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工程設計中關于電磁兼容實驗室的一些知識
日期：2024-10-19 08:08
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摘要： 什么是電磁兼容實驗室的定義——電磁兼容實驗室是為了進行電磁兼容試驗而建立的一類特殊的實驗室。首先解釋一下電磁兼容的基本概念：指電磁系統(tǒng)、分系統(tǒng)在各自的電磁環(huán)境中能正常工作而不因受到電磁干擾降低工作性能的能力。
?
對于給定的電磁系統(tǒng)或分系統(tǒng)，電磁兼容具有兩方面的含義：
(1)本系統(tǒng)或分系統(tǒng)不受其他系統(tǒng)或分系統(tǒng)的干擾而影響工作性能;
(2)本系統(tǒng)或分系統(tǒng)也不對 其他系統(tǒng)或分系統(tǒng)產生上述干擾。電磁兼容性工作可分為兩個方面,一方面是無線電管理措施,如采用頻率分配和時間分割的手段使系統(tǒng)之間不構成干擾;另...
什么是電磁兼容實驗室的定義——電磁兼容實驗室是為了進行電磁兼容試驗而建立的一類特殊的實驗室。首先解釋一下電磁兼容的基本概念：指電磁系統(tǒng)、分系統(tǒng)在各自的電磁環(huán)境中能正常工作而不因受到電磁干擾降低工作性能的能力。
?
對于給定的電磁系統(tǒng)或分系統(tǒng)，電磁兼容具有兩方面的含義：
(1)本系統(tǒng)或分系統(tǒng)不受其他系統(tǒng)或分系統(tǒng)的干擾而影響工作性能;
(2)本系統(tǒng)或分系統(tǒng)也不對 其他系統(tǒng)或分系統(tǒng)產生上述干擾。電磁兼容性工作可分為兩個方面,一方面是無線電管理措施,如采用頻率分配和時間分割的手段使系統(tǒng)之間不構成干擾;另一方面是各種技術措施,即采用屏蔽、濾波及合理的布線、接地等措施抑制干擾。為了規(guī)范電子或其他產品的電磁兼容性，需要根據相關的國際標準或者國家標準進行相關的電磁兼容試驗，而電磁兼容試驗進行的場所即是電磁兼容實驗室。完整系統(tǒng)的電磁兼容實驗室一般包括電波暗室和屏蔽室兩類 。
完整系統(tǒng)的電磁兼容實驗室一般包括電波暗室和屏蔽室兩類。
屏蔽室只是一個大鐵箱子，起到阻斷室內外的無線電信號，通俗的講，就是里面的出不去，外面的進不來，但是里面的電磁波會在內壁反射疊加。
電波暗室是在屏蔽室的基礎上，在內壁鋪設了吸波材料，模擬一個開闊場的效果，暗室比屏蔽室貴很多就是貴在暗室內貼的這些材料上面。里面的電磁波發(fā)射到內壁會被吸收，基本不會產生反射疊加的混波效應。適合測試樣品的輻射發(fā)射干擾。暗室一般分全電波暗室和半電波暗室。
對實驗環(huán)境要求不高的測試比如傳導騷擾、靜電測試、浪涌測試、雷擊測試等都是通過電源線上進行的，所以只需要在屏蔽室內進行就夠了;而對于空間輻射、空間騷擾通過空間傳播的騷擾或者是抗干擾則對空間有特殊要求，因此需要在暗室內進行，模擬空曠場地的空間。
全電波暗室、半電波暗室、開闊場，在這三種測試場地中進行的輻射試驗一般都可以認為符合電磁波在自由空間中的傳播規(guī)律。
1)全電波暗室
全電波暗室減小了外界電磁波信號對測試信號的干擾，同時電磁波吸波材料可以減小由于墻壁和天花板的反射對測試結果造成的多徑效應影響，適用于發(fā)射、靈敏度和抗擾度實驗。實際使用中，如果屏蔽體的屏蔽效能能夠達到80dB~140dB，那么對于外界環(huán)境的干擾就可以忽略不計，在全電波暗室中可以模擬自由空間的情況。同其它兩種測試場地相比，全電波暗室的地面、天花板和墻壁反射*小、受外界環(huán)境干擾*小，并且不受外界天氣的影響。它的缺點在于受成本制約，測試空間有限。
2)半電波暗室
半電波暗室與全電波暗室類似，也是一個經過屏蔽設計的六面盒體，在其內部覆蓋有電磁波吸波材料，不同之處在于半電波暗室使用導電地板，不覆蓋吸波材料。半電波暗室模擬理想的開闊場情況，即場地具有一個無限大的良好的導電地平面。在半電波暗室中，由于地面沒有覆蓋吸波材料，因此將產生反射路徑，這樣接收天線接收到的信號將是直射路徑和反射路徑信號的總和。
3)開闊場
