EMC測(cè)試電波暗室基礎(chǔ)介紹

2016-11-07 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

1電波暗室

電波暗室,是主要用于模擬開闊場(chǎng),同時(shí)用于輻射無(wú)線電騷擾(EMI)和輻射敏感度(EMS)測(cè)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(shè)備(EUT)的外行尺寸和測(cè)試要求確定,分1m法、3m法或10m法。

2組成結(jié)構(gòu)

電波暗室主要組成結(jié)構(gòu)主要為屏蔽室、和吸波材料。屏蔽室由屏蔽殼體、屏蔽門、通風(fēng)波導(dǎo)窗及各類電源濾波器等組成。根據(jù)用戶要求,屏蔽殼體可采用焊接式或拼裝式結(jié)構(gòu)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(gòu)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(duì)于輻射試驗(yàn)來(lái)說(shuō),測(cè)試場(chǎng)地分為三種,分別是全電波暗室、半電波暗室和開闊場(chǎng)。在這三種測(cè)試場(chǎng)地中進(jìn)行的輻射試驗(yàn)一般都可以認(rèn)為符合電磁波在自由空間中的傳播規(guī)律。

全電波

全電波暗室減小了外界電磁波信號(hào)對(duì)測(cè)試信號(hào)的干擾,同時(shí)電磁波吸波材料可以減小由于墻壁和天花板的反射對(duì)測(cè)試結(jié)果造成的多徑效應(yīng)影響,適用于發(fā)射、靈敏度和抗擾度實(shí)驗(yàn)。實(shí)際使用中,如果屏蔽體的屏蔽效能能夠達(dá)到80dB~140dB,那么對(duì)于外界環(huán)境的干擾就可以忽略不計(jì),在全電波暗室中可以模擬自由空間的情況。同其它兩種測(cè)試場(chǎng)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(huán)境干擾最小,并且不受外界天氣的影響。它的缺點(diǎn)在于受成本制約,測(cè)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(gè)經(jīng)過(guò)屏蔽設(shè)計(jì)的六面盒體,在其內(nèi)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(dǎo)電地板,不覆蓋吸波材料。半電波暗室模擬理想的開闊場(chǎng)情況,即場(chǎng)地具有一個(gè)無(wú)限大的良好的導(dǎo)電地平面。在半電波暗室中,由于地面沒(méi)有覆蓋吸波材料,因此將產(chǎn)生反射路徑,這樣接收天線接收到的信號(hào)將是直射路徑和反射路徑信號(hào)的總和。

開闊場(chǎng)

開闊場(chǎng)(open area test, OAT)典型的開闊場(chǎng)

典型的開闊場(chǎng)

是平坦、空曠、電導(dǎo)率均勻良好、無(wú)任何反射物的橢圓形或圓形試驗(yàn)場(chǎng)地,理想的開闊場(chǎng)地面具有良好的導(dǎo)電性,面積無(wú)限大,在30MHz~1000MHz之間接收天線接收到的信號(hào)將是直射路徑和反射路徑信號(hào)的總和。但在實(shí)際應(yīng)用中,雖然可以獲得良好的地面?zhèn)鲗?dǎo)率,但是開闊場(chǎng)的面積卻是有限的,因此可能造成發(fā)射天線與接收天線之間的相位差。在發(fā)射測(cè)試中,開闊場(chǎng)的使用和半電波暗室相同。

4性能指標(biāo)

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(fù)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(cè)試方法一般按GB12190-90標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行;

(三)歸一化場(chǎng)地衰減±4dB,場(chǎng)均勻性0~6dB,符合GJB2926-97標(biāo)準(zhǔn)。

5主要用途

電波暗室用于模擬開闊場(chǎng)。同時(shí)用于輻射無(wú)線電騷擾(EMI)和輻射敏感度(EMS)測(cè)量,電波暗室的尺寸和射頻吸波材料的選用主要由受試設(shè)備(EUT)的外行尺寸和測(cè)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(biāo)的因素主要包括:暗室參數(shù)、天線測(cè)量的誤差以及其他誤差等。

微波暗室的電性能指標(biāo)主要由靜區(qū)的特征來(lái)表征。靜區(qū)的特性又以靜區(qū)的大小、靜區(qū)內(nèi)的最大反射電平、交叉極化度、場(chǎng)均勻性、路徑損耗、固有雷達(dá)截面、工作頻率范圍等指標(biāo)來(lái)描述。

影響暗室性能指標(biāo)的因素是多元化的,也是很復(fù)雜的,在利用光線發(fā)射法和能量物理法則對(duì)暗室性能進(jìn)行仿真計(jì)算時(shí),需要考慮電波的傳輸去耦,極化去耦,標(biāo)準(zhǔn)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(shí)際的工程設(shè)計(jì)過(guò)程中,往往以吸收材料的性能作為暗室性能的關(guān)鍵決定因素。

1)交叉極化度:由于暗室結(jié)構(gòu)的不嚴(yán)格對(duì)稱、吸收材料對(duì)各種極化波吸收的不一致性以及暗室測(cè)試系統(tǒng)等因素使電波在暗室傳播過(guò)程中產(chǎn)生極化不純的現(xiàn)象。如果待測(cè)試天線與發(fā)射天線的極化面正交和平行時(shí),所測(cè)試場(chǎng)強(qiáng)之比小于-25dB,就認(rèn)為交叉極化度滿足要求。

2)多路徑損耗:路徑損耗不均勻會(huì)使電磁波的極化面旋轉(zhuǎn),如果以來(lái)波方向旋轉(zhuǎn)待測(cè)試天線,接收信號(hào)的起伏不超過(guò)+-0.25 dB,就可忽略多路徑損耗。

3)場(chǎng)均勻性:在暗室靜區(qū),沿軸移動(dòng)待測(cè)試天線,要求起伏不超+-2dB;在靜區(qū)的截面上,橫向和上下移動(dòng)待測(cè)天線,要求接收信號(hào)起伏不超過(guò)+-0.25 dB。

7天線測(cè)量的誤差

有限測(cè)試距離所引起的誤差

設(shè)待測(cè)的是平面天線,接收的來(lái)波沿其主波束的軸向.若測(cè)試距離大小,由待測(cè)天線之不同部位所接受的場(chǎng)不能相同,因此具有平方根律相位差。若待測(cè)天線恰位于源天線遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)的邊界2D2/λ,其口徑邊緣與相位中心的場(chǎng)存在22.5度的相位差.若測(cè)試距離加倍,在相位差減半。

對(duì)于測(cè)量中等旁瓣電平的天線,距離2D2/λ通常已經(jīng)足夠,測(cè)出的增益約偏小0.06dB.測(cè)試距離縮短會(huì)使測(cè)量誤差迅速增大,旁瓣會(huì)與主波束合并成肩臺(tái)式,甚至合為一體..通常0.25 dB的錐銷使測(cè)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(cè)試區(qū)域形成場(chǎng)的變化,由于該波波程差作為位置的函數(shù)而迅速變化,使起伏的長(zhǎng)度屬于波長(zhǎng)的數(shù)量級(jí)..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(cè)量的誤差范圍為±5.7°。但若反射波的場(chǎng)比直射波低40dB,則側(cè)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(cè)量中特別有害.一項(xiàng)很小的反射通過(guò)主瓣耦合到待測(cè)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(qiáng)度相等,則測(cè)出的旁瓣電平會(huì)抬高6 dB左右,或者在測(cè)得的波瓣圖中成為零點(diǎn)。