半電波暗室關(guān)鍵性能指標(biāo)解析

■ 文/公安部檢測中心 張慧 韓井玉

關(guān)鍵字：半電波暗室 歸一化場地衰減 場地電壓駐波比 場地均勻性 屏蔽效能

1 引言

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子產(chǎn)品的電磁兼容測試需求不斷增長，半電波暗室數(shù)量逐年增加。半電波暗室主要用于模擬開闊場，是用于輻射騷擾和輻射敏感度測量的密閉空間。為評定半電波暗室與開闊場地之間差異，需對半電波暗室的歸一化場地衰減（NSA）、場地電壓駐波比（SVSWR）、場地均勻性（FU）和電磁屏蔽效能等關(guān)鍵性能指標(biāo)進行評定。

本文對上述性能指標(biāo)分別進行介紹和原理分析，對半電波暗室的建設(shè)和使用提供更好的依據(jù)。

2 半電波暗室的結(jié)構(gòu)

目前，半電波暗室主要有3m 法半電波暗室、5m 法半電波暗室和10m 法半電波暗室。其中3m、5m 和10m代表的是輻射騷擾測試時接收天線與被測設(shè)備之間的距離。舊版國際標(biāo)準(zhǔn)中只有10m 測試距離的限值，目前新版國際標(biāo)準(zhǔn)CISPR32 中增加了5m 測試距離的限值。半電波暗室是除地面外五個面均裝有吸波材料的屏蔽室。一般半電波暗室由屏蔽殼體、鐵氧體、吸波材料和裝飾白板四部分組成。屏蔽殼體主要用于屏蔽外部電磁波，鐵氧體主要用于低頻電磁波的吸收，吸波材料主要用于高頻電磁波的吸收，裝飾白板主要用于保護吸波材料和美化半電波暗室內(nèi)部環(huán)境。

3 主要性能指標(biāo)

3.1 歸一化場地衰減

輻射騷擾測試過程中，為保證輻射騷擾測試結(jié)果的準(zhǔn)確性，接收天線在接收被測設(shè)備不同位置輻射發(fā)射場強引入的誤差越小越好，歸一化場地衰減是評價半電波暗室是否滿足上述要求的性能指標(biāo)。半電波暗室的歸一化場地衰減是半電波暗室的核心關(guān)鍵指標(biāo)，其數(shù)值的大小決定30MHz-1GHz 輻射騷擾測試的準(zhǔn)確度。按照中國合格評定國家認(rèn)可委員會發(fā)布的CNAS-CL01-A008《檢測和校準(zhǔn)實驗室能力認(rèn)可準(zhǔn)則 在電磁兼容檢測領(lǐng)域的應(yīng)用說明》要求，歸一化場地衰減應(yīng)小于等于±4dB。

在GB/T 6113.104-2016《無線電騷擾和抗擾度測量設(shè)備和測量方法規(guī)范 第1-4 部分 無線電騷擾和抗擾度測量設(shè)備 輻射騷擾測量用天線和試驗場地》和ANCI C63.4《American National standard for Methods of measurement of Radio-Noise Emissions form Low-Voltage Electrical and Electronic Equipment in the Range of 9kHz to 40GHz》等標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了歸一化場地衰減的校準(zhǔn)方法。校準(zhǔn)時需將兩副極化特性相同的天線分別放置在規(guī)定距離的測試點位和轉(zhuǎn)臺區(qū)域位置，將施加發(fā)射天線的源電壓Vi 與接收天線的電壓VR 相減得到電壓差，并將半電波暗室內(nèi)測得電壓差與開闊場測試的電壓差進行比較得到歸一化場地衰減。校準(zhǔn)過程中不斷調(diào)整發(fā)射天線和接收天線的位置，接收天線和發(fā)射天線位置的平面示意圖，如圖1 所示。圖中圓形區(qū)域為可以放置被測設(shè)備的區(qū)域，圓形區(qū)域的大小為測試的靜區(qū)，發(fā)射天線與接收天線之間的距離為測試距離。根據(jù)測試原理可知，半電波暗室歸一化場地衰減的值越小表明在測試靜區(qū)內(nèi)無線電騷擾測試的結(jié)果越準(zhǔn)確，圓形區(qū)域越大表明能測試的被測設(shè)備尺寸越大。