開闊場是平坦、空曠、電導率均勻良好、無任何反射物的橢圓形或圓形試驗場地，理想的開闊場地面具有良好的導電性，面積無限大，在30MHz~1000MHz之間接收天線接收到的信號將是直射路徑和反射路徑信號的總和。但在實際應用中，雖然可以獲得良好的地面?zhèn)鲗?，但是開闊場的面積卻是有限的，因此可能造成發(fā)射天線與接收天線之間的相位差。在發(fā)射測試中，開闊場的使用和半電波暗室相同。
電磁兼容的各個測試項目都要求有特定的測試場地，其中以輻射發(fā)射和輻射抗擾度測試對場地的要求*為嚴格。由于80～1000MHz 高頻電磁場的發(fā)射與接受完全是以空間直射波與地面反射波在接收點相互迭加的理論為基礎的。場地不理想，必然帶來較大的測試誤差。
開闊試驗場是重要的電磁兼容測試場地。但由于開闊試驗場造價較高并遠離市區(qū)，使用不便;或者建在市區(qū)，背景噪聲電平大而影響EMC 測試，所以常用室內屏蔽室來替代。但是屏蔽室是一個金屬封閉體，存在大量的諧振頻率，一旦被測設備的輻射頻率和激勵方式促使屏蔽室產生諧振時，測量誤差可達20 ～ 30dB，所以需要在屏蔽室的四周墻壁和頂部上安裝吸波材料，使反射大大減弱，即電波傳播時只有直達波和地面反射波，并且其結構尺寸也以開闊試驗場的要求為依據，從而能模擬室外開闊場的測試，這就是電磁屏蔽吸波暗室，又簡稱為EMC 暗室，成了應用較普遍的EMC 測試場地。美國FCC、ANCI C63.6— 1992、IEC、CISPR 及國軍標GJB152A-97、GJB2926-97《電磁兼容性測試實驗室認可要求》等標準容許用電磁屏蔽半電波暗室替代開闊試驗場進行EMC 測試。
EMC 暗室結構通常由RF 屏蔽室、吸波材料、電源、天線、轉臺等幾部分構成：由RF 屏蔽室保證測試不受外界干擾;由吸收材料保證暗室的吸收特性;天線、轉臺保證被測物按標準要求的狀態(tài)及條件進行測試;電源系統(tǒng)保證試驗用電。RF 屏蔽門、通風波導窗、攝像機、照明燈、電源箱等輔助設備都應盡可能設計放在主反射區(qū)之外，避免任何金屬部件暴露在主反射區(qū)。
暗室的地板是電磁波唯壹的反射面。對地板的要求 是：連續(xù)平整無凹凸。不能有超過*小工作波長1/10的縫隙，以保持地板的導電連續(xù)性。暗室內接地線和電源線要靠墻腳布設，不要橫越室內，電線還應穿金屬管，并保持金屬管與地板良好搭接。為了避免電波反射影響測量誤差，人和測試控制設備不應在測試場地內。
所以一般EMC 暗室都由測試暗室和控制室構成，測試暗室內安放測試天線和被測設備，操作人員和測試控制儀器都在控制室內。如有大功率功放設備，還應建立功放室放置這些設備， 以免對周圍環(huán)境產生干擾。暗室和控制室要各自采用獨立的供電系統(tǒng)，使用不同相的電源，經過各自的濾波器，以避免控制室的干擾通過電源線進入暗室內。
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對于給定的電磁系統(tǒng)或分系統(tǒng)，電磁兼容具有兩方面的含義：
(1)本系統(tǒng)或分系統(tǒng)不受其他系統(tǒng)或分系統(tǒng)的干擾而影響工作性能;
(2)本系統(tǒng)或分系統(tǒng)也不對 其他系統(tǒng)或分系統(tǒng)產生上述干擾。電磁兼容性工作可分為兩個方面,一方面是無線電管理措施,如采用頻率分配和時間分割的手段使系統(tǒng)之間不構成干擾;另一方面是各種技術措施,即采用屏蔽、濾波及合理的布線、接地等措施抑制干擾。為了規(guī)范電子或其他產品的電磁兼容性，需要根據相關的國際標準或者國家標準進行相關的電磁兼容試驗，而電磁兼容試驗進行的場所即是電磁兼容實驗室。完整系統(tǒng)的電磁兼容實驗室一般包括電波暗室和屏蔽室兩類 。
完整系統(tǒng)的電磁兼容實驗室一般包括電波暗室和屏蔽室兩類。
屏蔽室只是一個大鐵箱子，起到阻斷室內外的無線電信號，通俗的講，就是里面的出不去，外面的進不來，但是里面的電磁波會在內壁反射疊加。
電波暗室是在屏蔽室的基礎上，在內壁鋪設了吸波材料，模擬一個開闊場的效果，暗室比屏蔽室貴很多就是貴在暗室內貼的這些材料上面。里面的電磁波發(fā)射到內壁會被吸收，基本不會產生反射疊加的混波效應。適合測試樣品的輻射發(fā)射干擾。暗室一般分全電波暗室和半電波暗室。
