a t i o n a l T e l e c o mm u n i c a t i o n U n i o n ， I T u 中的电信标准化局第 5研 究委员会制订 了 I T U T建议书 K ． 6 0 。该建议书将 测量对象的适用范围归类为 3种网络 1 通信电 缆、 户内配线、 内部线、 连接通信终端的所有通信网 络； 2 使用低压交流电源线的所有通信网络； 3 有 线电视网络。同时， 建议书还编制了3 m标准测量距 离的辐射允许值 、 测 量方法 、 测量条 件 以及 注意事 项 ， 目前还在讨论推进 J 。 然而 ， 在 P L C系统辐射信号强度的实际测量环 境 中， 很多时候 条件 的限制使 得进行辐射干扰测量 的距离无法满足 E MC标准 中的规定 。 r 因此 ， 开展将 实际测量距离下的辐射信号场强转化为标准测量距 离下对应值 的外推因子研究 ， 就十分必要 。 文献[ 7 ] 描述 了辐射电场外推因子 的来历 ， 运用 麦克斯韦方程组、 矩量法和电力线在 2～3 0 MHz 的辐 射 电场强度测量结果 ， 对辐射电场外推 因子进行 了 研究 ， 但是测量环境具体细节不 明， 测量数据应当与 测量环境密不可分。文献 [ 8 ] 利用 电磁场理论 和矩 量法研究了 P L C系统在 1 5 0～ 5 0 0 k H z频率范围内的 辐射磁场外推 因子 ， 并用环形天线进行 了测量验证 。 文献 [ 9 ] 建立了简单的电力线拓扑结构 ， 在不 同 P L C 信号发射功率谱密度 P o w e r S p e c t r u m D e n s i t y ， P S D 情况下， 将3 0～ 1 0 0 M H z 频带内的辐射干扰测量结果 与 E N 5 5 0 2 2限值线作了对比分析。但是该实验是 在开阔场地进行的 ， 空间无线电信号对 P L C系统的 --- 5 4 ．． ． 辐射干扰测量结果产生了一定的影响。 针对上述问题 ， 本文首先利用麦克斯韦方程组和 赫兹偶极子原理， 对 电力线辐射外推 因子进行 了理论 推导。在此基础上 ， 提 出了适用于1 5 0 k Hz ～ 3 0 MH z 频 率等级的 P L C系统辐射干扰测量方案 ， 并在屏蔽 室 内进 行 了 辐射 干 扰测 量 。之 所 以选 择 1 5 0 k H z一 3 0 MH z 作 为研究 的频率范 围， 是 由于其不仅包含 了 传统窄带 P L C和宽带 P L C所主要使用 的频段 ， 而且 也可以为 5 0 0 k H z一1 ． 6 MH z这 一潜 在频 段 在未 来 P L C技术 中的应用作 一些前期研究。在屏蔽室 内的 测量过程中 ， 本文将标准测量距离设定为 3 m， 实 际测 量距离设定为 31 0 m， 基于测量结果 的分析验证了 此频段内外推因子的理论推导结果 。 1 外推因子的理论推导 、 P L C系统在通信过程中 产生的辐射电场和磁场可以 用赫兹偶极子和麦克斯韦方程组来分析。如图 1 所示。 电力线 图 1 电力线 的 电场 分析模 型 F i g ． 1 T h e e l e c t r i c f i e l d a n a l y s i s mo d e l o f p o we r l i n e 根据图 1中的理论模型 ， 可以得到其 电场和磁场 的部分公式如下 。[ 击 一 古 1 。[ 古 击 一 击 【 古 击 3 H E 0 4 k r t o r ／ c 5 A 6 c 1 二 31 0 m ／ s 7 、 f ￡ Z ／ 3 7 7 n s0 8 在上述公式中， 表示测量距离 r 内某频率辐射 信号的波长数， 如公式 5 所示。本文利用标 准环形 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5 l卷第 1 9期 2 0 1 4年l 0月 1 0日 电测与仪表 El e c t r i c a d M e a s u r e me nt l n s t r ume nt a t i o n Vo1 ． 5 l NO． 1 9 oc t ． 1 0． 2 01 4 天线测量 ， 测量结果为磁场强度， 再利用公式 8 转化 为电场强度。需要 注意 的是 ， 公式 8 是 自由空间的 波阻抗 ， 由公式 1 、 2 和 3 在远场情况下得到， 即 r ≥A， A是电磁波长。在 E MC工程中， 近场 、 远场主要 是依据测量距离与电磁波长相 比较 的结果进行划分 的。