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建立半電波暗室(SAC)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題(二)
4、電波暗室設(shè)計(jì)技術(shù) 為了建造符合場(chǎng)地衰減要求的SAC,測(cè)量到的歸一化場(chǎng)地衰減數(shù)值與理想開(kāi)闊場(chǎng)(依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ANSIC63.4-1992)的理想值的差值應(yīng)小于4dB。這項(xiàng)指標(biāo)面臨著許多挑戰(zhàn),特別在低頻段,吸波材料的電場(chǎng)尺寸很小,而且電磁性能很差。所以,在電波暗室建造之前,需要用數(shù)字仿真,以確認(rèn)和優(yōu)化電波暗室的設(shè)計(jì)。制造者可以選擇嘗試方法來(lái)設(shè)計(jì),但這會(huì)消耗許多時(shí)間和成本。數(shù)字仿真,通過(guò)與已建造的暗室的性能測(cè)量數(shù)據(jù)的修正相結(jié)合,是今天的電波暗室的設(shè)計(jì)者的一種有效的設(shè)計(jì)工具。 在工作頻率范圍的中段和高段,入射到吸波材料的電磁波可以被認(rèn)為是平面波。在這種情況下,利用射線跟蹤的方法來(lái)模擬電波暗室的性能,會(huì)得到一個(gè)可信的有關(guān)電波暗室性能的推算。而對(duì)于低頻情況,平面波的假設(shè)不再有效。 對(duì)于低頻范圍,有關(guān)電波暗室的性能模型有兩種方法:一種是對(duì)高頻情況下的射線跟蹤技術(shù)的模擬,另一種是對(duì)裝有吸波材料的屏蔽室進(jìn)行三維情況下的麥克斯韋方程的解算。在射線跟蹤的情況下,由于吸波材料的低頻性能以及電波暗室的尺寸,必須考慮多重反射。由于低頻段的吸波材料的測(cè)試數(shù)據(jù)在任意角度入射要比垂直情況難以測(cè)量,所以數(shù)字仿真數(shù)據(jù)常被使用。要注意的是這種模擬的吸波材料性能數(shù)據(jù)與垂直入射的測(cè)量數(shù)據(jù)緊密相關(guān),以避免在電波暗室仿真中的系統(tǒng)誤差。在多級(jí)射線跟蹤模型中,測(cè)量的10m電波暗室的性能模擬要比3m電波暗室的好,這是由于在10m電波暗室中電空間足夠大,采用的吸波材料體積大,低段性能好。 由于求解三維麥克斯韋方程是一項(xiàng)深入細(xì)致的計(jì)算任務(wù),所以通常使用有限元法或有限差分法。這些方法是將需要運(yùn)算的空間分成離散的單元,以便使用麥克斯韋方程進(jìn)行運(yùn)算,對(duì)于低頻段的情況,吸波材料近似為低頻薄層,可以減輕計(jì)算的難度。然而,這種算法的**性很大程度依靠吸波材料模型的使用,吸波材料性能的測(cè)試和大量的數(shù)據(jù)。在理論上,這種方法比射線跟蹤法**、可靠。然而,與多級(jí)射線技術(shù)相比,吸波材料的安裝和電波暗室測(cè)量的限制導(dǎo)致實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的不確定性,同時(shí)也使實(shí)際設(shè)計(jì)的精度有所限制。
5、試驗(yàn)室的建造 在以上的幾個(gè)部分,我們對(duì)幾個(gè)主要問(wèn)題進(jìn)行了介紹,包括SAC的設(shè)計(jì)、屏蔽效能、吸波材料和電波暗室模型。這一部分集中討論這些方面的整體實(shí)施。 多級(jí)反射射線跟蹤方法具在方便計(jì)算的優(yōu)勢(shì)。應(yīng)用這種技術(shù),設(shè)計(jì)者可以從眾多的設(shè)計(jì)草案中選取優(yōu)化設(shè)計(jì)。一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)工程師可以通過(guò)分析整理數(shù)據(jù)來(lái)保證電波暗室的性能,而不用考慮模型化技術(shù)的固有限制。 |