對實驗環(huán)境要求不高的測試比如傳導騷擾、靜電測試、浪涌測試、雷擊測試等都是通過電源線上進行的，所以只需要在屏蔽室內進行就夠了;而對于空間輻射、空間騷擾通過空間傳播的騷擾或者是抗干擾則對空間有特殊要求，因此需要在暗室內進行，模擬空曠場地的空間。
全電波暗室、半電波暗室、開闊場，在這三種測試場地中進行的輻射試驗一般都可以認為符合電磁波在自由空間中的傳播規(guī)律。
1)全電波暗室
全電波暗室減小了外界電磁波信號對測試信號的干擾，同時電磁波吸波材料可以減小由于墻壁和天花板的反射對測試結果造成的多徑效應影響，適用于發(fā)射、靈敏度和抗擾度實驗。實際使用中，如果屏蔽體的屏蔽效能能夠達到80dB~140dB，那么對于外界環(huán)境的干擾就可以忽略不計，在全電波暗室中可以模擬自由空間的情況。同其它兩種測試場地相比，全電波暗室的地面、天花板和墻壁反射*小、受外界環(huán)境干擾*小，并且不受外界天氣的影響。它的缺點在于受成本制約，測試空間有限。
2)半電波暗室
半電波暗室與全電波暗室類似，也是一個經過屏蔽設計的六面盒體，在其內部覆蓋有電磁波吸波材料，不同之處在于半電波暗室使用導電地板，不覆蓋吸波材料。半電波暗室模擬理想的開闊場情況，即場地具有一個無限大的良好的導電地平面。在半電波暗室中，由于地面沒有覆蓋吸波材料，因此將產生反射路徑，這樣接收天線接收到的信號將是直射路徑和反射路徑信號的總和。
3)開闊場
開闊場是平坦、空曠、電導率均勻良好、無任何反射物的橢圓形或圓形試驗場地，理想的開闊場地面具有良好的導電性，面積無限大，在30MHz~1000MHz之間接收天線接收到的信號將是直射路徑和反射路徑信號的總和。但在實際應用中，雖然可以獲得良好的地面?zhèn)鲗?，但是開闊場的面積卻是有限的，因此可能造成發(fā)射天線與接收天線之間的相位差。在發(fā)射測試中，開闊場的使用和半電波暗室相同。
電磁兼容的各個測試項目都要求有特定的測試場地，其中以輻射發(fā)射和輻射抗擾度測試對場地的要求*為嚴格。由于80～1000MHz 高頻電磁場的發(fā)射與接受完全是以空間直射波與地面反射波在接收點相互迭加的理論為基礎的。場地不理想，必然帶來較大的測試誤差。
開闊試驗場是重要的電磁兼容測試場地。但由于開闊試驗場造價較高并遠離市區(qū)，使用不便;或者建在市區(qū)，背景噪聲電平大而影響EMC 測試，所以常用室內屏蔽室來替代。但是屏蔽室是一個金屬封閉體，存在大量的諧振頻率，一旦被測設備的輻射頻率和激勵方式促使屏蔽室產生諧振時，測量誤差可達20 ～ 30dB，所以需要在屏蔽室的四周墻壁和頂部上安裝吸波材料，使反射大大減弱，即電波傳播時只有直達波和地面反射波，并且其結構尺寸也以開闊試驗場的要求為依據，從而能模擬室外開闊場的測試，這就是電磁屏蔽吸波暗室，又簡稱為EMC 暗室，成了應用較普遍的EMC 測試場地。美國FCC、ANCI C63.6— 1992、IEC、CISPR 及國軍標GJB152A-97、GJB2926-97《電磁兼容性測試實驗室認可要求》等標準容許用電磁屏蔽半電波暗室替代開闊試驗場進行EMC 測試。
EMC 暗室結構通常由RF 屏蔽室、吸波材料、電源、天線、轉臺等幾部分構成：由RF 屏蔽室保證測試不受外界干擾;由吸收材料保證暗室的吸收特性;天線、轉臺保證被測物按標準要求的狀態(tài)及條件進行測試;電源系統(tǒng)保證試驗用電。RF 屏蔽門、通風波導窗、攝像機、照明燈、電源箱等輔助設備都應盡可能設計放在主反射區(qū)之外，避免任何金屬部件暴露在主反射區(qū)。
暗室的地板是電磁波唯壹的反射面。對地板的要求 是：連續(xù)平整無凹凸。不能有超過*小工作波長1/10的縫隙，以保持地板的導電連續(xù)性。暗室內接地線和電源線要靠墻腳布設，不要橫越室內，電線還應穿金屬管，并保持金屬管與地板良好搭接。為了避免電波反射影響測量誤差，人和測試控制設備不應在測試場地內。
所以一般EMC 暗室都由測試暗室和控制室構成，測試暗室內安放測試天線和被測設備，操作人員和測試控制儀器都在控制室內。如有大功率功放設備，還應建立功放室放置這些設備， 以免對周圍環(huán)境產生干擾。暗室和控制室要各自采用獨立的供電系統(tǒng)，使用不同相的電源，經過各自的濾波器，以避免控制室的干擾通過電源線進入暗室內。
