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电波暗室是什么?有哪些分类和用途?

-2019-05-28-

1、电波暗室

电波暗室,是主要用于模拟开阔场,同时用于辐射无线电骚扰(EMI)和辐射敏感度(EMS)测量的密闭屏蔽室。电波暗室的尺寸和射频吸波材料的选用主要由受试设备(EUT)的外行尺寸和测试要求确定,分1m法、3m法或10m法。


2、组成结构

电波暗室主要组成结构主要为屏蔽室、和吸波材料。屏蔽室由屏蔽壳体、屏蔽门、通风波导窗及各类电源滤波器等组成。根据用户要求,屏蔽壳体可采用焊接式或拼装式结构均可。吸波材料由,工作频率范围在30MHz~1000MHz的单层铁氧体片,以及锥形含碳海绵吸波材料构成,锥形含碳海绵吸波材料是由聚氨脂泡沫塑料在碳胶溶液中渗透而成,具有较好的阻燃特性。

3、基本分类

电波暗室(anechoic chamber)通常对于辐射试验来说,测试场地分为三种,分别是全电波暗室、半电波暗室和开阔场。在这三种测试场地中进行的辐射试验一般都可以认为符合电磁波在自由空间中的传播规律。

全电波

全电波暗室减小了外界电磁波信号对测试信号的干扰,同时电磁波吸波材料可以减小由于墙壁和天花板的反射对测试结果造成的多径效应影响,适用于发射、灵敏度和抗扰度实验。实际使用中,如果屏蔽体的屏蔽效能能够达到80dB~140dB,那么对于外界环境的干扰就可以忽略不计,在全电波暗室中可以模拟自由空间的情况。同其它两种测试场地相比,全电波暗室的地面、天花板和墙壁反射最小、受外界环境干扰最小,并且不受外界天气的影响。它的缺点在于受成本制约,测试空间有限。


半电波

半电波暗室与全电波暗室类似,也是一个经过屏蔽设计的六面盒体,在其内部覆盖有电磁波吸波材料,不同之处在于半电波暗室使用导电地板,不覆盖吸波材料。半电波暗室模拟理想的开阔场情况,即场地具有一个无限大的良好的导电地平面。在半电波暗室中,由于地面没有覆盖吸波材料,因此将产生反射路径,这样接收天线接收到的信号将是直射路径和反射路径信号的总和。


开阔场(open area test, OAT)

典型的开阔场是平坦、空旷、电导率均匀良好、无任何反射物的椭圆形或圆形试验场地,理想的开阔场地面具有良好的导电性,面积无限大,在30MHz~1000MHz之间接收天线接收到的信号将是直射路径和反射路径信号的总和。但在实际应用中,虽然可以获得良好的地面传导率,但是开阔场的面积却是有限的,因此可能造成发射天线与接收天线之间的相位差。在发射测试中,开阔场的使用和半电波暗室相同。


4、性能指标

频率范围:30MHz~18GHz;

(一)吸波材料反射损耗:30MHz~18GHz≥15dB;

(吸波材料采用复合吸波材料,即锥形含碳海绵吸波材料粘贴在铁氧体上)

(二)屏蔽室屏蔽性能

微波:1GHz~10GHz≥100dB;10GHz~18GHz≥90dB;

电波暗室的测试方法一般按GB12190-90标准进行;

(三)归一化场地衰减±4dB,场均匀性0~6dB,符合GJB2926-97标准。


5、主要用途

电波暗室用于模拟开阔场。同时用于辐射无线电骚扰(EMI)和辐射敏感度(EMS)测量,电波暗室的尺寸和射频吸波材料的选用主要由受试设备(EUT)的外行尺寸和测试要求确定,分1m法、3m法或10m法。

6、影响因素

影响其性能指标的因素主要包括:暗室参数、天线测量的误差以及其他误差等。

微波暗室的电性能指标主要由静区的特征来表征。静区的特性又以静区的大小、静区内的最大反射电平、交叉极化度、场均匀性、路径损耗、固有雷达截面、工作频率范围等指标来描述。

影响暗室性能指标的因素是多元化的,也是很复杂的,在利用光线发射法和能量物理法则对暗室性能进行仿真计算时,需要考虑电波的传输去耦,极化去耦,标准天线的方向图因素,吸收材料本身的垂直入射性能和斜入射性能,多次反射等影响。但在实际的工程设计过程中,往往以吸收材料的性能作为暗室性能的关键决定因素。

1)交叉极化度:由于暗室结构的不严格对称、吸收材料对各种极化波吸收的不一致性以及暗室测试系统等因素使电波在暗室传播过程中产生极化不纯的现象。如果待测试天线与发射天线的极化面正交和平行时,所测试场强之比小于-25dB,就认为交叉极化度满足要求。

2)多路径损耗:路径损耗不均匀会使电磁波的极化面旋转,如果以来波方向旋转待测试天线,接收信号的起伏不超过±0.25 dB,就可忽略多路径损耗。

3)场均匀性:在暗室静区,沿轴移动待测试天线,要求起伏不超±2dB;在静区的截面上,横向和上下移动待测天线,要求接收信号起伏不超过±0.25 dB。

7、天线测量的误差

有限测试距离所引起的误差

设待测的是平面天线,接收的来波沿其主波束的轴向。若测试距离大小,由待测天线之不同部位所接受的场不能相同,因此具有平方根律相位差。若待测天线恰位于源天线远场区的边界2D2/λ,其口径边缘与相位中心的场存在22.5度的相位差。若测试距离加倍,在相位差减半。


对于测量中等旁瓣电平的天线,距离2D2/λ通常已经足够,测出的增益约偏小0.06dB.测试距离缩短会使测量误差迅速增大,旁瓣会与主波束合并成肩台式,甚至合为一体。。通常0.25 dB的锥销使测出的增益降低约为0.1 dB,并造成近旁瓣的些许误差。

反射

直射波受从周围物体反射的干涉,在测试区域形成场的变化,由于该波波程差作为位置的函数而迅速变化,使起伏的长度属于波长的数量级。例如比直射波低20 dB的反射波,可引起-0.92~+0.83 dB的功率误差,具体取决于两种之间的差异;相位测量的误差范围为±5.7°。但若反射波的场比直射波低40dB,则侧出的幅度与相位分别仅有±0.09与±0.6°的误差。

反射在低旁瓣的测量中特别有害,一项很小的反射通过主瓣耦合到待测天线,可以完全掩盖住耦合到旁瓣的直射波,如果相耦合的直射和反射波强度相等,则测出的旁瓣电平会抬高6 dB左右,或者在测得的波瓣图中成为零点。


其他

低频时与电抗近场的耦合可能比较显著,测量天线的对准误差,其他干扰信号,测试电缆所引起的误差等。