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建立半電波暗室（SAC）應(yīng)注意的幾個(gè)問題（一）
在產(chǎn)品開發(fā)領(lǐng)域，電磁兼容（EMC）研究變得越來越重要。許多工程部門希望擁有自己的EMC測試環(huán)境。在EMC測試中，產(chǎn)品的輻射發(fā)射測量對測試環(huán)境和設(shè)備的要求尤為重要。輻射發(fā)射要求的環(huán)境是一個(gè)開闊場（OATS）或一個(gè)半電波暗室（SAC）。對于其他形式的EMC測試，有一個(gè)工作臺或屏蔽室也就足夠了；對輻射抗擾度測試指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，則使用全電波暗室。
本文主要討論一些關(guān)于輻射發(fā)射測試的場地設(shè)計(jì)問題。開闊場為優(yōu)選的測試場地。然而，由于日益嚴(yán)重的電磁“污染”和開闊場對氣候的依賴性，半電波暗室已成為經(jīng)濟(jì)適用的替代品。本文結(jié)合民用EMC測試標(biāo)準(zhǔn)，對用于輻射發(fā)射測試SAC的設(shè)計(jì)和建造問題作一些介紹。
1、屏蔽室 SAC是由裝有吸波材料的屏蔽室組成的。屏蔽室將內(nèi)部容間和外部的電磁環(huán)境相隔離。環(huán)境電磁波頻譜來自包括電視信號、無線電廣播、個(gè)人通訊設(shè)備以及人為環(huán)境噪聲等等。屏蔽室的作用就是使屏蔽室內(nèi)的外部騷擾強(qiáng)度明顯低于受試設(shè)備（EUT）本身所產(chǎn)生的干擾場強(qiáng)。
在SAC的屏蔽室的建造中，有兩種基本構(gòu)造方法：組合型和焊接型。組合型由墻板和使墻板連接的夾具組成。墻板可以是兩面覆蓋鍍鋅薄層的膠合板或是鍍鋅的鋼板。夾具使墻板安裝成為一個(gè)整體，并保證了墻板的導(dǎo)電連續(xù)性。同時(shí)，墊襯和高頻吸波材料常常被用于提高屏蔽效能。即使大多數(shù)制造商應(yīng)用同樣的屏蔽系統(tǒng)概念，但由于設(shè)備的各自特性差別導(dǎo)致市場上各產(chǎn)品相互之間的性能的不一致。 焊接結(jié)構(gòu)是由鋼板或銅板經(jīng)焊接而成的一個(gè)緊密的針對射頻信號的密封體。這是一項(xiàng)工藝要求精密的技術(shù)。高水平的焊接體使屏蔽效能穩(wěn)定可靠，同時(shí)高性能的屏蔽效能取決于焊縫漏洞的排除。當(dāng)然，焊接結(jié)構(gòu)的不理想因素就是造價(jià)較高。
在SAC中進(jìn)行電磁兼容測試，地板是一個(gè)重要的部分。在輻射發(fā)射測試中，EUT的一部分發(fā)射信號通過地板反射，由接收天線測量接收，就象辦公室中的實(shí)際情況一樣。模擬一塊良好的地板，要使地板具備導(dǎo)電連續(xù)性，并且表面的起伏變化要盡可能小。我們可以通過建造高架地板獲得這種效果。所謂高架地板就是用與墻壁和天花板相同的金屬材質(zhì)制成的架空地板。測量和控制的電纜、電源線、轉(zhuǎn)臺的機(jī)械部分都置于高架地板之下。高架地板根據(jù)轉(zhuǎn)臺機(jī)械部分的情況，一般高度為
為了操作的目的，屏蔽室的穿孔是需要的。穿孔需要仔細(xì)選擇，施工時(shí)要保持屏蔽室的完整性。對一個(gè)典型的SAC包括以下介紹的幾個(gè)類型的基本穿孔。
