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      全電波暗室與半電波暗室的電磁兼容設計

      -2020-03-11-

        全電波暗室

        全電波暗室減小了外界電磁波信號對測試信號的干擾,同時電磁波吸波材料可以減小由于墻壁和天花板的反射對測試結果造成的多徑效應影響,適用于發射、靈敏度和抗擾度實驗。實際使用中,如果屏蔽體的屏蔽效能能夠達到80dB~140dB,那么對于外界環境的干擾就可以忽略不計,在全電波暗室中可以模擬自由空間的情況。同其它兩種測試場地相比,全電波暗室的地面、天花板和墻壁反射zui小、受外界環境干擾zui小,并且不受外界天氣的影響。它的缺點在于受成本制約,測試空間有限。

        半電波暗室

        半電波暗室亦稱電磁兼容暗室。半電波暗室與全電波暗室類似,也是一個經過屏蔽設計的六面盒體,在其內部覆蓋有電磁波吸波材料,不同之處在于半電波暗室使用導電地板,不覆蓋吸波材料。半電波暗室模擬理想的開闊場情況,即場地具有一個無限大的良好的導電地平面。在半電波暗室中,由于地面沒有覆蓋吸波材料,因此將產生反射路徑,這樣接收天線接收到的信號將是直射路徑和反射路徑信號的總和。是目前國內外流行的和比較理想的EMC測試場地。這種暗室因為是開闊場的代替場地。所以完全沿用開闊場的標準測量方法。

        開闊場(open area test,OAT)是平坦、空曠、電導率均勻良好、無任何反射物的橢圓形或圓形試驗場地,理想的開闊場地面具有良好的導電性,面積無限大,在30MHz~1000MHz之間接收天線接收到的信號將是直射路徑和反射路徑信號的總和。但在實際應用中,雖然可以獲得良好的地面傳導率,但是開闊場的面積卻是有限的,因此可能造成發射天線與接收天線之間的相位差。在發射測試中,開闊場的使用和半電波暗室相同。電磁兼容測試設備

        下面著重介紹下國內常見的半電波電磁兼容暗室:

        電磁兼容半電波暗室主要用于替代無電磁波干擾的開闊試驗場進行電磁輻射騷擾測量和電磁輻射敏感度測量。由于半電波暗室的測試環境需要模擬開闊試驗場地的電磁波傳播條件(即電磁波傳播時只有直射波和地面反射波),故暗室尺寸應以開闊試驗場的結構要求為依據,一般分為標準的10m法,5m法和3m法等。半電波暗室的種類很多,無論從功能上、結構形式上、材料選擇上、安裝形式上都有較大的差異。但是采用哪種方案,主要根據使用者需要的測試類型,被測物的空間尺寸、試驗級別等。首先我們要明確測試頻率范圍,是作軍標測試還是民標測試,是進行廠家內部預兼容及診斷測試,還是要進行第三方的認證測試;其次要明確被測對象可能占據的zui大空間、試驗室主要應用標準、自身的資金狀況以及將來可能的擴展升級需求等因素,由此選擇一個合適可行的試驗場地和儀器設備的配置方案。

        建造半電波暗室可以采用兩種基本方式:拼裝式和焊接式。

        拼裝式殼體由成型鋼板(在四邊經兩次彎板制成)和螺栓固定模塊構成。任意相鄰兩塊屏蔽模塊間都有導電襯墊,以保證優良的射頻屏蔽和電連續性。這種方式結構輕,易于裝配,便于將來維修和拆卸,施工周期短。

        焊接屏蔽系統由大片的鋼板焊接在一起構成,它們形成了一個緊密的射頻密封體。焊接封裝的好處在于經久耐用,并因處理了接縫泄漏而具有更高的屏蔽性能,但不易拆卸,適合于固定場所。由于各暗室廠家建造暗室的屏蔽板類型不同,屏蔽板之間的連接方式和工藝也不一樣,為了保證良好的電接觸和密封性,應對他們采用的屏蔽板及其連接方式進行詳細了解和比較,并結合實際的施工周期等要求進行選擇。

