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继续回到电磁兼容的课堂

我们讲第27讲

电磁兼容的测试场地

作为电磁兼容测试来说

它的场地应该满足一些什么要求呢

我们来看看这样一个图

左边是骚扰源

右边是敏感设备

骚扰源的电磁场可以直射达到敏感设备

另外它还会通过地面的反射到达敏感设备

也就是说

骚扰源到敏感设备包括两个途径

是空间的直射和地面的反射

第一种测试场地是

完全模拟这种原理的开阔测试场

在30到1000MHz

高频电磁场的发射与接收

完全是以空间直射波与地面反射波

在接收点相互迭加的理论为基础的

试验场设有转台和天线的升降杆

便于全方位的辐射发射及天线的升降测试

这是中国计量院楼顶上的开阔测试场

开阔试验场

它的测试区是一个椭圆形的区域

它的长度是2R

宽度是√3R

天线到设备的距离是R

椭圆形开阔试验场的尺寸的大小

应该与所要求的测试有关

电磁设备辐射干扰测试包括

3m法 10m法和30m法

3m法是指R等于3

30m法的尺寸就达到了60m×52m

10m法的尺寸达到了20m×18m

第二个测试场地是半电波暗室

首先我们来看看什么是电波暗室

电波暗室可在10kHz~18GHz的频段上

隔离外部的电磁波

并且吸收内部待测体对外的辐射

产生纯净的电磁环境

电波暗室主要由微波屏蔽壳

铁氧体吸波体

天线塔 转台 波导通风口

滤波器和控制器

以及电视监视系统等构成

半电波暗室它是模拟开阔试验场

它五面贴吸波材料

电波传播时

只有直射波和地面反射波

完全满足电磁兼容测试的要求

它的性能由归一化场地衰减NSA

和测试面场均匀性来衡量

与半电波暗室对应有全电波暗室

也就是微波电波暗室

微波段电磁兼容测试时

六面贴吸波材料

模拟自由空间的传播环境

用于微波天线系统的指标测量

它的性能用静区尺寸大小 反射电平

固有雷达截面 交叉极化度等参数来衡量

半电波暗室的尺寸有3m法 5m法和10m法

对于大型设备

一般采用10m法暗室来进行测试

3m法测试时

接收天线高度要求在1~4米范围内变化

如果采用垂直极化天线

还要在4米上

加天线上半部尺寸和天线端

与暗室顶部吸波材料尖端间的距离0.25米

3m法测试的空间高度大概是7米

因此一般的半电波暗室的测试空间的长度为2R

宽度为√3R

它的高度为√3R/2+2

电波暗室的性能测试包括

屏蔽体的屏蔽效能测试

当屏蔽体建造完成后

再没有贴吸波材料之前来进行测试

其次是归一化场地衰减NSA

在整个暗室建成以后来进行测量

NSA的值与标准开阔场测试的理论值的误差

应该在±4dB之间

还有场均匀性的测试

在转台位置附近

这是一个1.5×1.5平方米的垂直平面上

均匀分布的16个点

保证其中75%的点的电场均匀即可

电波暗室在墙上面贴了吸波材料

吸波材料是由角锥形含碳海绵复合吸波材料构成

它采用聚酯胺的泡沫塑料

在碳胶溶液中渗透而形成

角椎的长度大于或等于

最低的吸收频率的1/4的波长

在30兆赫的时候达到了2.5米

泡沫尖劈型吸波材料的反射率

与尖劈长度和使用频率有关

尖劈俞长它的频率越高反射率俞小

因此音频的长度决定了半电波暗室的最低频率

另外在尖劈的下面还要贴一层铁氧体

铁氧体片用于补偿吸波材料低频端的性能

使角锥形的吸波材料长度可以缩短至1米以内

最小到0.41米

这是一些铁氧体吸波体的照片

这是高频吸波体的照片

也就是吸波的尖劈的照片

这里给出了一个电波暗室的结构

电波暗室除了上面的测量腔体之外

下面还有其它的结构

如在转台下面有转动的装置

当测试时转动来测试不同的方位

另外地下还有天线的升降机构

支撑电波暗室的还有两个室

一个是功率放大器

另外一个是测量室

各种测试仪器布置在这样一个测量室里面

电波暗室它设计的一个关键就是屏蔽门

屏蔽门的设计直接关系到暗室性能的优劣

这里给出的一些常见的门的设计结构

另外刚才说过

暗室还有内部的转台

这是一些内部转台的结构

还有不同形式的射频滤波器

测试电缆 电源线进入屏蔽室之前

都要加装滤波器

另外还有一个CCTV系统

高性能的摄像机构成的监视系统

来监视暗室内的情况

这个图给出了不同形式的的电波暗室

一些大型的电波暗室

可以对飞机来进行电磁兼容测试

电波暗室和开阔场

都是对一些大型的物体进行电磁兼容测试的场地

如果我们对一些很小的物体进行电磁兼容测试

像手机 电子手表等

我们就没有必要在一个大的腔体里来测试

科学家们发明了不同结构的小的测试的腔体

一个叫TEM室

或者叫横电磁波室

它的原理就是在一个金色的腔内

在中间布置一个金属板

然后金属板和腔体的金属屏蔽之间

形成了一个稳定的恒电磁波

TEM室只能在一个方向施加电磁场

后来有科学家发明了3D的TEM室

也就是说

我们可以从三个方向来同时施加电磁场

来对一些设备进行电磁兼容测试

TEM室是对称的结构

为了扩展它的测试的空间

又出现了ATEM小室

也就是非对称的TEM小室

它把一边的空间定量压缩

把另外一边的空间把它扩大

这样的话就可以

对一些稍微大型的物体进行电磁兼容测试

如果物体再大一些

像一些计算机

那我们就可以采用GTEM室

GTEM室是由变形的矩形同轴线构成

它的主段呈正方形或矩形

两端逐渐减小

它的主段及两边逐渐减小的过渡段

均具有50欧的阻抗特性

从而保证了传输室内处处的阻抗匹配

另外为了改善它的屏蔽效果

在端部还加了吸波材料

这是一个GTEM小室的截面上的一个

横向电场均匀性的分布

GTEM小室它的工作频率

从几kHz到几GHz

它的试验空间较大

与使用的频率也没有矛盾

这是一些GTEM小室的图片

最后一个测试场地是屏蔽室

屏蔽室是由金属包围起来的

一个独立的电磁空间

防止外接电磁场干扰内部的设备

同时也可以防止内部有害的电磁波

干扰屏蔽室外部

一般采用钢板和镀锌钢板构成

它有单层的结构 双层的结构或者多层的结构

屏蔽室的设计中一个关键的问题

就是要避免固有谐振频率的问题

某些频率的电磁波在内部会形成一个谐振现象

这是我们需要避开的

另外屏蔽室的门也是一个关键的因素

一般采用刀型的弹性接触门结构

包括了单刀的结构和双刀的结构

以上就是电磁兼容测试场地的介绍

谢谢各位同学