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建暗室，應注意的幾個(gè)問(wèn)題?。ㄒ唬?/h1>
日期：2024-06-21 02:06
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摘要：
在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，電磁兼容（EMC）研究變得越來(lái)越重要。許多工程部門(mén)希望擁有自己的EMC測試環(huán)境。在EMC測試中，產(chǎn)品的輻射發(fā)射測量對測試環(huán)境和設備的要求尤為重要。輻射發(fā)射要求的環(huán)境是一個(gè)開(kāi)闊場(chǎng)（OATS）或一個(gè)半電波暗室（SAC）。對于其他形式的EMC測試，有一個(gè)工作臺或屏蔽室也就足夠了；對輻射抗擾度測試指標的實(shí)現，則使用全電波暗室。
本文主要討論一些關(guān)于輻射發(fā)射測試的場(chǎng)地設計問(wèn)題。開(kāi)闊場(chǎng)為優(yōu)選的測試場(chǎng)地。然而，由于日益嚴重的電磁“污染”和開(kāi)闊場(chǎng)對氣候的依賴(lài)性，半電波暗室已成為經(jīng)濟...
在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，電磁兼容（EMC）研究變得越來(lái)越重要。許多工程部門(mén)希望擁有自己的EMC測試環(huán)境。在EMC測試中，產(chǎn)品的輻射發(fā)射測量對測試環(huán)境和設備的要求尤為重要。輻射發(fā)射要求的環(huán)境是一個(gè)開(kāi)闊場(chǎng)（OATS）或一個(gè)半電波暗室（SAC）。對于其他形式的EMC測試，有一個(gè)工作臺或屏蔽室也就足夠了；對輻射抗擾度測試指標的實(shí)現，則使用全電波暗室。
本文主要討論一些關(guān)于輻射發(fā)射測試的場(chǎng)地設計問(wèn)題。開(kāi)闊場(chǎng)為優(yōu)選的測試場(chǎng)地。然而，由于日益嚴重的電磁“污染”和開(kāi)闊場(chǎng)對氣候的依賴(lài)性，半電波暗室已成為經(jīng)濟適用的替代品。本文結合民用EMC測試標準，對用于輻射發(fā)射測試SAC的設計和建造問(wèn)題作一些介紹。
1、屏蔽室
SAC是由裝有吸波材料的屏蔽室組成的。屏蔽室將內部容間和外部的電磁環(huán)境相隔離。環(huán)境電磁波頻譜來(lái)自包括電視信號、無(wú)線(xiàn)電廣播、個(gè)人通訊設備以及人為環(huán)境噪聲等等。屏蔽室的作用就是使屏蔽室內的外部騷擾強度明顯低于受試設備（EUT）本身所產(chǎn)生的干擾場(chǎng)強。
在SAC的屏蔽室的建造中，有兩種基本構造方法：組合型和焊接型。組合型由墻板和使墻板連接的夾具組成。墻板可以是兩面覆蓋鍍鋅薄層的膠合板或是鍍鋅的鋼板。夾具使墻板安裝成為一個(gè)整體，并保證了墻板的導電連續性。同時(shí)，墊襯和高頻吸波材料常常被用于提高屏蔽效能。即使大多數制造商應用同樣的屏蔽系統概念，但由于設備的各自特性差別導致市場(chǎng)上各產(chǎn)品相互之間的性能的不一致。 焊接結構是由鋼板或銅板經(jīng)焊接而成的一個(gè)緊密的針對射頻信號的密封體。這是一項工藝要求精密的技術(shù)。高水平的焊接體使屏蔽效能穩定可靠，同時(shí)高性能的屏蔽效能取決于焊縫漏洞的排除。當然，焊接結構的不理想因素就是造價(jià)較高。
在SAC中進(jìn)行電磁兼容測試，地板是一個(gè)重要的部分。在輻射發(fā)射測試中，EUT的一部分發(fā)射信號通過(guò)地板反射，由接收天線(xiàn)測量接收，就象辦公室中的實(shí)際情況一樣。模擬一塊良好的地板，要使地板具備導電連續性，并且表面的起伏變化要盡可能小。我們可以通過(guò)建造高架地板獲得這種效果。所謂高架地板就是用與墻壁和天花板相同的金屬材質(zhì)制成的架空地板。測量和控制的電纜、電源線(xiàn)、轉臺的機械部分都置于高架地板之下。高架地板根據轉臺機械部分的情況，一般高度為30cm 到60 cm 。為了使地板獲得完整的導電連續，轉臺的導電表面與周?chē)牡匕迨潜ＷC導電連續的。通常采用接地環(huán)等距空間連接的方法實(shí)現。
