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电波暗室

发布时间:2019年07月04日

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电波暗室

 

    电波暗室( anechoic chamber)又称电波消声室,或电波无反射室,通常简称EMC暗室或半电波暗室。它有两种结构形式:电磁屏蔽半电波暗室( electromagnetic shielded semi-ane choic chamber)和微波电波暗室( microwave anechoic chamber,又称全电波暗室)。

    半电波暗室五面贴吸波材料,主要模拟开阔试验场地,即电波传播时只有真射波和地反射波。开阔试验场EMC测试可全部采用电磁屏蔽半电波暗室替代进行,包括电磁辐射骚扰测量和电磁辐射敏感度测量。主要性能指标用归一化场地衰减NSA和测试面场均匀性来衡量。半电波暗室频率从十几兆赫兹到微波段。

    微波电波暗室六面购吸波材料,模拟自电空间传播环境。而且可以不带屏蔽,将吸波材料粘贴于木质墙壁,甚至建筑物的普通墙壁和天花板上。

    从使用目的看,半电波暗室主要用于电磁兼容测量,微波电波暗室主要用于微波天线系统的指标测量。暗室性能用静区尺寸大小、反射电平(静度)、固有雷达截面、交叉极化度等参数表示。

    1.半电波暗室的结构设计

    半电波暗室的结构设计包括暗室尺寸的确定、吸波材料的选择和布置、地板和电源等内容。

    和开阔试验场一样,电波暗室测试空间的长度为2R,宽为√3R。高度应为上半个椭圆的短轴高度√3R/2加上发射源的高度,发射天线的最大高度为2m,所以暗室高度应为√3R/2+2。进行3m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4m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0.25m。因此,3m法测试空间高度约7m。10m法所需测试空间比较大,测试时接收天线高度要求在2~6m范围内改变。

    2.吸波材料的选择

    吸波料对入射电波的反射率越小,其吸波性能越好。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,尖劈越长,频率越高,反射率越小。通常根据测量误差要求来确定材料的反射率,然后再确定吸波材料的类型。日前暗室中所采用的吸波材料大致分为三种类型。

    半电波暗室是在铁氧体的基础上内贴吸波材料。由于吸波材料太长,既占空间,又易变形,因此将角锥状吸波材料粘贴在双层铁氧体砖上构成复合吸波材料。双层铁氧体砖由一层铁氧体和一层特殊介质材料构成,此材料起阻抗过渡的作用。铁氧体片的应用可以补偿吸波材料低频端的性能,使角锥形吸波材料长度缩短至lm以内,大大增加半电波暗室的测试空间。

单层铁氧体片直接将铁氧体片粘贴于暗室墙壁及天花板上,微波暗室地板也贴,工作频率范围30~1000MHz。国外生产铁氧体片的主要厂家有韩国TODAISD生产的ISU5.2型铁氧体砖。图1为ISU5.2铁氧体砖外形图。其电气特性和物理特性如表2所示。图3所示为ISU5.2的反射损耗频响曲线。最小反射损耗大于-10dB;最大反射损耗可达-35dB。


 

图1  ISU5.2铁氧体砖外形图

图片1铁氧体砖外形图

 

表2  ISU5.2型铁氧体砖物理电气特性

 图片2

    

图3 FT-100铁氧体片的反射耗频响特性

 图片3铁氧体砖物理电气

 

在铁氧体的基础上再固定层角锥形吸波材料,可以改善电波暗室的高频吸波特性。角锥形吸              波材料分为两类。第一类为角锥形含碳海绵复合吸波材料,如图4(a)所示,由聚氨酯类泡沫塑料在碳胶溶液中渗透而成,具频率/有较好的阻燃特性。吸波材料通常设计成角锥状或楔形,使其传输

阻抗尽可能接近于周围空气介质的阻抗。角锥长度与欲吸收的电磁波频率有关。频率越低,则角锥长度越长,通常应大于或等于最低吸收频率的四分之一波长,30MHz时可达2.5m。

 

图4 吸波材料

 

    角锥形含碳海绵吸波材料的缺点为:颜色蓝黑,吸收光线,导致暗室内灯光昏暗,不够明
亮;重量偏重,且易掉粉尘,对空气循环、过滤系统要求较高
    第二类为角锥形含碳苯板复合吸波材料,如图1.6.5(c)所示,由数块含碳苯板拼接而
成,粘贴于铁氧体砖上。含碳苯板为加入碳粉(或碳纤维)和阻燃剂制成的灰黑色泡沫塑料板,
具有良好的吸波特性和阻燃特性,且质轻不易变形。在拼组而成的尖锥顶部有一突台,可将
块配套的白色泡沫塑料板戴在突台上,使得电波暗室就像贴白色瓷砖的房间一样美观、明亮
而且粉尘被隔离在白色苯板与墙壁之间的尖劈空隙内,并可以被抽掉,避免进入测试空间。

     3.吸波材料的布置

    发射天线发出的电波经各金属反射面反射到接收天线处,可以认为是发射天线对各金属面的镜像天线辐射空间波直达接收天线。理论分析与实践证明:电波传播时起主导作用的费涅尔空间区,是一个以镜像天线和接收天线为焦点的旋转椭球体。此椭球与金属面相交的截面是个椭圆,称实效反射区。该区的中心位置、椭圆的长轴短轴均可由公式计算。在主反射区内,应粘贴吸波性能较好的材料。门通风波导窗、监视器、照明灯电源箱等辅助设备都应尽可能设计放在主反射区之外,并覆盖铁氧体吸波材料。避免任何金属部件暴露在主反射区。

    4.地板和电源

    暗室的地板是电磁波唯一的反射面,应平整无凸凹。焊缝高度不得超过1mm。平面不平度应小于3mm/2m,不能有超过最小工作波长1/10的缝隙,以便保持地板的导电连续性。

    接地线和电源线要靠墙脚布设,不要横越室内。电线还应穿金属管,并保持金属管与地板良好搭接。

    暗室和控制室分别要采用独立的供电系统,使用不同相的电源,经过各自的滤波器,以避免控制室的骚扰通过电源线进入暗室内。

    5.半电波暗室测试面场均匀性的测试

    在完成暗室屏蔽壳体的建造后,应按GB/T12190-1990进行屏蔽效能的测试。在粘贴吸波材料后,则应进行归一化场地衰减和测试面场均匀性的测试。

进行电磁辐射敏感度测量时,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EUT区域内规定了一个1.5m×1.5m的垂直平面,要求该平面上场强均匀。可将该面均匀划分16个点,如图5中区域所示。然后按图11.6.7所示布置,用各向同性探头测量每个点的场强,取数值最接近的12个值,剔除另外4个。12个值中,最大和最小的差值小于6dB,则认为该测试面场是均匀的,可以进行电磁辐射敏感度的检测

 

 

图5  辐射场均匀性测试示意图

 

图片5

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