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工程設計中關(guān)于電磁兼容實(shí)驗室的一些知識
日期：2024-06-25 04:14
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摘要： 什么是電磁兼容實(shí)驗室的定義——電磁兼容實(shí)驗室是為了進(jìn)行電磁兼容試驗而建立的一類(lèi)特殊的實(shí)驗室。首先解釋一下電磁兼容的基本概念：指電磁系統、分系統在各自的電磁環(huán)境中能正常工作而不因受到電磁干擾降低工作性能的能力。
?
對于給定的電磁系統或分系統，電磁兼容具有兩方面的含義：
(1)本系統或分系統不受其他系統或分系統的干擾而影響工作性能;
(2)本系統或分系統也不對 其他系統或分系統產(chǎn)生上述干擾。電磁兼容性工作可分為兩個(gè)方面,一方面是無(wú)線(xiàn)電管理措施,如采用頻率分配和時(shí)間分割的手段使系統之間不構成干擾;另...
什么是電磁兼容實(shí)驗室的定義——電磁兼容實(shí)驗室是為了進(jìn)行電磁兼容試驗而建立的一類(lèi)特殊的實(shí)驗室。首先解釋一下電磁兼容的基本概念：指電磁系統、分系統在各自的電磁環(huán)境中能正常工作而不因受到電磁干擾降低工作性能的能力。
?
對于給定的電磁系統或分系統，電磁兼容具有兩方面的含義：
(1)本系統或分系統不受其他系統或分系統的干擾而影響工作性能;
(2)本系統或分系統也不對 其他系統或分系統產(chǎn)生上述干擾。電磁兼容性工作可分為兩個(gè)方面,一方面是無(wú)線(xiàn)電管理措施,如采用頻率分配和時(shí)間分割的手段使系統之間不構成干擾;另一方面是各種技術(shù)措施,即采用屏蔽、濾波及合理的布線(xiàn)、接地等措施抑制干擾。為了規范電子或其他產(chǎn)品的電磁兼容性，需要根據相關(guān)的國際標準或者國家標準進(jìn)行相關(guān)的電磁兼容試驗，而電磁兼容試驗進(jìn)行的場(chǎng)所即是電磁兼容實(shí)驗室。完整系統的電磁兼容實(shí)驗室一般包括電波暗室和屏蔽室兩類(lèi) 。
完整系統的電磁兼容實(shí)驗室一般包括電波暗室和屏蔽室兩類(lèi)。
屏蔽室只是一個(gè)大鐵箱子，起到阻斷室內外的無(wú)線(xiàn)電信號，通俗的講，就是里面的出不去，外面的進(jìn)不來(lái)，但是里面的電磁波會(huì )在內壁反射疊加。
電波暗室是在屏蔽室的基礎上，在內壁鋪設了吸波材料，模擬一個(gè)開(kāi)闊場(chǎng)的效果，暗室比屏蔽室貴很多就是貴在暗室內貼的這些材料上面。里面的電磁波發(fā)射到內壁會(huì )被吸收，基本不會(huì )產(chǎn)生反射疊加的混波效應。適合測試樣品的輻射發(fā)射干擾。暗室一般分全電波暗室和半電波暗室。
對實(shí)驗環(huán)境要求不高的測試比如傳導騷擾、靜電測試、浪涌測試、雷擊測試等都是通過(guò)電源線(xiàn)上進(jìn)行的，所以只需要在屏蔽室內進(jìn)行就夠了;而對于空間輻射、空間騷擾通過(guò)空間傳播的騷擾或者是抗干擾則對空間有特殊要求，因此需要在暗室內進(jìn)行，模擬空曠場(chǎng)地的空間。
全電波暗室、半電波暗室、開(kāi)闊場(chǎng)，在這三種測試場(chǎng)地中進(jìn)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。
1)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(shí)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(fā)射、靈敏度和抗擾度實(shí)驗。實(shí)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(huán)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(chǎng)地相比，全電波暗室的地面、天花板和墻壁反射*小、受外界環(huán)境干擾*小，并且不受外界天氣的影響。它的缺點(diǎn)在于受成本制約，測試空間有限。
