电波暗室的设计及校准测试.doc

电波暗室的设计及校准测试 paper,thecaseofdesignandmeasurementforanechoicchamberinNIMisintroduced Keywords normalizedsiteattenuati0n(NSA);fielduniformity(FU);absorbermaterial 1引言 在电磁兼容领域,辐射骚扰测试场地主要有开阔场 和电波暗室.为了满足规范化条件,通常对测试场地提 出严格的要求.不同的场地有不同的缺点与问题,在辐 射测量中,场地引起的测量不确定度往往可能大于仪表 引起的不确定度.多年来,测量场地一直是人们关注的 热点问题. 2电波暗室的工作原理 电波暗室(AnechoicChamber)X称电波消声室,或电 波无反射室.有两种结构形式:电磁屏蔽半波暗室 (ElectromagneticShieldedSemi—AnechoicChamber)和微 波电波暗室(MicrowaveAnechoicChamber),又称全电波 暗室. 由于开阔试验场远离市区,使用不便,或者建在 市区,背景噪声电平大而影响EMC测试,于是模拟开 阔试验场的电磁屏蔽半波暗室成了应用较普遍的 EMC测试场地.美国FCC,日本VCCI以及IEC,CISPR 等标准都容许用电磁屏蔽半电波暗室替代开阔试验场进 行EMC测试. 电波暗室是一个大体积的无反射的金属体,其功能 主要为两方面,其一为具有完全屏蔽的金属外壳,用来屏 蔽外面的电磁场,使得内部不存在各种电磁波的干扰;其 二是在内部屏蔽体上全部安装能吸收电磁波的吸波材 料,以便在壳体内部形成无反射的区域,相对于电磁波来 讲,可以称为暗室.为了达到无反射区的均匀,各向同性 的电磁场分布,需要优化设计电波暗室系统,包括:屏蔽 室的优化尺寸,吸波材料的性能和形状,屏蔽门的位置 等.这就要求在设计和建造暗室之前进行仿真计算,同 时对仿真模型进行优化. 本文按照计量院施工场所的尺寸设计了所建的电波 暗室.为了充分利用现有设备和场地,仿真设计目标为: 建立的电波暗室要求最高可用频率为18GHz,场地归一 化衰减性能应满足±3.0dB,电场均匀性满足0-6dB的要 求.随后按照仿真设计方案建造了电波暗室. 3电波暗室设计与性能分析 电波暗室的设计是依据标准开阔场地的要求,很多 电磁兼容测试标准中都对开阔场地有描述,在ANSIC 63.4—2002,CISPR16—1993和GB9254--1998中,规定了 开阔试验场的构造特征.它是一个平坦的,空旷的,电导 率均匀良好的,无任何反射物的椭圆形试验场地.其长轴 是两焦点距离的2倍;短轴是焦距的\/3倍.发射天线 (或被试设备)与接收天线分别置于椭圆的两焦点上,如 图1所示. 目前,在众多电磁兼容性标准中,对电子设备辐射干 扰的测试及对开阔试验场的校验,均在3m法,10m法 和30m法情况下进行.因此,椭圆形开阔试验场尺寸的 大小与所要满足的试验有关.如需满足30m法试验,则 场地应为60mx52m;如只要满足10m法试验,则场地 椭同形试验场的边界 图1椭圆形测试场地与天线布置 只须20mxl8m就可以了. 为了与实际建造的电波暗室保持一致性,仿真模型 尺寸根据即将建造的电波暗室的尺寸确定.仿真模型包 含了材料的特性,发射天线的实际模型以及搅拌桨的模 型等重要参数.本文的计算模型非常接近实际情况. (1)电波暗室的屏蔽体 屏蔽室是一个用金属材料制成的大型六面体房间. 其四壁和天花板,地板均采用金属材料f如铜网,钢板或 铜箔等)制造.由于金属板(网)对入射电磁波的吸收损耗, 界面反射损耗和板中内部反射损耗,而使屏蔽室产生屏 蔽的作用.设计的电波暗室长为23m,宽为19m,高为 11.4m.屏蔽室金属壁的材料是镀锌钢板,取其电导率 盯=1.72x10S/m,厚度为2.5mm.在仿真模型中,忽略了 门的位置和效应,因此,这个模型中整个屏蔽体是一个密 封的金属长方体. (2)暗室的材料 在EMC的测试中,场地是检测中的主要部分之一, EMC的各个测试项目都要求有特定的测试场地,测试场 地影响测试结果.半电波暗室的结构设计包含暗室尺寸 的确定,吸波材料的选择和布置,地板和电源等内容. 鉴于半电波暗室中的测试环境是要模拟开阔试验场 的传播条件,因此暗室尺寸应以开阔试验场的要求为依 据:测试距离R为3m,10m等,测试空间的长度为2R, 宽应为,/R.高度应考虑为上半个椭园的短轴高度 ,/3R/2加上发射源的高度.由于今后要对半电波暗 室进行归一化场地衰减的测试和评定,要求发射天线 的最大高度为2m,所以暗室高度应考虑为,/3/5/2+2. 进行10m法测试时,接收天线的高度要求在1～4m范 围内改变;如采用垂直极化天线,还应在4