為了操作的目的，屏蔽室的穿孔是需要的。穿孔需要仔細選擇，施工時(shí)要保持屏蔽室的完整性。對一個(gè)典型的SAC包括以下介紹的幾個(gè)類(lèi)型的基本穿孔。
1.1通道門(mén) 顯然，至少要一個(gè)門(mén)。*常見(jiàn)的部件是一種凹槽接觸裝置，即單刀雙簧，門(mén)邊是單刀結構，門(mén)框是凹槽結構，凹槽內有雙簧 片保持導電連續性；或是氣密墊，門(mén)和門(mén)框通過(guò)壓緊保證導電連續性。較流行且價(jià)格低廉的是旋轉門(mén)，它有一個(gè)或兩個(gè)合頁(yè)。旋轉門(mén)可以在一個(gè)或兩個(gè)合頁(yè)上安裝吸波材料，但開(kāi)門(mén)后的靜空間非常小。為了彌補這一點(diǎn)，滑動(dòng)門(mén)也是一種選擇，它具有使用方便，價(jià)格適宜的優(yōu)勢。
1.2波導窗 出于空氣流動(dòng)和制冷的目的，低于截止頻率的氣流通過(guò)起到截止波導作用的蜂窩通風(fēng)口出入，且只有很小的壓差變化。大部分波導窗的工作頻率可以達到10GHz。對于更高的頻率，例如達到40GHz，就需要更**的設計。
1.3電源 安裝在屏蔽室外的電源線(xiàn)濾波器用于電源濾波，包括轉臺、天線(xiàn)桿、EUT及屏蔽室內的相關(guān)設備。濾波器適于高電流、高電壓（400V）的交直流濾波。所參考的標準為用于電器性能考核的MIL－STD－220A 和用于操作**的UL1283。
1.4燈 白熾燈可以安裝在室內。通常利用高帽燈具安裝的天花板上，以獲得充足的照明，減少對吸波材料的影響。
1.5接口板 接口板也是一個(gè)截止波導，包括用于發(fā)射測量的射頻接口、EUT信號接口、濾波器接口、光纖引入口、防火控制電纜。光纖控制電纜用于轉臺、天線(xiàn)桿和CCTV系統。其他穿孔包括各種穿入管，如制冷用途以及進(jìn)風(fēng)、排風(fēng)的機械系統。
2、屏蔽效能
屏蔽室的性能是由屏蔽效能（SE）來(lái)定義的。它的意義也就是由于屏蔽室的存在而產(chǎn)生的信號衰減。目前，廣泛使用的定義SE的標準是NSA65－6(如表1)。在這個(gè)標準中，所定義的衰減等級，已經(jīng)超過(guò)用EMC的測試要求，對其他一些應用測試也是足夠的。在EMC的應用中，SE是定義在一個(gè)或一些特殊頻率上的。在1GHz這個(gè)常用的頻率點(diǎn)，組合型的屏蔽效能是100dB, 而焊接型屏蔽室可以獲得120dB，的屏蔽效能。
表1 NSA 65－6屏蔽效能的性能要求
在吸波材料安裝之前，要對屏蔽室的SE進(jìn)行測試，以確認屏蔽室符合規定的屏蔽等級。與NSA65－6相似，目前論述屏蔽效能測試的標準還有MIL－STD－285和IEEE299－1997。在學(xué)術(shù)上，IEEE299－1997被認為是繼寫(xiě)于1956年的MIL－STD－285后，論述更為詳細，范圍更廣的一個(gè)版本。既描述了測試計劃，又有嚴格的測試位置（門(mén)、板縫及其他穿孔）。由于在穿孔附近很難保證SE，所以要格外注意穿孔附近的屏蔽的完整性。
3、電磁吸波材料
電磁吸波材料安裝在屏蔽室的墻上以及天花板上，以減少表面的電磁反射。電磁輻射在入射時(shí)就被吸波材料吸收，并將部分電磁能轉化成熱能。當然，有一些殘存的反射存在，并能會(huì )干擾測試。
表2 常用寬帶EMC吸收材料