2)半電波暗室
半電波暗室與全電波暗室類(lèi)似，也是一個(gè)經(jīng)過(guò)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(kāi)闊場(chǎng)情況，即場(chǎng)地具有一個(gè)無(wú)限大的良好的導電地平面。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(xiàn)接收到的信號將是直射路徑和反射路徑信號的總和。
3)開(kāi)闊場(chǎng)
開(kāi)闊場(chǎng)是平坦、空曠、電導率均勻良好、無(wú)任何反射物的橢圓形或圓形試驗場(chǎng)地，理想的開(kāi)闊場(chǎng)地面具有良好的導電性，面積無(wú)限大，在30MHz~1000MHz之間接收天線(xiàn)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(shí)際應用中，雖然可以獲得良好的地面傳導率，但是開(kāi)闊場(chǎng)的面積卻是有限的，因此可能造成發(fā)射天線(xiàn)與接收天線(xiàn)之間的相位差。在發(fā)射測試中，開(kāi)闊場(chǎng)的使用和半電波暗室相同。
電磁兼容的各個(gè)測試項目都要求有特定的測試場(chǎng)地，其中以輻射發(fā)射和輻射抗擾度測試對場(chǎng)地的要求*為嚴格。由于80～1000MHz 高頻電磁場(chǎng)的發(fā)射與接受完全是以空間直射波與地面反射波在接收點(diǎn)相互迭加的理論為基礎的。場(chǎng)地不理想，必然帶來(lái)較大的測試誤差。
開(kāi)闊試驗場(chǎng)是重要的電磁兼容測試場(chǎng)地。但由于開(kāi)闊試驗場(chǎng)造價(jià)較高并遠離市區，使用不便;或者建在市區，背景噪聲電平大而影響EMC 測試，所以常用室內屏蔽室來(lái)替代。但是屏蔽室是一個(gè)金屬封閉體，存在大量的諧振頻率，一旦被測設備的輻射頻率和激勵方式促使屏蔽室產(chǎn)生諧振時(shí)，測量誤差可達20 ～ 30dB，所以需要在屏蔽室的四周墻壁和頂部上安裝吸波材料，使反射大大減弱，即電波傳播時(shí)只有直達波和地面反射波，并且其結構尺寸也以開(kāi)闊試驗場(chǎng)的要求為依據，從而能模擬室外開(kāi)闊場(chǎng)的測試，這就是電磁屏蔽吸波暗室，又簡(jiǎn)稱(chēng)為EMC 暗室，成了應用較普遍的EMC 測試場(chǎng)地。美國FCC、ANCI C63.6— 1992、IEC、CISPR 及國軍標GJB152A-97、GJB2926-97《電磁兼容性測試實(shí)驗室認可要求》等標準容許用電磁屏蔽半電波暗室替代開(kāi)闊試驗場(chǎng)進(jìn)行EMC 測試。
EMC 暗室結構通常由RF 屏蔽室、吸波材料、電源、天線(xiàn)、轉臺等幾部分構成：由RF 屏蔽室保證測試不受外界干擾;由吸收材料保證暗室的吸收特性;天線(xiàn)、轉臺保證被測物按標準要求的狀態(tài)及條件進(jìn)行測試;電源系統保證試驗用電。RF 屏蔽門(mén)、通風(fēng)波導窗、攝像機、照明燈、電源箱等輔助設備都應盡可能設計放在主反射區之外，避免任何金屬部件暴露在主反射區。
暗室的地板是電磁波唯壹的反射面。對地板的要求 是：連續平整無(wú)凹凸。不能有超過(guò)*小工作波長(cháng)1/10的縫隙，以保持地板的導電連續性。暗室內接地線(xiàn)和電源線(xiàn)要靠墻腳布設，不要橫越室內，電線(xiàn)還應穿金屬管，并保持金屬管與地板良好搭接。為了避免電波反射影響測量誤差，人和測試控制設備不應在測試場(chǎng)地內。
