半电波暗室静区电磁兼容测试性能分析 李保婷

发表时间:2019/3/27   来源:《基层建设》2018年第35期   作者:李保婷
[导读] 摘要:随着社会经济不断发展,各项科学技术研究势头发展迅猛,当前,影响半电波暗室静区特性的主要因素是电波暗室吸波材料层和电波暗室屏蔽层。
        江苏省计量科学研究院  210023
        摘要:随着社会经济不断发展,各项科学技术研究势头发展迅猛,当前,影响半电波暗室静区特性的主要因素是电波暗室吸波材料层和电波暗室屏蔽层。为了更好的了解电磁兼容测试出现误差的基本原因,本文将重点从电波暗室吸波材料层和电波暗室屏蔽层两方面进行分析,并在此基础上就电磁兼容测试的具体测试方法做一个探讨,以期为暗室静区电磁兼容测试提供新的发展思路。
        关键词:半电波暗室;暗室静区;性能测试;电磁兼容
        引言
        随着国内电子设备行业的迅速发展,电子设备电磁兼容性能水平受到了各界的广泛重视,高效的电磁性能测试需求量日益旺盛,电波暗室的建设数量也在与日俱增。但是当前在对半电波暗室静区电磁兼容性能进行测试时,由于研究人员自身业务水平有限,缺乏对暗室特性的基础了解,测试方法还存在着一定的不科学性,导致测试结果与实际值之间存在较大的偏差,本文将从影响电波暗室静区特性的主要影响因素着手,并对吸波材料及金属屏蔽层对反射电波的抑制作用,就如何更好的提高电磁兼容测试水平及正确评价电波暗室特性提出自己的见解,为促进电磁兼容性能测试提供参考意见。
        1、电波暗室概述
        屏蔽室、开阔场、电波暗室等是电磁兼容性能测试常用的测试场地。开阔场测试场地多以椭圆形为主,其短轴是焦距的   倍,长轴是焦距的2倍,接收天线和被测设备分别处于开阔场的两个焦点之上,通常情况下被测设备产生的电磁波通过地面反射路径和直射路径进入接受天线,因此能够产生较为准确的测试结果,但是这是较为理想的情况,在实际测试中很难找到如此理想的测试场地,特别是该项测试处于相对较为开放的测试环境中,不可避免的在测试过程中会受到外界环境的电磁噪音干扰,导致测试结果出现偏差。相比之下屏蔽室能够有效的对抗外界干扰环境,为测试提供噪音低且较为稳定的电磁环境,但是由于被测设备在屏蔽室的6个金属面产生的无规则漫射,很容易在屏蔽室形成驻波导致测量误差较大。
        电波暗室采用在屏蔽室内壁贴附吸波材料,可以有效抗击外部干扰降低电磁波内部的漫反射,其吸取了屏蔽室和开阔场测试的优点,使测试效果具有较强的稳定性及准确性,但是电波暗室建造成本相对较高,电磁兼容性能测试是受到多种因素的影响,在世界电波暗室的工程应用中,电波暗室分为全电波暗室和半电波暗室,全电波暗室是指六面均安装有吸波材料,半电波暗室是指五面装有吸波材料、地面为金属反射面。半电波暗室地面安装有金属反射面,一般只用来传导敏感度测试和发射测试。全电波暗室可以完成大功率辐射发射量及辐射敏感度测试,可以用作标准天线的校准场地。半电波暗室因其性能明显优于开阔场地,其获得了国内外相关的标准认可,成为了目前应用最为广泛的电磁兼容测试场所之一。
        国际标准化组织对与电磁兼容电波暗室性能指标有场地电压驻波比SVSWR、被测频率范围内归一化场地衰减NSA及场地均匀性FU。这三项指标由于受到屏蔽效能、工作频率、谐振频率、吸波材料特性、地面反射 、暗室静区要求、天线位置等多种因素影响,导致其测试精准度难以把握,半电波暗室的工程频率下限取决于吸收材料的长度及暗室的宽度,上限则取决于静区的最小截面积和暗室的宽度,在实际测试操作中电磁兼容性测试受多种因素影响难以实现上述的三项指标,相比之下,暗室静区静度指标及静区范围更容易进行综合控制。
        2、电波暗室静区测试的影响因素及解决措施
        国内电磁兼容测试通常是采用3米法、10米法半电波暗室,在实际测试中,很容易对半电波暗室的静区静度及空间大小进行忽视,往往由于暗室条件与工作频率不符,设备位置摆放不科学,导致测试结果与实际值之间出现严重的偏差。因此,在测试中如果可以对静区范围进行测算,推测出被测设备的合理测试范围,就能够有效的提高测试精度。


