辐射发射测试场地介绍
为保证电磁兼容测试的可靠性和准确性,电磁兼容测试对测试环境有严格的要求,一般在电磁兼容测试标准中对测试场地的各种参数都有明确的规定。下面简要介绍电磁兼容测试场地。
一、开阔场:
开阔场是指受试设备(EUT)在露天测试现场(OATS)中进行测量,是国际CISPR规定的方法。它要求开阔场应是一个平坦、空旷、电导率均匀且良好,无反射物的椭圆形场地,具体要求请参考ANSI C63.7 CISPR16标准。
上海电器设备检验所标准EMC开阔场(OATS)
1.1、开阔场测量原理:
利用开阔场进行辐射发射与接收测量,是以空间直射波与地面反射波在接收点的矢量迭加理论为基础。测试场在上方、左右、前后都不存在反射的条件下,接收天线收到的场为直射波与反射波的矢量和。由于相位关系,直射波可能会被反射波抵消一部分,所以不一定能接收到EUT发射的最大场强。对于不同的测试频率,能获得最大场强的接收天线的是不同的,例如3米法是4米范围,10米法是6米范围扫描。
1.2、开阔场的应用场合:
有些设备有特殊的空间要求,暗室的性能都是以开阔场为参考的,开阔场是测试数据对比最原始的参考场地,很多天线校准必须在开阔场。
1.3、开阔场面临的挑战:
尽管开阔场一直被国际公认为最科学的、合理的、最理想的测试场地,并被规定为最后判定依据。然而要建造一个符合标准要求的开阔场是非常困难的,主要是因为开阔场受气候的影响较大,其次是随着信息技术的发展,空间电磁环境越来越恶劣,很难找到纯净的开阔场。因此,国内外电磁兼容已很少使用开阔场进行试验。
二、电波暗室:
由于随着环境电磁噪声强度和密度的不断增强,一般很难找到符合标准要求的开阔场。目前电波暗室(Anecholc Chamber)广泛地用来模拟开阔场进行辐射发射和辐射敏感度测试。电波暗室又称电波消声室,或电波无反射室。电波暗室有两种结构形式:电磁屏蔽半电波暗室和全电波暗室。
2.1、半电波暗室:
电磁屏蔽半电波暗室由电磁屏蔽室加射频吸波材料组合而成,侧面和室顶敷设射频吸波材料,地板采用金属地板的导电面,模拟开阔试验场,这种屏蔽室称为半电波暗室。
电磁屏蔽半电波暗室中的测试环境是模拟开阔试验场的传播条件,因此暗室尺寸应以开阔试验场的要求为依据。其测试距离R为3m、10m。吸波材料的选择直接关系到暗室的性能,常用的吸波材料有单层铁氧体片、角锥形含碳海棉复合吸波材料和角锥形含碳苯板复合吸波材料。
2.2、全电波暗室:
电波暗室的六个内表面全部敷设射频吸波材料的称为全电波暗室,模拟自由空间。主要应用于1GHZ以上的高频辐射测试,以及辐射抗扰度测试。
2.3、电波暗室的构造图:
2.4、电波暗室的尺寸:
标准10米法电波暗室
标准966 3米法电波暗室
10米电波暗室与3米法电波暗室的区别:
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天线中心到EUT的距离不同
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标准限值不同
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测试效率不同
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建造成本差异较大
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EUT内发射天线与测量天线产生共振不同,某频点测量结果可能存在较大异。
2.5、电波暗室的技术指标要求:
电波暗室的主要性能指标:屏蔽效能、场地均匀性(FU)、归一化场地衰减(NSA)、 传输损耗(TL)、静区尺寸、谐振频率、接地阻抗、驻波比(VSWR)等。
归一化场地衰减(NSA):
场地衰减是测量用场地的一个固有参数,场地衰减与地面的不平度、地面的电参数、周围环境、收发天线之间的距离、天线类型和极化方向、收发天线端口的阻抗等息息相关。场地衰减定义为:输入到发射天线上的功率与接收天线负载上所获得的功率之比。CISPR16-1、EN50147-2、ANSI C63.4、GJB2926标准要求:在30MHz~18GHz频率范围内,当测量的垂直与水平的N S A 值在归一化场地衰减理论值的±4dB之内,则测试场地被认为是合格的。归一化场地衰减只用来表明测试场地的性能,与天线或测量仪器并没有多大的关系,是衡量测试场地性能的重要指标之一。
场地均均性(FU):
该指标是为在暗室中进行电磁辐射敏感度测量而制定的。敏感度测量需在被测设备(EUT)处产生规定的场强(3~10V/m),考察是否会引起EUT工作性能下降。由于(EUT)表面有一定范围,所以在静区地板上方0.8m高度规定了一个1.5m×1.5m的假想垂直平面,即均匀区,在这个平面中场的变化非常小,在26MHz~18GHz频率范围内,要求该区域内75%的表面上的幅值偏差应在标称值的0~+6dB范围之内。
屏蔽效能:
电波暗室的屏蔽性能用屏蔽效能来衡量。屏蔽效能是模拟干扰源置于屏蔽壳体外时,屏蔽体安装前后的电场强度、磁场强度或功率的比值。暗室屏蔽效果不仅与屏蔽材料性能有关,也与壳体上可能存在的各种不连续的形状和孔洞有关,例如屏蔽材料间的焊接缝隙、屏蔽门、暗室的通风窗。
为了提高屏蔽效能,在对屏蔽钢板焊接时,可最大限度的减少钢板的变形,保持钢板表面的平整度,保持整个壳体的电连续性。暗室的通风窗采用截止波导式通风窗,可以防止电磁能量的泄露,在安装时必须与暗室墙壁有良好的、连续的电接触。屏蔽门是暗室的主要进出口,需要经常开启,所以门缝是影响屏蔽效能的重要部位。现在一般采用指形弹片来改善门与门框的电气接触。两层以上的簧片结构,可以使门缝处的泄露达到较高屏蔽效能要求的状态。要达到较高的屏蔽效能,对焊缝、屏蔽门、通风截止波导窗设计和制造都要严格要求。
EN50147-1、GB12190对电波暗室屏蔽效能要求如下:
ü10KHz~150KHz(磁场)≧70dB
ü150KHz~1MHz≧100dB
ü1MHz~1000MHz≧110dB
ü1GHz~18GHz≧100dB
传输损耗(TL):
它是描述电波暗室在高频段特性的主要参数,实际上就是在1GHz以上的场地衰减,在测试传输损耗时金属地板也应铺设吸波材料,这时暗室可以模拟自由空间。标准CISPR16-1、EN50147-2、ANSI C63.4要求1GHz~18GHz传输损耗满足±4dB。
电波暗室性能指标与评价标准:
评价指标 |
适用频率范围 |
相关标准 |
屏蔽效能 |
9KHz~18GHz |
GB12190 |
EN50147-1 |
||
GJB2926 |
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归一化场地衰减 |
30MHz~1GHz |
ANSI C63.4 |
EN50147-1 |
||
GB9254 |
||
GB/T6113.1 |
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传输损耗 |
1GHz~18GHz |
CISPR/A/342/CD 2002 |
场均匀性 |
26MHz~1GHz |
GB/T17626.3 |
26MHz~18GHz |
IEC61000-4-3 |
2.6、电磁屏蔽室:
电磁屏蔽室是对电磁场起隔离作用的设备,按标准要求许多试验项目必须在屏蔽室内完成。它是一个由低电阻金属材料制成的封闭室体,利用电磁波在金属体表面产生反射和涡流而起到屏蔽作用。当它与大地连接后,同时起到静电屏蔽作用