使用頻譜分析儀和近場探頭測量微波爐的電磁輻射泄漏

　　微波爐在家庭、單位和餐館等場所極為常見，很多人幾乎每天都會(huì)使用。不論哪個(gè)廠家生產(chǎn)的民用微波爐，其典型結(jié)構(gòu)都有一定的共性(如圖1所示)。微波爐里的磁控管是關(guān)鍵部件，它依靠高壓電源供電，按照國際電工委員會(huì)的規(guī)定，磁控管會(huì)產(chǎn)生頻率大概在2.45GHz左右的高頻電磁波，這些電磁波通過波導(dǎo)對(duì)被加熱食物進(jìn)行照射。在業(yè)界看來，微波爐正是利用這個(gè)頻率讓食物中的水分子高速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦，進(jìn)而產(chǎn)生高溫來實(shí)現(xiàn)加熱食物的目的。

圖1：微波爐的典型結(jié)構(gòu)圖

　　由于磁控管工作時(shí)產(chǎn)生的電磁波比較強(qiáng)，所以微波爐的屏蔽工作就顯得格外重要。微波爐的后面、底面、頂面以及兩個(gè)側(cè)面一般都用金屬板包裹起來，正面則是關(guān)鍵部位，這里有一扇可開啟的密封門，門上帶有屏蔽網(wǎng)。如果微波爐的屏蔽做得很嚴(yán)實(shí)、很完善，理論上使用時(shí)就無需擔(dān)心它會(huì)對(duì)周邊產(chǎn)生磁輻射。關(guān)于微波爐是否存在電磁輻射的爭論由來已久，在網(wǎng)上搜索就能發(fā)現(xiàn)很多相關(guān)的問題和解答。確切地說，我們應(yīng)該探討的是家用微波爐是否存在電磁輻射泄漏的問題。

　　我曾使用頻譜分析儀和近場探頭對(duì)國內(nèi)某知名品牌的一款新型微波爐樣品進(jìn)行電磁輻射泄漏測試。當(dāng)時(shí)我對(duì)這個(gè)微波爐樣品的各個(gè)部位，包括前后左右上下都進(jìn)行了全面的測試，尤其針對(duì)前門的屏蔽網(wǎng)位置以及整個(gè)門框的接縫處進(jìn)行了細(xì)致的檢測，因?yàn)檫@兩個(gè)地方是最容易產(chǎn)生泄漏且最受懷疑的部位。測試結(jié)果卻讓人大感意外，在微波爐工作的時(shí)候，并沒有檢測到較為明顯的電磁輻射泄漏，這表明該樣品的屏蔽工作做得相當(dāng)?shù)轿弧?/span>

　　為了探究這個(gè)微波爐樣品前門的設(shè)計(jì)以及鈑金工藝、安裝工藝對(duì)電磁輻射泄漏的影響，我特意用錘子在前門的門框上敲出一個(gè)小凹陷，制造了一個(gè)很小的機(jī)械形變。當(dāng)我把近場探頭放在這個(gè)位置再次進(jìn)行測試時(shí)，卻檢測到了非常明顯的電磁輻射泄漏。這一結(jié)果充分表明，微波爐前門的設(shè)計(jì)以及安裝工藝對(duì)其電磁輻射的屏蔽有著至關(guān)重要的影響。

　　那我身邊日常正在使用的微波爐情況又如何呢?懷著這樣的好奇，我找來一臺(tái)測量頻率范圍為9kHz到7.5GHz的RIGOL DSA875頻譜分析儀(如圖2所示)，再加上一套型號(hào)為NFP - 3的近場探頭，打算對(duì)它們進(jìn)行定性測試。

圖2：近場探頭NFP-3

　　我隨機(jī)找到了微波爐樣品1，這個(gè)產(chǎn)品看起來功能比較簡單。我用近場探頭對(duì)這個(gè)微波爐的正面以及門框四周進(jìn)行掃描測試，結(jié)果不太樂觀。發(fā)現(xiàn)其前面板四周存在比較大的電磁輻射泄漏，測量結(jié)果如圖3所示，其泄漏信號(hào)最高峰的頻率在2.458GHz，信號(hào)頻率不穩(wěn)定，頻譜能量不集中，分布較為廣泛，主頻率兩側(cè)存在不少雜散信號(hào)。