在建造EMC測(cè)試試驗(yàn)室時(shí),需要相當(dāng)大的空間來(lái)容納電波暗室和相關(guān)的設(shè)備。典型的設(shè)計(jì)尺寸如表3。除了表3給出的數(shù)據(jù),我們還要考慮防火設(shè)施、高架地板、加固屏蔽室的使其能夠負(fù)荷吸波材料的質(zhì)量、保證其完整性的鋼結(jié)構(gòu)。 |
表3 半波暗室參數(shù) |
在SAC以及相關(guān)設(shè)備建造結(jié)束后,要驗(yàn)證其性能,以證實(shí)用SAC替代理想的OATS是可行的。在民有EMC設(shè)施中,SAC性能測(cè)試依照標(biāo)準(zhǔn)ANSIC63.4-1992、CISPR22或相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)所描述的替代場(chǎng)方法。這些測(cè)試程序是通過(guò)比較電波暗室與OATS的場(chǎng)地衰減來(lái)證實(shí)電波暗室的性能的。場(chǎng)地衰減是按照標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于替代場(chǎng)所描述的理論,測(cè)量位于轉(zhuǎn)臺(tái)上一個(gè)靜止的圍繞EUT的區(qū)域。這個(gè)測(cè)試程序的頻率范圍是根據(jù)輻射發(fā)射對(duì)EUT測(cè)試的要求確定的。在*初的驗(yàn)證確定后,SAC 的操作應(yīng)建立在每年的驗(yàn)證基礎(chǔ)上。 SAC的性能依靠許多因素,其一是吸波材料的安裝。鐵氧體貼片的氣縫效應(yīng)要格外注意,特別是在門和其他穿孔的地方,那里的吸波材料是不連續(xù)的。門、接口板和窗的安排也要小心。注意不要在吸波材料不連續(xù)的地方引起性能問(wèn)題,不要出現(xiàn)未經(jīng)處理的反射物質(zhì)引起的寄生的反射和發(fā)射。另外,地板要非常平,轉(zhuǎn)臺(tái)周圍要保證電連續(xù)性。驗(yàn)證電波暗室時(shí),天線系數(shù)起著嚴(yán)格的作用。另外,時(shí)間久了,吸波材料、尤其是尖劈泡沫會(huì)傾斜,在性能上影響較小,但有些負(fù)面的效應(yīng)。 一個(gè)重要的問(wèn)題是選擇吸波材料或暗室的制造者時(shí)一定要有質(zhì)量控制。由于吸波材料性能是 SAC的電磁性能中*重要的因素,要注意制造商能否保證工廠里生產(chǎn)的每一批吸波材料的性能都是一致的。*好要有一個(gè)質(zhì)量控制程序,以保證每一批吸波材料的電磁性能都在低頻范圍內(nèi)進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)。而且,電波暗室的性能與吸波材料的安裝質(zhì)量相關(guān),所以,在安裝中安排有經(jīng)驗(yàn)的人員控制質(zhì)量是必須遵循的。 一般來(lái)說(shuō),EMC測(cè)試設(shè)備不僅僅是SAC。按預(yù)算和實(shí)驗(yàn)的需要,可以增加屏蔽的控制室和實(shí)驗(yàn)室,同樣可增加測(cè)量抗擾度的全電波暗室和預(yù)測(cè)試電波暗室。*低限度,要有足夠的空間來(lái)容納測(cè)試設(shè)備和測(cè)試人員。 |
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6、總結(jié) 本文談到建造SAC中的概況,但它不能完全涉及到建造SAC的所有問(wèn)題。一些重要的問(wèn)題,如防火**和結(jié)構(gòu)完整性都需要進(jìn)一步研究??傊?,建造SAC不是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的任務(wù),有大量的因素影響SAC的電磁性能能和功能。特別對(duì)于全適應(yīng)電波暗室,對(duì)于3m或10m的測(cè)試距離,質(zhì)量控制、設(shè)計(jì)能力和已有工作業(yè)績(jī)都在選擇電波暗室生產(chǎn)家方面起著重要的作用。而且,成功的操作EMC設(shè)備與測(cè)試附屬設(shè)備(轉(zhuǎn)臺(tái)、天線桿、天線、電纜)和測(cè)量?jī)x器的使用有關(guān),同時(shí),試驗(yàn)人員的經(jīng)驗(yàn)也很重要。 |