由于目前 P L C系统主要使用 3 0 MH z 以下的电磁 波进行通信， 其波长较长， 在实际辐射干扰测量过程 中， 由于电磁屏蔽室大小的限制 ， 测量距离将很大程度 上均位于近场范围内。然而 ， 为了把测得的辐射信号 磁场场强转化为电场场强并与标准中的限值线进行 比 较， 工程上允许在研究 P L C辐射干扰时利用远场波阻 抗近似处理近场的磁场 、 电场转化问题。 基于上述分析 ， 在给定测量频率 的情况下 ， 实际 测量距离上获得的磁场强度可以利用下式推导为标 准测量距离上 的磁场强度 r 、 Ⅳ 9 文献[ 6 ， 1 0 ] 规定 r 3 m。将公式 3 、 6 代入公式 9 ， 得到 日 。 ， a c 。 式中e 描述了磁场的振荡情况。在测量过程中可以 使用峰值和准峰值检波。公式 1 0 可以进一步简化为 H ， a r 2 li 丽 k 3 2 1 1 基于 上 式 ， 则 外 推 因 子 可 以 表 示 为 。 与 ⋯虬 “ 的比值， 转化成对数形式即为 实际测量距离， m 图2 基 于理论推 导获得的外推 因子 F i g ． 2 T h e e x t r a p o l a t i o n f a c t o r b a s e d o n t h e t he o r e t i c a l d e r i v a t i o n 根据公式 1 2 理论推导结果计算得到的外推因 子如图 2所示。 图中设定 3 m 为标准 测量距 离 ， 实际测 量距离 3 m≤r ≤ 1 0 m， 挑选 了 l 5 0 k H z 、 1 MHz 、 5 MH z 、 1 0 M Hz 、 2 0 MH z 、 3 0 MH z 六个频率点 。以 2 0 M Hz 频率为例进 行说 明， 当距 离辐射 场源 的实 际测 量距 离 r1 0 m 时， 将上述频率与距 离代入公式 1 2 计算得 到外推 因子 o r1 2 ． 3 5 d B， 即在 P L C系统外 l O m处测得的 磁场强度加上 1 2 ． 3 5 d B就可 以得到标准测量距离 3 m 处的磁场强度。基于 自由空间波阻抗 3 7 7 n将上述 磁场强度转化为电场强度后 ， 亦有 E E 1 2 ． 3 5 d B 。此外 ， 从 图 2中还可以看 出， 外推因子 在实际测量距离 3～1 0 m范围内随着频率的增大呈 下降趋势 。 2 P L C辐射干扰测量 2 ． 1 测 量环境描 述 在屏蔽室环境 下 ， 提 出 P L C系统 的辐射 干扰 ’坝 0 量方案 ， 其示意图如图3所示 。 4 图 3 测 量环境 示 意 图 Fi g． 3 Me a s u r e me n t e nv i r o n me n t 图 3中 ， 1为 1 0 m 长 4 m 宽 3 m 高 的 屏蔽室 ； 2为矢量 网络分析仪 ， 其射频输 出部分连接 受试电力线 的一端 ， 并 以 9 k H z分辨率带宽 R e s o l u t io n B a n d Wid t h ， R B W 发射具有一定功率谱密度的 扫频信号； 3为受试电力线 ， 具体为4 m长的常用低压 绝缘导线 ， 火、 地 、 零三根线穿于线缆的塑料护套 内， 且地线 的一端接地 ； 4为 5 0 Q 固定电阻； 5为标准环 形天线 ； 6为 E MI 测量接收机 ， 测量时设置其R B W 9 k H z ， 使用峰值检波 和峰值保 持选项 ； h 。 为电力线 距离地面的高度 ， h 为天线距离地面的高度， 在测量 过程中 h 。 ， 与 h 保持一致 ； d为环形天线在与电力线 垂直方向上的实际测量距离。 2 ． 2 不同信号发射功率情况下的辐射干扰测量 本测量过程采用矢量网络分析仪来模拟 P L C信 一 5 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5 1卷第 l 9期 2 0 1 4年1 O月 l 0日 电测与仪表 El e c t r ic a i M e a s ur e m e n t＆ I n s t r u m e n t at i o n VO I ． 5 1 N0 ． 1 9 0c t ． 1 0． 2 0 1 4 号源， 将高频信 号注入 到电力 线上 ， 其 中， 信号发射 功率与功率谱密度之间的关系如下 P 。 1 0 l g R b P S D 1 3 式中P 。 为P L C信号发射端在 的分辨率带宽内 的总发射功率， P S D为功率谱密度。当矢量网络分 析仪设置为 R 9 k H z 时 ， 由发射功率减去 l 0 l g 9 x 1 0 3 9 ． 