使用频谱分析仪和近场探头测量微波炉的电磁辐射泄漏

　　微波炉在家庭、单位和餐馆等场所极为常见，很多人几乎每天都会使用。不论哪个厂家生产的民用微波炉，其典型结构都有一定的共性(如图1所示)。微波炉里的磁控管是关键部件，它依靠高压电源供电，按照国际电工委员会的规定，磁控管会产生频率大概在2.45GHz左右的高频电磁波，这些电磁波通过波导对被加热食物进行照射。在业界看来，微波炉正是利用这个频率让食物中的水分子高速运动产生摩擦，进而产生高温来实现加热食物的目的。

图1：微波炉的典型结构图

　　由于磁控管工作时产生的电磁波比较强，所以微波炉的屏蔽工作就显得格外重要。微波炉的后面、底面、顶面以及两个侧面一般都用金属板包裹起来，正面则是关键部位，这里有一扇可开启的密封门，门上带有屏蔽网。如果微波炉的屏蔽做得很严实、很完善，理论上使用时就无需担心它会对周边产生磁辐射。关于微波炉是否存在电磁辐射的争论由来已久，在网上搜索就能发现很多相关的问题和解答。确切地说，我们应该探讨的是家用微波炉是否存在电磁辐射泄漏的问题。

　　我曾使用频谱分析仪和近场探头对国内某知名品牌的一款新型微波炉样品进行电磁辐射泄漏测试。当时我对这个微波炉样品的各个部位，包括前后左右上下都进行了全面的测试，尤其针对前门的屏蔽网位置以及整个门框的接缝处进行了细致的检测，因为这两个地方是最容易产生泄漏且最受怀疑的部位。测试结果却让人大感意外，在微波炉工作的时候，并没有检测到较为明显的电磁辐射泄漏，这表明该样品的屏蔽工作做得相当到位。

　　为了探究这个微波炉样品前门的设计以及钣金工艺、安装工艺对电磁辐射泄漏的影响，我特意用锤子在前门的门框上敲出一个小凹陷，制造了一个很小的机械形变。当我把近场探头放在这个位置再次进行测试时，却检测到了非常明显的电磁辐射泄漏。这一结果充分表明，微波炉前门的设计以及安装工艺对其电磁辐射的屏蔽有着至关重要的影响。

　　那我身边日常正在使用的微波炉情况又如何呢?怀着这样的好奇，我找来一台测量频率范围为9kHz到7.5GHz的RIGOL DSA875频谱分析仪(如图2所示)，再加上一套型号为NFP - 3的近场探头，打算对它们进行定性测试。

图2：近场探头NFP-3

　　我随机找到了微波炉样品1，这个产品看起来功能比较简单。我用近场探头对这个微波炉的正面以及门框四周进行扫描测试，结果不太乐观。发现其前面板四周存在比较大的电磁辐射泄漏，测量结果如图3所示，其泄漏信号最高峰的频率在2.458GHz，信号频率不稳定，频谱能量不集中，分布较为广泛，主频率两侧存在不少杂散信号。

图3：样品1的电磁辐射泄漏的频谱分布范围

　　接着我又随机找到微波炉样品2，这个产品有很多按键控制。同样用近场探头对其正面和门框四周进行扫描测试，结果比样品1更差。发现它前面板四周的电磁辐射泄漏比样品1更大，测量结果如图4所示，最高峰频率在2.453GHz，信号频率不稳定，频谱能量分布更广，主频率两侧的杂散信号更多。要知道，WLAN也工作在这个频段，如果电磁辐射的频谱扩散很宽且能量很强，不知道是否会对周围的WLAN产生影响。

图4：样品2的泄漏的频谱分布范围

　　再看样品3，微测结果如图5所示，其最高峰的频率在2.433GHz，杂散信号的分布范围很宽，峰值从2.17GHz到2.75GHz都有。

图5：样品3的泄漏的频谱的分布范围

　　还有样品4，微测结果如在图6中的粉色轨迹所示，其最高峰的频率在2.47GHz，杂散信号的分布范围和幅度相较于样品3的黄色轨迹明显要小，能量主要集中在2.47GHz的主峰上。

图6：样品4的泄漏的频谱的范围

　　当然，我们还可以利用频谱仪的通道功率测量功能，对一定频段内的信号功率进行积分，从而得出一定带宽内的电磁辐射功率值(如图7所示)。

图7：电磁辐射的功率测量

　　以上只是我出于好奇对几个微波炉样品进行电磁辐射泄漏近场测试的结果，仅供参考。需要注意的是，电磁辐射泄漏的强度与微波炉的“火力”设置有直接关系。我不仅在靠近微波炉的位置对这些样品进行了测试，还在距离微波炉正前方大概1米远的地方进行了测试，发现部分微波炉在这个距离泄漏的功率也不小。所以，我自己得出的结论是：在使用微波炉的时候，还是离它远一点比较好。

　　使用频谱分析仪和近场探头进行微波炉辐射泄漏测量有诸多好处。它不仅仅能够得出一个数值，还能够清晰地呈现微波炉产生的微波信号的频谱分布情况以及主频率的偏差等情况，从而更好地判断磁控管以及波导设计的优劣。同时，还能够定位电磁辐射泄漏的位置，以便发现微波炉在设计、钣金工艺和安装工艺方面存在的问题。

　　此次测试的这几个样品都是已经使用了若干年的老产品，电磁辐射泄漏都比较明显。测试完之后，我心里有些不踏实了，不知道现在在售的新微波炉情况怎样。我想买一个屏蔽比较“严实”的微波炉，但是哪个比较严实呢?我亲自到苏宁去查看，发现在售的微波炉价格大多在1000元左右，我专门查看了门和门框的做工，发现工艺和材料普遍比较精细，难道这些产品在屏蔽工艺上有了很大的改进?是价格高的产品就会更好吗?或者还是得带着频谱仪和近场探头到超市去实际测试一下再做选择呢?

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