在SAC中，目前有兩種廣泛應用的寬帶電磁吸收材料，根據它們的工作機理被區分為：吸收磁場(chǎng)輻射的鐵氧體和吸收電場(chǎng)輻射的加碳泡沫?；旌闲筒馁|(zhì)由這兩種材料組成。當然，還有一些特別的設計，但沒(méi)有被廣泛使用。表2給出一些典型吸波材料的設計以及它們的特性。泡沫型的吸波材料大多制成錐型，而混合型則制成尖劈形狀。鐵氧體貼片一般安裝在不導電的墻上（通常為膠合板），這樣貼片的高頻的性能得以提高。 寬帶EMC吸波材料的設計是一個(gè)復雜的過(guò)程，需要在低頻和高頻性能、尺寸和工程造價(jià)上權衡與協(xié)調。通常，制造者在設計吸波材料時(shí)常用嘗試法，通過(guò)設計，嘗試反復的過(guò)程進(jìn)行工作。為了加速設計過(guò)程，并使其經(jīng)濟，許多制造者采用計算機輔助設計。用計算機輔助設計，吸收材料的制造和測量姑且不用管，只需先進(jìn)設計，用計算機進(jìn)行優(yōu)化設計。如果**的模型得以使用，大量的吸波材料的參數得以確定，無(wú)論是用大量的反復嘗試的設計方法，還是采用計算機進(jìn)行輔助設計，都可以生產(chǎn)出上等的吸波材料。 大多廠(chǎng)商說(shuō)明吸波材料的性能時(shí)，只考慮垂直入射的情況。這是一個(gè)優(yōu)化的數據，只與吸波材料對直接垂直入射的性能都很好。但在SAC中效慮斜射的情況比垂直更為重要。隨著(zhù)入射到屏蔽室表面的波的衰減有關(guān)系。大多數吸波材料對于垂直入射的性能都很好。但在SAC中考慮斜射的情況比垂直更為重要。隨著(zhù)入射角度的增加，吸波材料性能明顯降低。所以，在設計電波暗室時(shí)這是一個(gè)重要的因素。 在SAC中，吸波材料的性能不僅僅由吸波材料的基本設計性能來(lái)決定。吸波材料的安裝質(zhì)量也起著(zhù)很大的作用。特別是鐵氧體，無(wú)論是否采用混合型的設計與否，都會(huì )由于安裝不當而導致性能的降低。由于單個(gè)鐵氧全貼片的尺寸的限制，在兩塊挨近的貼片間存在著(zhù)小氣縫。這些小氣縫如同磁阻一樣，減小了貼片之間磁能量的連續性，因此降低了吸收效果。在細心安裝的情況下，單個(gè)氣縫會(huì )小于幾十分之一毫米寬。大的氣縫會(huì )導致入射小的衰減有相當大的降低，因此允許屏蔽室的墻上的某些特殊部位有較大的反射。在吸波材料和電波暗室的設計中，必須考慮所謂的氣縫效應，因為在實(shí)際安裝中氣縫常常遇到。即使一個(gè)小氣縫都會(huì )降低鐵氧體貼片的性能，使實(shí)際水平低于理論水平。 吸波材料的測量是確認它們性能的重要一環(huán)。由于SAC的低頻性能要求嚴格，吸波材料要確認下限到30MHz的性能。從150MHz到30MHz或更低可以用同軸波導測量。在高頻段，可以使用其他類(lèi)型波導（100MHz及以上）和自由空間的方式（高于800MHz）進(jìn)行測試。
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在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，電磁兼容（EMC）研究變得越來(lái)越重要。許多工程部門(mén)希望擁有自己的EMC測試環(huán)境。在EMC測試中，產(chǎn)品的輻射發(fā)射測量對測試環(huán)境和設備的要求尤為重要。輻射發(fā)射要求的環(huán)境是一個(gè)開(kāi)闊場(chǎng)（OATS）或一個(gè)半電波暗室（SAC）。對于其他形式的EMC測試，有一個(gè)工作臺或屏蔽室也就足夠了；對輻射抗擾度測試指標的實(shí)現，則使用全電波暗室。
本文主要討論一些關(guān)于輻射發(fā)射測試的場(chǎng)地設計問(wèn)題。開(kāi)闊場(chǎng)為優(yōu)選的測試場(chǎng)地。然而，由于日益嚴重的電磁“污染”和開(kāi)闊場(chǎng)對氣候的依賴(lài)性，半電波暗室已成為經(jīng)濟適用的替代品。本文結合民用EMC測試標準，對用于輻射發(fā)射測試SAC的設計和建造問(wèn)題作一些介紹。
1、屏蔽室
SAC是由裝有吸波材料的屏蔽室組成的。屏蔽室將內部容間和外部的電磁環(huán)境相隔離。環(huán)境電磁波頻譜來(lái)自包括電視信號、無(wú)線(xiàn)電廣播、個(gè)人通訊設備以及人為環(huán)境噪聲等等。屏蔽室的作用就是使屏蔽室內的外部騷擾強度明顯低于受試設備（EUT）本身所產(chǎn)生的干擾場(chǎng)強。