5 4 d B 即可 以获得相应 的功率谱 密 度。这 里 ， 考 虑 将 P 分 别 设 置 为 一1 0 d B m、 一 2 0 d B m、 一3 0 d B m、 一 4 0 d B m， 则对应 的功率谱密度分 另 4为一 4 9 ． 5 4 d B m ／ H z 、一 5 9 ． 5 4 d B m ／ H z 、一 6 9 ． 5 4 d B m／ Hz 和 一 7 9 ． 5 4 d B m／ Hz 。 图4是电力线和天线高于地 面 0 ． 5 m， 天线距离 电力线 3 m时的辐射干扰测量结果 。其中， 屏蔽室内 环境电平峰值检波是指在矢量分析仪不发射扫频信 号时， 利用环形天线和 E M I 测量接收机测得 的屏蔽 室内的环境电平， 从而保证了本实验中除了屏蔽室 内少量的电磁散射外 ， 测得的辐射场强几乎全部来 自于电力线的辐射。在 4种发射功率下 ， 电力线的辐 射场强在 3 ． 8 6 MH z 、 1 2 ． 9 MH z 、 2 0 MH z附近分别达到 相邻频 率范 围 内辐射 场强 的极大值 。为进 一步 分 析 ， 将每条电力线辐射峰值检波包络线按照各个频 点的辐射场强值从小 到大排序 ， 并定义对 应 4 0 ％累 积分 布 函数 C u mu l a t i v e D i s t r i b u t i o n F u n c t i o n ， C D F 处的场强值为该发射功率下的平均辐射干扰值， 如 图 4 中 的 虚 线 所 示。可 以 看 出 ， 发 射 P S D 一 4 9 ． 5 4 d B m ／ H z 时， 平均辐射 干扰值为 6 7 d B i x V ／ m； 发射 P S D一5 9 ． 5 4 d B m ／ H z时 ， 平均辐射干扰值 为 5 6 ． 5 d B V ／ m， 较 前者 降 低 了 1 0 ． 5 d B； 发 射 P S D 图4 不同信号发射功率情况下的P L C辐射强度 测量结果 。 l 0 ． 5 m， d 3 m F i g 。 4 T h e P L C r a d i a t i o n fi e l d s t r e n g t h w i t h d i f f e r e n t t r a n s m i t t e d s i g n a l p o w e r s h e 0 ． 5 m， d 3 m 一 5 6 一 一 6 9 ． 5 4 d B r n ／ H z时， 平均辐射干扰值为 4 9 d B t x V ／ m， 较前者 降低 了 7 ． 5 d B； 发 射 P S D 一7 9 ． 5 4 d B m／ Hz 时， 平均辐射干扰值 为 4 4 ． 5 d B Ix V ／ m， 较前者降低 了 4 ． 5 d B 。综上所述 ， P L C发 射功率从 一 4 9 ． 5 4 d B m／ Hz 至 一 7 9 ． 5 4 d B m ／ H z每 降 低 1 0 d B ． , 受 试 电 力 线 在 1 5 0 k H z 一 3 0 MH z 频率范围内相邻两次平均辐射 干扰 值的差值按照 3 d B递减。由于屏蔽室 内有其它仪器， 以及金属桌面的影响 ， 可能会对 电力线的辐射干扰产 生电磁散射 ， 影响到环形天线对磁场强度的测量。 3 外推因子的实际测量 在上述屏蔽室环境下 ， 当 电力线 和天线距离地 面 0 ． 5 m高 ， 矢量 网络分析仪设 置发射 信号 P S D 一 5 9 ． 5 4 d B m／ H z 最接近一般 宽带 P L C调制解调器 的发射功率谱 密度 一5 5 d B m ／ H z ， 且测量距离分别 为 3 m、 5 m、 7 m、 9 m、 1 0 m 时， 对 P L C在 1 5 0 k H ～ 3 0 MH z 频带 内的辐射干扰强度进行 了测量 ， 测 量结 果如图 5所示。 图5 不N9 1 量距离情况下的 P L C辐射强度测量 结果 n J h O ． 5 m， P S D一 5 9 ． 5 4 d B m ／ H z F i g ． 5 T h e P L C r a d i a t i o n fi e l d s t r e n g t h wit h diff e r e n t di s t a n c e s 0 ． 5 m， P S D, 5 9 ． 5 4 d B m ／ I - I z 从中可以看出， 在测量距离从 5 m到 7 m 的变化 过程中， 电力线的辐射干扰强度迅速减小。