所以一般EMC 暗室都由測試暗室和控制室構成，測試暗室內安放測試天線(xiàn)和被測設備，操作人員和測試控制儀器都在控制室內。如有大功率功放設備，還應建立功放室放置這些設備， 以免對周?chē)h(huán)境產(chǎn)生干擾。暗室和控制室要各自采用獨立的供電系統，使用不同相的電源，經(jīng)過(guò)各自的濾波器，以避免控制室的干擾通過(guò)電源線(xiàn)進(jìn)入暗室內。
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對于給定的電磁系統或分系統，電磁兼容具有兩方面的含義：
(1)本系統或分系統不受其他系統或分系統的干擾而影響工作性能;
(2)本系統或分系統也不對 其他系統或分系統產(chǎn)生上述干擾。電磁兼容性工作可分為兩個(gè)方面,一方面是無(wú)線(xiàn)電管理措施,如采用頻率分配和時(shí)間分割的手段使系統之間不構成干擾;另一方面是各種技術(shù)措施,即采用屏蔽、濾波及合理的布線(xiàn)、接地等措施抑制干擾。為了規范電子或其他產(chǎn)品的電磁兼容性，需要根據相關(guān)的國際標準或者國家標準進(jìn)行相關(guān)的電磁兼容試驗，而電磁兼容試驗進(jìn)行的場(chǎng)所即是電磁兼容實(shí)驗室。完整系統的電磁兼容實(shí)驗室一般包括電波暗室和屏蔽室兩類(lèi) 。
完整系統的電磁兼容實(shí)驗室一般包括電波暗室和屏蔽室兩類(lèi)。
屏蔽室只是一個(gè)大鐵箱子，起到阻斷室內外的無(wú)線(xiàn)電信號，通俗的講，就是里面的出不去，外面的進(jìn)不來(lái)，但是里面的電磁波會(huì )在內壁反射疊加。
電波暗室是在屏蔽室的基礎上，在內壁鋪設了吸波材料，模擬一個(gè)開(kāi)闊場(chǎng)的效果，暗室比屏蔽室貴很多就是貴在暗室內貼的這些材料上面。里面的電磁波發(fā)射到內壁會(huì )被吸收，基本不會(huì )產(chǎn)生反射疊加的混波效應。適合測試樣品的輻射發(fā)射干擾。暗室一般分全電波暗室和半電波暗室。
對實(shí)驗環(huán)境要求不高的測試比如傳導騷擾、靜電測試、浪涌測試、雷擊測試等都是通過(guò)電源線(xiàn)上進(jìn)行的，所以只需要在屏蔽室內進(jìn)行就夠了;而對于空間輻射、空間騷擾通過(guò)空間傳播的騷擾或者是抗干擾則對空間有特殊要求，因此需要在暗室內進(jìn)行，模擬空曠場(chǎng)地的空間。
全電波暗室、半電波暗室、開(kāi)闊場(chǎng)，在這三種測試場(chǎng)地中進(jìn)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。
1)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(shí)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(fā)射、靈敏度和抗擾度實(shí)驗。實(shí)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(huán)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(chǎng)地相比，全電波暗室的地面、天花板和墻壁反射*小、受外界環(huán)境干擾*小，并且不受外界天氣的影響。它的缺點(diǎn)在于受成本制約，測試空間有限。
2)半電波暗室