在SAC的屏蔽室的建造中，有兩種基本構造方法：組合型和焊接型。組合型由墻板和使墻板連接的夾具組成。墻板可以是兩面覆蓋鍍鋅薄層的膠合板或是鍍鋅的鋼板。夾具使墻板安裝成為一個(gè)整體，并保證了墻板的導電連續性。同時(shí)，墊襯和高頻吸波材料常常被用于提高屏蔽效能。即使大多數制造商應用同樣的屏蔽系統概念，但由于設備的各自特性差別導致市場(chǎng)上各產(chǎn)品相互之間的性能的不一致。 焊接結構是由鋼板或銅板經(jīng)焊接而成的一個(gè)緊密的針對射頻信號的密封體。這是一項工藝要求精密的技術(shù)。高水平的焊接體使屏蔽效能穩定可靠，同時(shí)高性能的屏蔽效能取決于焊縫漏洞的排除。當然，焊接結構的不理想因素就是造價(jià)較高。
在SAC中進(jìn)行電磁兼容測試，地板是一個(gè)重要的部分。在輻射發(fā)射測試中，EUT的一部分發(fā)射信號通過(guò)地板反射，由接收天線(xiàn)測量接收，就象辦公室中的實(shí)際情況一樣。模擬一塊良好的地板，要使地板具備導電連續性，并且表面的起伏變化要盡可能小。我們可以通過(guò)建造高架地板獲得這種效果。所謂高架地板就是用與墻壁和天花板相同的金屬材質(zhì)制成的架空地板。測量和控制的電纜、電源線(xiàn)、轉臺的機械部分都置于高架地板之下。高架地板根據轉臺機械部分的情況，一般高度為
為了操作的目的，屏蔽室的穿孔是需要的。穿孔需要仔細選擇，施工時(shí)要保持屏蔽室的完整性。對一個(gè)典型的SAC包括以下介紹的幾個(gè)類(lèi)型的基本穿孔。
1.1通道門(mén) 顯然，至少要一個(gè)門(mén)。*常見(jiàn)的部件是一種凹槽接觸裝置，即單刀雙簧，門(mén)邊是單刀結構，門(mén)框是凹槽結構，凹槽內有雙簧 片保持導電連續性；或是氣密墊，門(mén)和門(mén)框通過(guò)壓緊保證導電連續性。較流行且價(jià)格低廉的是旋轉門(mén)，它有一個(gè)或兩個(gè)合頁(yè)。旋轉門(mén)可以在一個(gè)或兩個(gè)合頁(yè)上安裝吸波材料，但開(kāi)門(mén)后的靜空間非常小。為了彌補這一點(diǎn)，滑動(dòng)門(mén)也是一種選擇，它具有使用方便，價(jià)格適宜的優(yōu)勢。
1.2波導窗 出于空氣流動(dòng)和制冷的目的，低于截止頻率的氣流通過(guò)起到截止波導作用的蜂窩通風(fēng)口出入，且只有很小的壓差變化。大部分波導窗的工作頻率可以達到10GHz。對于更高的頻率，例如達到40GHz，就需要更**的設計。
1.3電源 安裝在屏蔽室外的電源線(xiàn)濾波器用于電源濾波，包括轉臺、天線(xiàn)桿、EUT及屏蔽室內的相關(guān)設備。濾波器適于高電流、高電壓（400V）的交直流濾波。所參考的標準為用于電器性能考核的MIL－STD－
1.4燈 白熾燈可以安裝在室內。通常利用高帽燈具安裝的天花板上，以獲得充足的照明，減少對吸波材料的影響。
1.5接口板 接口板也是一個(gè)截止波導，包括用于發(fā)射測量的射頻接口、EUT信號接口、濾波器接口、光纖引入口、防火控制電纜。光纖控制電纜用于轉臺、天線(xiàn)桿和CCTV系統。其他穿孔包括各種穿入管，如制冷用途以及進(jìn)風(fēng)、排風(fēng)的機械系統。
2、屏蔽效能
屏蔽室的性能是由屏蔽效能（SE）來(lái)定義的。它的意義也就是由于屏蔽室的存在而產(chǎn)生的信號衰減。目前，廣泛使用的定義SE的標準是NSA65－6(如表1)。在這個(gè)標準中，所定義的衰減等級，已經(jīng)超過(guò)用EMC的測試要求，對其他一些應用測試也是足夠的。在EMC的應用中，SE是定義在一個(gè)或一些特殊頻率上的。在1GHz這個(gè)常用的頻率點(diǎn)，組合型的屏蔽效能是100dB, 而焊接型屏蔽室可以獲得120dB，的屏蔽效能。
表1 NSA 65－6屏蔽效能的性能要求