在此基 础上 ， 选择一部分频点作为例子， 测 量得 到了不 同频 率情况下辐射 电场强度随测量距离变化 的曲线 图， 如图 6所示。从 图 中可 以看 出 ， 3 ． 5 MH z 、 1 2 MH z和 2 0 MH z 频率附近的辐射 电场强度是受试 电力线辐射 场强的极大值 区域 ， 说 明受试 电力线 在此 频率处 的 辐射效率较高 ； 在 0 ． 5 MH z 、 1 0 ． 5 MH z 、 1 7 MH z 、 2 8 MH z 频率 附近的辐射电场强度是受试 电力线辐射场强 的 极小值区域 ， 说明受试 电力线在此频 率处的辐射效 率较低 ， 上述结果与图 4 、 图 5亦基本 吻合。 一 叫 ， I IⅡ P 暖 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5 1卷第 1 9期 2 0 1 4年1 0月 1 O日 电测与仪表 Ei e c t r i c a l M e a s ur e m e nt I n s t r ume nt a t i o n V0 1 ． 5 1 NO ． 1 9 oc t ． 1 0。 2 0 1 4 7 5 70 6 5 i 萼 6 0 嚣s 鋈5 0 4 5 4 0 5 6 7 8 9 1 0 实际测量距离， m 图6 不同频率情况下的 P L C辐射强度测量 结果 l O ． 5 m， P S D一 5 9 ； 5 4 d B m ／ H z F i g ． 6 T h e PL C r a d i a t i o n fi e l d s t r e n g t h wi t h d i f f e r e n t f r e q u e n c i e s h P 1 0 ． 5 m， P S D一 5 9 ． 5 4 d B m ／ H z 基于图6的测试数据， 针对每一个频率， 以 3 m 为标准测量距离 ， 按照其在不 同实际测量距离下 获 得的电力线辐射干扰强度测量结果进一步得到外推 因子 ， 如 图 7所示。图 7 a 分别 给出 了从 ．0 ． 5 M Hz 到 2 8 MH z 共 1 0个离散频率点 的外推 因子 。进一步 地 ， 将上述 1 0个频率点划分为两部分 ， 图 7 b 说明 从 3 ． 5 MHz ～1 0 ． 5 MH z的外 推因子随频率 的增大呈 减小趋势 0 ． 5 MH z和 1 ． 5 MH z两个频率 除外 ， 图 7 C 说 明从 1 2 MH z 一2 8 MH z的外推因子随频率的增 大同样呈减小趋势。初步可 以看 出， 在这两个 频段 范围内， 基于测量数据 获得的外推 因子 随距离 和频 率的变化规律与理论分析结果基本一致 ， 且 图 7 C 中的外推因子较 图7 b 来说 ， 与理论值对 比更加吻 合 。出现个别误差的原 因可能是 由于受试 电力线长 度为 4 13 3 受限于屏蔽室空间大小 ， 其在不同频率处 的辐射效率不同； 另外 ， 理论分析 中使用 的赫兹偶极 子为点源 ， 而实际测量 中电力线为线源 ， 从 而导致两 个频带 内的外推 因子 出现分离 。但 是在各 个频 带 内， 特别是受试 电力线辐射效率较 高的部分频率处 ， 外推因子与理论分析结果基本吻合。 图 8为基于测量结果得到 的外推因子 随频率变 化的曲线图， 4条曲线分别为辐射场强 5 m向 3 m转 化的外推因子 、 7 m向 3 m转化 的外推因子 、 9 m向 3 m 转化的外推 因子和 1 0 m 向 3 m转化的外推 因子。从 频率角度得到外推 因子特性 在 1 5 0 k H z～3 0 MH z 频 段 内， 3 m一5 m 的外推 因子 随频率变化较为平坦 ， 说 明 5 m处的辐射场强和 3 m处的辐射场强具有较高的 相似性 ； 而 3 m～7 m、 3 m～9 m、 3 m一1 0 m的 3个外推 因子随频率的变化趋势一致。针对每条外推因子随 ∞ 函 畚 ∞ ∞ 盟 f 0 ．5 MHz f _- 1 ．5 MHz ．●■卜 ■ f 3 ．5 MHz ． ▲ 6 M H z ／ J V 1 0 ． 5MHz ◆ 1 2 MHz 睾 1 7 MH z 。 ● f - 2 0 MH z 翻r，一 ’ ． 卢 2 6 MH z 一 卢 2 8 MH z ● 1 1 j l I 实际测量距离， m a f o ． 5 M Hz 卢 1 ． 5 MH z ■ f 3 ． 5 MH z ▲ f - 6 MH z V 卢 1 0 ． 5 MH z 实际测量距离， m b 8 O 实际测 量距离， m c 图7 基 于实际测量获得的外推 因子 Fi g ． 