        建設一個emc實驗室是一項系統工程,它遵循科學的設計接口關系:測試設備→半電波暗室→母體建筑設計。對具體工程的實施來說,該順序正好相反,經歷母體建筑施工→半電波暗室安裝→測試設備安裝調試的過程。因此,在建造半電波暗室之前必須先建好母體建筑,包括占地面積、結構承載、空間尺寸、供電、供氣、空調及防水等。母體建筑的設計首先要考慮足夠的天花板高度以容納所建的半電波暗室、傳導測試屏蔽室、屏蔽放大器室,以及其它附屬設施的要求。母體建筑與暗室之間必須預留足夠的空間,以便于暗室的安裝、維修和通風。母體建筑的地板主要承擔所有屏蔽體和安裝部分的重量及負荷,也需要特別注意。土建地面需要精心鋪設,要求地面的波紋度在數米的范圍內不超過幾毫米,還有很高的防潮要求。此外,暗室內的轉臺需要裝設在一定深度的混凝土凹坑中,地勢較低,必須作好防水處理。在開始安裝暗室前,對承載地面一般還有比較高的殘留濕度要求,對每一個試驗室還要提供接地電阻很低的接地點等。由于暗室與母體建筑之間所涉及的接口問題比較多,并且國內建筑公司對其中的一些要求基本上沒有可借鑒的經驗,所以盡量讓土建設計單位、施工單位和暗室廠商進行交流和溝通是非常必要的。

        半電波暗室建設涉及的幾個方面:

        1.電波暗室的尺寸。你應該清楚你所要建造的暗室是標準10米法半電波暗室還是標準3米法半電波暗室或是根據你的場地要求定制尺寸的電波暗室;電波暗室是否要配套修建屏蔽的控制室及放大器室,它們各自的長、寬、高尺寸是多少,它們建造在暗室的哪個方向。

        2.屏蔽門的類型、尺寸和數量。屏蔽門分單刀、雙刀、三刀等不同類型,并有電動、氣動和手動三種。你要根據你將來的被測設備和人員進出方便程度以及屏蔽門的屏蔽性能、耐用性、可靠性、易維護性等多方面綜合考慮來選擇它們。

        3.屏蔽板的類型和連接方式。由于各暗室制造廠商用來建造暗室的屏蔽板類型不同,屏蔽板之間的連接方式和工藝也不相同。為了保證好的接觸緊密性和電連續性,應該注意對他們選用的屏蔽板及屏蔽板之間的連接方式進行了解和比較。

        4.屏蔽室屏蔽性能。應該讓暗室制造廠商提供其電磁屏蔽室可以達到的具體的屏蔽性能指標(給出具體數值),其中應該包括不同頻率段(從低頻段到高頻段)對磁場、電場、平面波、微波的屏蔽性能指標。

        5.吸波材料。注意暗室制造廠商所采用的吸波材料的生產廠家和型號(包括鐵氧體吸波材料和尖劈吸波材料);注意吸波材料的組成結構及它的抗高溫、高濕性能和阻燃性能;了解其長期使用是否易變形以及各種吸波材料在不同頻帶內的吸波性能,了解它們在暗室中的鋪設方式和鋪設位置及作用。

        6.電源線和信號線濾波器??紤]好暗室將來要使用的電源類型和它們的zui大功率,如測試設備、受試設備和輔助設備以及照明系統等是否要使用380v、220v、110v交流電壓,是否有需要直流供電的測試和受試設備,它們的數量是多少,是否有特殊的測試設備和輔助設備需要特殊的濾波器等,這些都需要考慮周全,以便供應商提前準備好這些電源線和信號線濾波器。

        7.信導板和波導通風窗。暗室內需要安裝波導通風窗與排氣扇或空調系統進行連接。注意波導通風窗的頻段設計,其屏蔽性能要符合屏蔽室的屏蔽性能。信導板用來安裝不能直接通過屏蔽墻體進行安裝的端子或信號接口;信導板的安裝數量、位置以及其上的端子的數量和類型要和測試設備供應廠商一起進行商討來決定。

        8.火情報警裝置和照明設施。注意選擇不會產生任何無線電干擾的照明設施;火情報警裝置的安裝應該不會影響暗室的性能。

        9.暗室內的自動化裝置。暗室內的自動化裝置包括天線升降塔、轉臺和監測系統及可對它們進行控制的控制器。天線升降塔的選擇要考慮生產廠家、型號及是否有安裝天線的適配器,是否受到測試設備的支持(即與它相連接的測試設備的測試軟件是否有支持它的驅動程序);轉臺同樣應該受到測試設備的支持并根據受試設備的大小來確定轉臺的尺寸及承載能力,同時要考慮轉臺的旋轉角度和定位精度;監控系統包括安裝在暗室中的攝像機和安放在控制室內的監視器,可根據實際使用情況來選擇攝像機和監視器的數量,攝象機要選擇可在寬的頻率范圍和高的場強下正常工作且不會產生射頻干擾信號的機種,并將其安裝在無飯射區域。

        10.暗室的性能測試和保修培訓。由于暗室不僅適用于emc中的emi測試,還可用于ems中的輻射抗擾度測試。因此,暗室的性能檢測要包括暗室屏蔽體建成后的屏蔽性能測試和暗室全部建造完成后的場地衰減測試和場均勻測試。這些測試要根據合同要求和國際上暗室建造驗收的有關標準來進行。

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