圖1 歸一化場地衰減測試點位圖

3.2 場地電壓駐波比

半電波暗室用于模擬開闊場地，理想情況下電磁波在自由空間中是無反射的傳播。在半電波暗室中由于受吸波材料性能和其他條件的影響，半電波暗室不能完全近似于一個無反射的自由空間。為了評價半電波暗室對電磁波的傳輸性能，采用場地電壓駐波比進行評價。按照CNAS- CL01-A008《檢測和校準(zhǔn)實驗室能力認(rèn)可準(zhǔn)則 在電磁兼容檢測領(lǐng)域的應(yīng)用說明》的要求，場地駐波比應(yīng)小于等于6dB。

根據(jù)GB/T 6113.104-2016《無線電騷擾和抗擾度測量設(shè)備和測量方法規(guī)范 第1-4 部分 無線電騷擾和抗擾度測量設(shè)備 輻射騷擾測量用天線和試驗場地》和ANCI C63.4《American National standard for Methods of measurement of Radio-Noise Emissions form Low-Voltage Electrical and Electronic Equipment in the Range of 9kHz to 40GHz》等標(biāo)準(zhǔn)中NSA 的校準(zhǔn)方法，校準(zhǔn)時將兩副天線分別放置在轉(zhuǎn)臺中心的位置和測試點位上，接收天線接收的最大電壓Vmax 與最小電壓Vmin 之比即為場地電壓駐波比。校準(zhǔn)過程中不斷調(diào)整天線的位置，發(fā)射天線位置的平面示意圖，如圖2 所示。圖中圓形區(qū)域的大小為可以放置被測設(shè)備的區(qū)域，發(fā)射天線與接收天線之間的距離為測試距離。

圖2 場地駐波比測試點位圖

3.3 場地均勻性

在進行輻射敏感度測試時，為保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性和復(fù)現(xiàn)性，發(fā)射天線在被測設(shè)備周圍應(yīng)產(chǎn)生均勻場強，場地均勻性是評價半電波暗室是否滿足上述要求的重要性能指標(biāo)。根據(jù)GB/T 17626.3-2016《電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 射頻電磁場輻射抗擾度試驗》和CNAS CL01-A008《檢測和校準(zhǔn)實驗室能力認(rèn)可準(zhǔn)則 在電磁兼容檢測領(lǐng)域的應(yīng)用說明》中的要求，應(yīng)在1.5m×1.5m 的區(qū)域內(nèi)16 個測試點的場強中至少有12 個測試點位的場強之間最大誤差應(yīng)不超過6dB，半電波暗室場地均勻區(qū)域示意圖，如圖3 所示。

圖3 場地均勻性測試點

根據(jù)GB/T 17626.3-2016 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定場地均勻性校準(zhǔn)方法，校準(zhǔn)時應(yīng)將場強探頭分別放置圖三中標(biāo)注的16個測試點位置。在每一個位置，分別在測試頻率范圍內(nèi)，不同等級調(diào)制后場強分別校準(zhǔn)，并將16 個測試點位的場強進行比較，判斷是否有12 個點位的場強之間的差值在6dB 的范圍內(nèi)。

3.4 電磁屏蔽效能

在進行輻射騷擾和輻射敏感度測試時，應(yīng)對外部電磁波隔離防止干擾影響測試結(jié)果。電磁屏蔽效能是評價半電波暗室是否滿足上述要求的性能指標(biāo)。按照中國合格評定國家認(rèn)可委員會發(fā)布的CNAS CL01-A008《檢測和校準(zhǔn)實驗室能力認(rèn)可準(zhǔn)則 在電磁兼容檢測領(lǐng)域的應(yīng)用說明》中的要求，半電波暗室的屏蔽效能應(yīng)滿足表1 的要求。

表1 半電波暗室屏蔽效能

半電波暗室的電磁屏蔽效能測試應(yīng)按照GB/T 12190《電磁屏蔽室屏蔽效能的測量方法》進行測試。測試時應(yīng)對半電波暗室的屏蔽門和半電波暗室結(jié)構(gòu)體的接縫等位置分別進行測試。測試時分別測試在沒有屏蔽體時接收天線接收的場強E1 和有屏蔽體時接收天線接收的場強E2，將兩次接收的場強進行相減得到半電波暗室的電磁屏蔽效能。

4 結(jié)語

通過上面的介紹可知，半電波暗室關(guān)鍵指標(biāo)有場地歸一化衰減、場地電壓駐波比、場地均勻性、屏蔽效能和暗室尺寸等，在建設(shè)和評價半電波暗室時需綜合考量上述指標(biāo)。