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在吸波材料安裝之前，要對屏蔽室的SE進(jìn)行測試，以確認屏蔽室符合規定的屏蔽等級。與NSA65－6相似，目前論述屏蔽效能測試的標準還有MIL－STD－285和IEEE299－1997。在學(xué)術(shù)上，IEEE299－1997被認為是繼寫(xiě)于1956年的MIL－STD－285后，論述更為詳細，范圍更廣的一個(gè)版本。既描述了測試計劃，又有嚴格的測試位置（門(mén)、板縫及其他穿孔）。由于在穿孔附近很難保證SE，所以要格外注意穿孔附近的屏蔽的完整性。 |
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3、電磁吸波材料
電磁吸波材料安裝在屏蔽室的墻上以及天花板上，以減少表面的電磁反射。電磁輻射在入射時(shí)就被吸波材料吸收，并將部分電磁能轉化成熱能。當然，有一些殘存的反射存在，并能會(huì )干擾測試。 |
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表2 常用寬帶EMC吸收材料 |
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在SAC中，目前有兩種廣泛應用的寬帶電磁吸收材料，根據它們的工作機理被區分為：吸收磁場(chǎng)輻射的鐵氧體和吸收電場(chǎng)輻射的加碳泡沫?；旌闲筒馁|(zhì)由這兩種材料組成。當然，還有一些特別的設計，但沒(méi)有被廣泛使用。表2給出一些典型吸波材料的設計以及它們的特性。泡沫型的吸波材料大多制成錐型，而混合型則制成尖劈形狀。鐵氧體貼片一般安裝在不導電的墻上（通常為膠合板），這樣貼片的高頻的性能得以提高。 寬帶EMC吸波材料的設計是一個(gè)復雜的過(guò)程，需要在低頻和高頻性能、尺寸和工程造價(jià)上權衡與協(xié)調。通常，制造者在設計吸波材料時(shí)常用嘗試法，通過(guò)設計，嘗試反復的過(guò)程進(jìn)行工作。為了加速設計過(guò)程，并使其經(jīng)濟，許多制造者采用計算機輔助設計。用計算機輔助設計，吸收材料的制造和測量姑且不用管，只需先進(jìn)設計，用計算機進(jìn)行優(yōu)化設計。如果**的模型得以使用，大量的吸波材料的參數得以確定，無(wú)論是用大量的反復嘗試的設計方法，還是采用計算機進(jìn)行輔助設計，都可以生產(chǎn)出上等的吸波材料。 大多廠(chǎng)商說(shuō)明吸波材料的性能時(shí)，只考慮垂直入射的情況。這是一個(gè)優(yōu)化的數據，只與吸波材料對直接垂直入射的性能都很好。但在SAC中效慮斜射的情況比垂直更為重要。隨著(zhù)入射到屏蔽室表面的波的衰減有關(guān)系。大多數吸波材料對于垂直入射的性能都很好。但在SAC中考慮斜射的情況比垂直更為重要。隨著(zhù)入射角度的增加，吸波材料性能明顯降低。所以，在設計電波暗室時(shí)這是一個(gè)重要的因素。 在SAC中，吸波材料的性能不僅僅由吸波材料的基本設計性能來(lái)決定。吸波材料的安裝質(zhì)量也起著(zhù)很大的作用。特別是鐵氧體，無(wú)論是否采用混合型的設計與否，都會(huì )由于安裝不當而導致性能的降低。由于單個(gè)鐵氧全貼片的尺寸的限制，在兩塊挨近的貼片間存在著(zhù)小氣縫。這些小氣縫如同磁阻一樣，減小了貼片之間磁能量的連續性，因此降低了吸收效果。在細心安裝的情況下，單個(gè)氣縫會(huì )小于幾十分之一毫米寬。大的氣縫會(huì )導致入射小的衰減有相當大的降低，因此允許屏蔽室的墻上的某些特殊部位有較大的反射。在吸波材料和電波暗室的設計中，必須考慮所謂的氣縫效應，因為在實(shí)際安裝中氣縫常常遇到。即使一個(gè)小氣縫都會(huì )降低鐵氧體貼片的性能，使實(shí)際水平低于理論水平。 吸波材料的測量是確認它們性能的重要一環(huán)。由于SAC的低頻性能要求嚴格，吸波材料要確認下限到30MHz的性能。從150MHz到30MHz或更低可以用同軸波導測量。在高頻段，可以使用其他類(lèi)型波導（100MHz及以上）和自由空間的方式（高于800MHz）進(jìn)行測試。
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