半電波暗室與全電波暗室類(lèi)似，也是一個(gè)經(jīng)過(guò)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(kāi)闊場(chǎng)情況，即場(chǎng)地具有一個(gè)無(wú)限大的良好的導電地平面。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(xiàn)接收到的信號將是直射路徑和反射路徑信號的總和。
3)開(kāi)闊場(chǎng)
開(kāi)闊場(chǎng)是平坦、空曠、電導率均勻良好、無(wú)任何反射物的橢圓形或圓形試驗場(chǎng)地，理想的開(kāi)闊場(chǎng)地面具有良好的導電性，面積無(wú)限大，在30MHz~1000MHz之間接收天線(xiàn)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(shí)際應用中，雖然可以獲得良好的地面傳導率，但是開(kāi)闊場(chǎng)的面積卻是有限的，因此可能造成發(fā)射天線(xiàn)與接收天線(xiàn)之間的相位差。在發(fā)射測試中，開(kāi)闊場(chǎng)的使用和半電波暗室相同。
電磁兼容的各個(gè)測試項目都要求有特定的測試場(chǎng)地，其中以輻射發(fā)射和輻射抗擾度測試對場(chǎng)地的要求*為嚴格。由于80～1000MHz 高頻電磁場(chǎng)的發(fā)射與接受完全是以空間直射波與地面反射波在接收點(diǎn)相互迭加的理論為基礎的。場(chǎng)地不理想，必然帶來(lái)較大的測試誤差。
開(kāi)闊試驗場(chǎng)是重要的電磁兼容測試場(chǎng)地。但由于開(kāi)闊試驗場(chǎng)造價(jià)較高并遠離市區，使用不便;或者建在市區，背景噪聲電平大而影響EMC 測試，所以常用室內屏蔽室來(lái)替代。但是屏蔽室是一個(gè)金屬封閉體，存在大量的諧振頻率，一旦被測設備的輻射頻率和激勵方式促使屏蔽室產(chǎn)生諧振時(shí)，測量誤差可達20 ～ 30dB，所以需要在屏蔽室的四周墻壁和頂部上安裝吸波材料，使反射大大減弱，即電波傳播時(shí)只有直達波和地面反射波，并且其結構尺寸也以開(kāi)闊試驗場(chǎng)的要求為依據，從而能模擬室外開(kāi)闊場(chǎng)的測試，這就是電磁屏蔽吸波暗室，又簡(jiǎn)稱(chēng)為EMC 暗室，成了應用較普遍的EMC 測試場(chǎng)地。美國FCC、ANCI C63.6— 1992、IEC、CISPR 及國軍標GJB152A-97、GJB2926-97《電磁兼容性測試實(shí)驗室認可要求》等標準容許用電磁屏蔽半電波暗室替代開(kāi)闊試驗場(chǎng)進(jìn)行EMC 測試。
EMC 暗室結構通常由RF 屏蔽室、吸波材料、電源、天線(xiàn)、轉臺等幾部分構成：由RF 屏蔽室保證測試不受外界干擾;由吸收材料保證暗室的吸收特性;天線(xiàn)、轉臺保證被測物按標準要求的狀態(tài)及條件進(jìn)行測試;電源系統保證試驗用電。RF 屏蔽門(mén)、通風(fēng)波導窗、攝像機、照明燈、電源箱等輔助設備都應盡可能設計放在主反射區之外，避免任何金屬部件暴露在主反射區。
暗室的地板是電磁波唯壹的反射面。對地板的要求 是：連續平整無(wú)凹凸。不能有超過(guò)*小工作波長(cháng)1/10的縫隙，以保持地板的導電連續性。暗室內接地線(xiàn)和電源線(xiàn)要靠墻腳布設，不要橫越室內，電線(xiàn)還應穿金屬管，并保持金屬管與地板良好搭接。為了避免電波反射影響測量誤差，人和測試控制設備不應在測試場(chǎng)地內。
所以一般EMC 暗室都由測試暗室和控制室構成，測試暗室內安放測試天線(xiàn)和被測設備，操作人員和測試控制儀器都在控制室內。如有大功率功放設備，還應建立功放室放置這些設備， 以免對周?chē)h(huán)境產(chǎn)生干擾。暗室和控制室要各自采用獨立的供電系統，使用不同相的電源，經(jīng)過(guò)各自的濾波器，以避免控制室的干擾通過(guò)電源線(xiàn)進(jìn)入暗室內。