7 Th e e x t r a p o l a t i o n f a c t o r b a s e d o n t h e e x p e r i me n t a l a p p r o a c h 频率变化的 曲线 ， 将其外 推因子值 的大小按 照从 小 到大排序 ， 仍然 以对应 4 0 ％ ～C D F处 的值来描述外 推因子的平均水平， 分别如图8中的虚线所示。则可 以看出， 在 5 m处测得的辐射场强加上 4 ． 8 d B就可 以 得到 3 m处电力线的辐射场强； 在 7 m处测得的辐射 一 5 7 8 6 4 2 0 8 6 4 2 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5 l卷第 l 9期 2 0 1 4年l 0月 1 0曰 电测与仪表 El e c t r i c a l M e a s u r e me n t＆ I n s t r m n e n t a t i o n VoI ． 5 1 NO 。 1 9 0c t ． 1 0 2 01 4 场强加上 9 ． 2 d B就可 以得到 3 m处 电力线 的辐射场 强 ； 在 9 m处测得的辐射场强加上 1 0 ． 8 d B就可 以得 到 3 m处 电力线的辐射场强 ； 在 1 0 m处测得的辐射场 强加上 1 1 ． 8 d B就可 以得到 3 m处 电力 线 的辐 射场 强 。上述结果为 P L C辐射干扰测量外推因子 的研究 提供了实验依据。 ∞ 圜 电 、 频率／ Y I H z 图 8 外推 因子随频率变化的曲线 F i g ． 8 Th e e x t r a p o l a t i o n f a c t o r c h a n g i n g wi t h f r e q u e nc i e s 4结束 语 采用理 论 推 导 与实 际 测 量相 结 合 的 方法 ， 对 1 5 0 k H z ～ 3 0 MH z 频率范围内 P L C辐射干扰的外推因 子进行了研究 。基于赫兹偶极子和麦克斯韦方程组 的理论推导结果表 明， 由大于 3 m的实际测量距离 向 3 m标准测量距离转 化的外推 因子随频率 的增 大呈 现出减小趋势。在屏蔽室实际测量所使用的受试电 力线情况下， P L C信号源发射功率每降低 1 0 d B ， 受试 电力线在相邻两次发射功率下平均辐射干扰值的差 值按照 3 d B递减 。基于测量结果进一步从频率角度 得到外推因子特性发现 ， 从 5 m 至 3 m， 7 m至 3 m， 9 m 至 3 m， 1 0 m 至 3 m 的平均 外推 因子 分别 为 4 ． 8 d B， 9 ． 2 d B， 1 0 ． 8 d B和 1 1 ． 8 d B。实 际测量得 到的外推 因 子与理论推导结果基本吻合。下一步研究将考虑不 同电力线拓扑结构对 P L C辐射干扰外推因子 的 影 响 。 参 考 文 献 [ 1 ]董颖华 ，赵 阳，陆婉 泉 ， 等．电力线通讯 辐射噪声 的预估 与抑制 [ j ] ．东南大学学报 ， 2 0 0 9， 3 9 9 71 0 1 ． DONG Yi n gh ua ，Z HAO Ya n g，LU Xi a oq u a rt，e t a 1 ． P r e d i c t i o n a n d S u p pr e s s i o n o f Ra d i a t e d EMI No i s e i n P o we r L i n e C o mmu n i c a t i o n [ J ] ．D u r n al o f S o u t h e a s t U n i v e r s i t y ， 2 0 0 9 ， 3 9 9 71 0 1 ． 一 5 8 一 [ 2 ]I n t e r n a t i o n a l E l e c t r o t e c h n i c al C o mm i s s i o n I E C ，I n t e r n a t i o n a l S p e - c i al C o m mi t t e e o n R a d i o I n t e rf e r e n c e C I S P R2 2 ．I n f o r ma t i o n t e c h n o l o g y e q u i p me n t Ra d i o d i s t u r b a n c e s c h a r a c t e ris t i c s L