1.1通道門 顯然，至少要一個(gè)門。*常見的部件是一種凹槽接觸裝置，即單刀雙簧，門邊是單刀結(jié)構(gòu)，門框是凹槽結(jié)構(gòu)，凹槽內(nèi)有雙簧 片保持導(dǎo)電連續(xù)性；或是氣密墊，門和門框通過壓緊保證導(dǎo)電連續(xù)性。較流行且價(jià)格低廉的是旋轉(zhuǎn)門，它有一個(gè)或兩個(gè)合頁。旋轉(zhuǎn)門可以在一個(gè)或兩個(gè)合頁上安裝吸波材料，但開門后的靜空間非常小。為了彌補(bǔ)這一點(diǎn)，滑動(dòng)門也是一種選擇，它具有使用方便，價(jià)格適宜的優(yōu)勢。
1.2波導(dǎo)窗 出于空氣流動(dòng)和制冷的目的，低于截止頻率的氣流通過起到截止波導(dǎo)作用的蜂窩通風(fēng)口出入，且只有很小的壓差變化。大部分波導(dǎo)窗的工作頻率可以達(dá)到10GHz。對于更高的頻率，例如達(dá)到40GHz，就需要更**的設(shè)計(jì)。
1.3電源 安裝在屏蔽室外的電源線濾波器用于電源濾波，包括轉(zhuǎn)臺、天線桿、EUT及屏蔽室內(nèi)的相關(guān)設(shè)備。濾波器適于高電流、高電壓（400V）的交直流濾波。所參考的標(biāo)準(zhǔn)為用于電器性能考核的MIL－STD－
1.4燈 白熾燈可以安裝在室內(nèi)。通常利用高帽燈具安裝的天花板上，以獲得充足的照明，減少對吸波材料的影響。
1.5接口板 接口板也是一個(gè)截止波導(dǎo)，包括用于發(fā)射測量的射頻接口、EUT信號接口、濾波器接口、光纖引入口、防火控制電纜。光纖控制電纜用于轉(zhuǎn)臺、天線桿和CCTV系統(tǒng)。其他穿孔包括各種穿入管，如制冷用途以及進(jìn)風(fēng)、排風(fēng)的機(jī)械系統(tǒng)。
2、屏蔽效能 屏蔽室的性能是由屏蔽效能（SE）來定義的。它的意義也就是由于屏蔽室的存在而產(chǎn)生的信號衰減。目前，廣泛使用的定義SE的標(biāo)準(zhǔn)是NSA65－6(如表1)。在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中，所定義的衰減等級，已經(jīng)超過用EMC的測試要求，對其他一些應(yīng)用測試也是足夠的。在EMC的應(yīng)用中，SE是定義在一個(gè)或一些特殊頻率上的。在1GHz這個(gè)常用的頻率點(diǎn)，組合型的屏蔽效能是100dB, 而焊接型屏蔽室可以獲得120dB，的屏蔽效能。
表1 NSA 65－6屏蔽效能的性能要求
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在吸波材料安裝之前，要對屏蔽室的SE進(jìn)行測試，以確認(rèn)屏蔽室符合規(guī)定的屏蔽等級。與NSA65－6相似，目前論述屏蔽效能測試的標(biāo)準(zhǔn)還有MIL－STD－285和IEEE299－1997。在學(xué)術(shù)上，IEEE299－1997被認(rèn)為是繼寫于1956年的MIL－STD－285后，論述更為詳細(xì)，范圍更廣的一個(gè)版本。既描述了測試計(jì)劃，又有嚴(yán)格的測試位置（門、板縫及其他穿孔）。由于在穿孔附近很難保證SE，所以要格外注意穿孔附近的屏蔽的完整性。 |
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3、電磁吸波材料 電磁吸波材料安裝在屏蔽室的墻上以及天花板上，以減少表面的電磁反射。電磁輻射在入射時(shí)就被吸波材料吸收，并將部分電磁能轉(zhuǎn)化成熱能。當(dāng)然，有一些殘存的反射存在，并能會干擾測試。 |
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表2 常用寬帶EMC吸收材料 |