        2.1测试范围
        电波暗室中受反射干扰最小的区域我们将其称为暗室静区,其是放置天线及被测设备的最佳位置,暗室静区范围大小主要有暗室的大小、形状、工作频率、结构、吸波材料、静区精度及形状来决定。静区范围不能小于测试设备的尺寸,进行电磁兼容性能测试之前应该对静区范围及工作频率范围进行明确的规定。静区静度、静区范围与特定频率相互吻合。值得注意的是,电磁兼容性能测试其测试的精准度越高对静区静度的要求也会相应提高,当前,由于国内外测试技术还十分有限,尚未形成成熟的测试方案,但依然可以根据磁场相关理论,对测试范围进行把控。
        2.2反射特性的影响
        决定暗室性能的其中一项主要因素在于静区静度,其主要定义为直达波能量与静区反射能量总和之比,从一定程度上来说,暗室的性能的好坏是由暗室静区静度所决定的,其主要与暗室内壁所使用的吸波材料性能、屏蔽室反射路径损耗等多种因素有关。通常情况下,我们也可以将其称为反射电平,静区反射电平易与反射信号测量电压混淆。当不对被测设备的电场辐射方向性进行考虑时,影响静区静度的最主要因素在于路径损耗,路径损耗对静区静度指标有一定的影响,因此应当采取有效措施抑制反射电波能量,为了降低金属地板反射的电磁波能量,我们可以采取两种方法进行测试改进:首先增加接受天线与被测设备之间的间距降低地面反射影响,由于建设大型暗室需要极高的造价,为了更好的利用好现有暗室,所以建议采用第二种方法,即在暗室内部增加吸波材料,增加静区反射路径损耗,以提高测试效果的精准度,吸波材料的性能关系到测试误差,因此选择时要选择性能较好的吸波材料。
        2.3吸波材料的影响
        吸波材料的使用效果与入射角度有很大关系,正入射时效果最佳,随着入射角度的加大反射率逐渐降低,因此在对静区进行设计时,应当充分考虑吸波材料及入射角度。此外,入射波的极化现象也与吸波材料的反射率有很大的关系,反射率是入射角、频率、极化方式的函数,因此,静区的设置应该根据吸波材料的反射率进行综合的设计。吸波材料一般选择方锥形和尖劈形。电波可以通过几何外形的渐变过渡型实现反射电波能力的吸收。对于厚度一定的吸波材料,电磁波的反射次数越多则衰减越严重,因此,在选择静区吸波材料时,选择较密较厚的角锥吸波材料效果会更好,此方法同样适用于其他五面的吸波材料选择,可以有效提高静区静度及测试的精准度。
        2.4暗室静区测试相关注意事项
        在电磁兼容性测试中,很容易由于忽视电波暗室的静区特性而导致电磁兼容性能测试中出现一些不规范的地方,因此为了更好的提高测试效果,我们可以从以下几方面入手,对于一些常识性结论加以应用:(1)金属地面需要使用吸波材料。(2)复合吸波材料选择避免出现介质阻抗。(3)在不影响电波直射效果的前提下可以选择角锥较多、尖顶角较小、厚度较大的吸波材料。(4)测试前综合检查,包括天线尺寸、被测设备、高度、位置等。(5)明确暗室频率测试范围。(6)10米法测试精度更高。
        结束语
        综上所述,通过对暗室静区相关影响因素进行分析,测试人员可以根据相关特征制定规范的操作流程,从一定程度上保障了暗室静区电磁兼容测试性能的精度,目前,由于我国相关测量技术发展水平还十分有限,计算方法也有待完善,因此,为了更好的对电磁兼容性能测试进行综合发展,还需要相关科研人员加强自身素质建设,提高专业水平,吸收国内外先进的发展理念,进行深入化研究。
        参考文献
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        [2]黄申,周志玉. 国内外电磁兼容标准概况与测试手段简介[J]. 电子质量,2002,(10):83-87.
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        [4]王相元,朱航飞,钱鉴,等. 微波暗室吸波材料的分析和设计[J]. 微波报,2000,(4):389-398.
 
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