EMC測試電波暗室基礎介紹

2016-11-07 by:CAE仿真在線來源:互聯網

1電波暗室

電波暗室,是主要用于模擬開闊場,同時用于輻射無線電騷擾(EMI)和輻射敏感度(EMS)測量的密閉屏蔽室。電波暗室的尺寸和射頻吸波材料的選用主要由受試設備(EUT)的外行尺寸和測試要求確定,分1m法、3m法或10m法。

2組成結構

電波暗室主要組成結構主要為屏蔽室、和吸波材料。屏蔽室由屏蔽殼體、屏蔽門、通風波導窗及各類電源濾波器等組成。根據用戶要求,屏蔽殼體可采用焊接式或拼裝式結構均可。吸波材料由,工作頻率范圍在30MHz~1000MHz的單層鐵氧體片,以及錐形含碳海綿吸波材料構成,錐形含碳海綿吸波材料是由聚氨脂泡沫塑料在碳膠溶液中滲透而成,具有較好的阻燃特性。

3基本分類

電波暗室(anechoic chamber)通常對于輻射試驗來說,測試場地分為三種,分別是全電波暗室、半電波暗室和開闊場。在這三種測試場地中進行的輻射試驗一般都可以認為符合電磁波在自由空間中的傳播規律。

全電波

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、天花板和墻壁反射最小、受外界環境干擾最小,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

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。

開闊場

開闊場(open area test, OAT)典型的開闊場

典型的開闊場

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。

4性能指標

頻率范圍:30MHz~18GHz;

(一)吸波材料反射損耗:30MHz~18GHz≥15dB;

(吸波材料采用復合吸波材料,即錐形含碳海綿吸波材料粘貼在鐵氧體上)

(二)屏蔽室屏蔽性能

微波:1GHz~10GHz≥100dB;10GHz~18GHz≥90dB;

電波暗室的測試方法一般按GB12190-90標準進行;

(三)歸一化場地衰減±4dB,場均勻性0~6dB,符合GJB2926-97標準。

5主要用途

電波暗室用于模擬開闊場。同時用于輻射無線電騷擾(EMI)和輻射敏感度(EMS)測量,電波暗室的尺寸和射頻吸波材料的選用主要由受試設備(EUT)的外行尺寸和測試要求確定,分1m法、3m法或10m法。

6影響因素

影響其性能指標的因素主要包括:暗室參數、天線測量的誤差以及其他誤差等。

微波暗室的電性能指標主要由靜區的特征來表征。靜區的特性又以靜區的大小、靜區內的最大反射電平、交叉極化度、場均勻性、路徑損耗、固有雷達截面、工作頻率范圍等指標來描述。

影響暗室性能指標的因素是多元化的,也是很復雜的,在利用光線發射法和能量物理法則對暗室性能進行仿真計算時,需要考慮電波的傳輸去耦,極化去耦,標準天線的方向圖因素,吸收材料本身的垂直入射性能和斜入射性能,多次反射等影響。但在實際的工程設計過程中,往往以吸收材料的性能作為暗室性能的關鍵決定因素。

1)交叉極化度:由于暗室結構的不嚴格對稱、吸收材料對各種極化波吸收的不一致性以及暗室測試系統等因素使電波在暗室傳播過程中產生極化不純的現象。如果待測試天線與發射天線的極化面正交和平行時,所測試場強之比小于-25dB,就認為交叉極化度滿足要求。

2)多路徑損耗:路徑損耗不均勻會使電磁波的極化面旋轉,如果以來波方向旋轉待測試天線,接收信號的起伏不超過+-0.25 dB,就可忽略多路徑損耗。

3)場均勻性:在暗室靜區,沿軸移動待測試天線,要求起伏不超+-2dB;在靜區的截面上,橫向和上下移動待測天線,要求接收信號起伏不超過+-0.25 dB。

7天線測量的誤差

有限測試距離所引起的誤差

設待測的是平面天線,接收的來波沿其主波束的軸向.若測試距離大小,由待測天線之不同部位所接受的場不能相同,因此具有平方根律相位差。若待測天線恰位于源天線遠場區的邊界2D2/λ,其口徑邊緣與相位中心的場存在22.5度的相位差.若測試距離加倍,在相位差減半。

對于測量中等旁瓣電平的天線,距離2D2/λ通常已經足夠,測出的增益約偏小0.06dB.測試距離縮短會使測量誤差迅速增大,旁瓣會與主波束合并成肩臺式,甚至合為一體..通常0.25 dB的錐銷使測出的增益降低約為0.1 dB,并造成近旁瓣的些許誤差。

反射

直射波受從周圍物體反射的干涉,在測試區域形成場的變化,由于該波波程差作為位置的函數而迅速變化,使起伏的長度屬于波長的數量級..例如比直射波低20 dB的反射波,可引起-0.92~+0.83 dB的功率誤差.,具體取決于兩種之間的差異;相位測量的誤差范圍為±5.7°。但若反射波的場比直射波低40dB,則側出的幅度與相位分別僅有±0.09與±0.6°的誤差。

反射在低旁瓣的測量中特別有害.一項很小的反射通過主瓣耦合到待測天線,可以完全掩蓋住耦合到旁瓣的直射波.如果相耦合的直射和反射波強度相等,則測出的旁瓣電平會抬高6 dB左右,或者在測得的波瓣圖中成為零點。