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在SAC中，目前有兩種廣泛應(yīng)用的寬帶電磁吸收材料，根據(jù)它們的工作機(jī)理被區(qū)分為：吸收磁場輻射的鐵氧體和吸收電場輻射的加碳泡沫?；旌闲筒馁|(zhì)由這兩種材料組成。當(dāng)然，還有一些特別的設(shè)計(jì)，但沒有被廣泛使用。表2給出一些典型吸波材料的設(shè)計(jì)以及它們的特性。泡沫型的吸波材料大多制成錐型，而混合型則制成尖劈形狀。鐵氧體貼片一般安裝在不導(dǎo)電的墻上（通常為膠合板），這樣貼片的高頻的性能得以提高。 寬帶EMC吸波材料的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過程，需要在低頻和高頻性能、尺寸和工程造價(jià)上權(quán)衡與協(xié)調(diào)。通常，制造者在設(shè)計(jì)吸波材料時(shí)常用嘗試法，通過設(shè)計(jì)，嘗試反復(fù)的過程進(jìn)行工作。為了加速設(shè)計(jì)過程，并使其經(jīng)濟(jì)，許多制造者采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，吸收材料的制造和測量姑且不用管，只需先進(jìn)設(shè)計(jì)，用計(jì)算機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。如果**的模型得以使用，大量的吸波材料的參數(shù)得以確定，無論是用大量的反復(fù)嘗試的設(shè)計(jì)方法，還是采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，都可以生產(chǎn)出上等的吸波材料。 大多廠商說明吸波材料的性能時(shí)，只考慮垂直入射的情況。這是一個(gè)優(yōu)化的數(shù)據(jù)，只與吸波材料對直接垂直入射的性能都很好。但在SAC中效慮斜射的情況比垂直更為重要。隨著入射到屏蔽室表面的波的衰減有關(guān)系。大多數(shù)吸波材料對于垂直入射的性能都很好。但在SAC中考慮斜射的情況比垂直更為重要。隨著入射角度的增加，吸波材料性能明顯降低。所以，在設(shè)計(jì)電波暗室時(shí)這是一個(gè)重要的因素。 在SAC中，吸波材料的性能不僅僅由吸波材料的基本設(shè)計(jì)性能來決定。吸波材料的安裝質(zhì)量也起著很大的作用。特別是鐵氧體，無論是否采用混合型的設(shè)計(jì)與否，都會由于安裝不當(dāng)而導(dǎo)致性能的降低。由于單個(gè)鐵氧全貼片的尺寸的限制，在兩塊挨近的貼片間存在著小氣縫。這些小氣縫如同磁阻一樣，減小了貼片之間磁能量的連續(xù)性，因此降低了吸收效果。在細(xì)心安裝的情況下，單個(gè)氣縫會小于幾十分之一毫米寬。大的氣縫會導(dǎo)致入射小的衰減有相當(dāng)大的降低，因此允許屏蔽室的墻上的某些特殊部位有較大的反射。在吸波材料和電波暗室的設(shè)計(jì)中，必須考慮所謂的氣縫效應(yīng)，因?yàn)樵趯?shí)際安裝中氣縫常常遇到。即使一個(gè)小氣縫都會降低鐵氧體貼片的性能，使實(shí)際水平低于理論水平。 吸波材料的測量是確認(rèn)它們性能的重要一環(huán)。由于SAC的低頻性能要求嚴(yán)格，吸波材料要確認(rèn)下限到30MHz的性能。從150MHz到30MHz或更低可以用同軸波導(dǎo)測量。在高頻段，可以使用其他類型波導(dǎo)（100MHz及以上）和自由空間的方式（高于800MHz）進(jìn)行測試。
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