圖3：樣品1的電磁輻射泄漏的頻譜分布范圍

　　接著我又隨機(jī)找到微波爐樣品2，這個(gè)產(chǎn)品有很多按鍵控制。同樣用近場探頭對(duì)其正面和門框四周進(jìn)行掃描測試，結(jié)果比樣品1更差。發(fā)現(xiàn)它前面板四周的電磁輻射泄漏比樣品1更大，測量結(jié)果如圖4所示，最高峰頻率在2.453GHz，信號(hào)頻率不穩(wěn)定，頻譜能量分布更廣，主頻率兩側(cè)的雜散信號(hào)更多。要知道，WLAN也工作在這個(gè)頻段，如果電磁輻射的頻譜擴(kuò)散很寬且能量很強(qiáng)，不知道是否會(huì)對(duì)周圍的WLAN產(chǎn)生影響。

圖4：樣品2的泄漏的頻譜分布范圍

　　再看樣品3，微測結(jié)果如圖5所示，其最高峰的頻率在2.433GHz，雜散信號(hào)的分布范圍很寬，峰值從2.17GHz到2.75GHz都有。

圖5：樣品3的泄漏的頻譜的分布范圍

　　還有樣品4，微測結(jié)果如在圖6中的粉色軌跡所示，其最高峰的頻率在2.47GHz，雜散信號(hào)的分布范圍和幅度相較于樣品3的黃色軌跡明顯要小，能量主要集中在2.47GHz的主峰上。

圖6：樣品4的泄漏的頻譜的范圍

　　當(dāng)然，我們還可以利用頻譜儀的通道功率測量功能，對(duì)一定頻段內(nèi)的信號(hào)功率進(jìn)行積分，從而得出一定帶寬內(nèi)的電磁輻射功率值(如圖7所示)。

圖7：電磁輻射的功率測量

　　以上只是我出于好奇對(duì)幾個(gè)微波爐樣品進(jìn)行電磁輻射泄漏近場測試的結(jié)果，僅供參考。需要注意的是，電磁輻射泄漏的強(qiáng)度與微波爐的“火力”設(shè)置有直接關(guān)系。我不僅在靠近微波爐的位置對(duì)這些樣品進(jìn)行了測試，還在距離微波爐正前方大概1米遠(yuǎn)的地方進(jìn)行了測試，發(fā)現(xiàn)部分微波爐在這個(gè)距離泄漏的功率也不小。所以，我自己得出的結(jié)論是：在使用微波爐的時(shí)候，還是離它遠(yuǎn)一點(diǎn)比較好。

　　使用頻譜分析儀和近場探頭進(jìn)行微波爐輻射泄漏測量有諸多好處。它不僅僅能夠得出一個(gè)數(shù)值，還能夠清晰地呈現(xiàn)微波爐產(chǎn)生的微波信號(hào)的頻譜分布情況以及主頻率的偏差等情況，從而更好地判斷磁控管以及波導(dǎo)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣。同時(shí)，還能夠定位電磁輻射泄漏的位置，以便發(fā)現(xiàn)微波爐在設(shè)計(jì)、鈑金工藝和安裝工藝方面存在的問題。

　　此次測試的這幾個(gè)樣品都是已經(jīng)使用了若干年的老產(chǎn)品，電磁輻射泄漏都比較明顯。測試完之后，我心里有些不踏實(shí)了，不知道現(xiàn)在在售的新微波爐情況怎樣。我想買一個(gè)屏蔽比較“嚴(yán)實(shí)”的微波爐，但是哪個(gè)比較嚴(yán)實(shí)呢?我親自到蘇寧去查看，發(fā)現(xiàn)在售的微波爐價(jià)格大多在1000元左右，我專門查看了門和門框的做工，發(fā)現(xiàn)工藝和材料普遍比較精細(xì)，難道這些產(chǎn)品在屏蔽工藝上有了很大的改進(jìn)?是價(jià)格高的產(chǎn)品就會(huì)更好嗎?或者還是得帶著頻譜儀和近場探頭到超市去實(shí)際測試一下再做選擇呢?

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