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工程設(shè)計(jì)中關(guān)于電磁兼容實(shí)驗(yàn)室的一些知識(shí)
日期：2025-04-28 11:39
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摘要： 什么是電磁兼容實(shí)驗(yàn)室的定義——電磁兼容實(shí)驗(yàn)室是為了進(jìn)行電磁兼容試驗(yàn)而建立的一類特殊的實(shí)驗(yàn)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(duì)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(duì) 其他系統(tǒng)或分系統(tǒng)產(chǎn)生上述干擾。電磁兼容性工作可分為兩個(gè)方面,一方面是無(wú)線電管理措施,如采用頻率分配和時(shí)間分割的手段使系統(tǒng)之間不構(gòu)成干擾;另...
什么是電磁兼容實(shí)驗(yàn)室的定義——電磁兼容實(shí)驗(yàn)室是為了進(jìn)行電磁兼容試驗(yàn)而建立的一類特殊的實(shí)驗(yàn)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。
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對(duì)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(duì) 其他系統(tǒng)或分系統(tǒng)產(chǎn)生上述干擾。電磁兼容性工作可分為兩個(gè)方面,一方面是無(wú)線電管理措施,如采用頻率分配和時(shí)間分割的手段使系統(tǒng)之間不構(gòu)成干擾;另一方面是各種技術(shù)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(chǎn)品的電磁兼容性，需要根據(jù)相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)或者國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相關(guān)的電磁兼容試驗(yàn)，而電磁兼容試驗(yàn)進(jìn)行的場(chǎng)所即是電磁兼容實(shí)驗(yàn)室。完整系統(tǒng)的電磁兼容實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室一般包括電波暗室和屏蔽室兩類。
屏蔽室只是一個(gè)大鐵箱子，起到阻斷室內(nèi)外的無(wú)線電信號(hào)，通俗的講，就是里面的出不去，外面的進(jìn)不來(lái)，但是里面的電磁波會(huì)在內(nèi)壁反射疊加。
電波暗室是在屏蔽室的基礎(chǔ)上，在內(nèi)壁鋪設(shè)了吸波材料，模擬一個(gè)開(kāi)闊場(chǎng)的效果，暗室比屏蔽室貴很多就是貴在暗室內(nèi)貼的這些材料上面。里面的電磁波發(fā)射到內(nèi)壁會(huì)被吸收，基本不會(huì)產(chǎn)生反射疊加的混波效應(yīng)。適合測(cè)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(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求不高的測(cè)試比如傳導(dǎo)騷擾、靜電測(cè)試、浪涌測(cè)試、雷擊測(cè)試等都是通過(guò)電源線上進(jìn)行的，所以只需要在屏蔽室內(nèi)進(jìn)行就夠了;而對(duì)于空間輻射、空間騷擾通過(guò)空間傳播的騷擾或者是抗干擾則對(duì)空間有特殊要求，因此需要在暗室內(nèi)進(jìn)行，模擬空曠場(chǎng)地的空間。
全電波暗室、半電波暗室、開(kāi)闊場(chǎng)，在這三種測(cè)試場(chǎng)地中進(jìn)行的輻射試驗(yàn)一般都可以認(rèn)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(hào)對(duì)測(cè)試信號(hào)的干擾，同時(shí)電磁波吸波材料可以減小由于墻壁和天花板的反射對(duì)測(cè)試結(jié)果造成的多徑效應(yīng)影響，適用于發(fā)射、靈敏度和抗擾度實(shí)驗(yàn)。實(shí)際使用中，如果屏蔽體的屏蔽效能能夠達(dá)到80dB~140dB，那么對(duì)于外界環(huán)境的干擾就可以忽略不計(jì)，在全電波暗室中可以模擬自由空間的情況。同其它兩種測(cè)試場(chǎng)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(diǎn)在于受成本制約，測(cè)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(gè)經(jīng)過(guò)屏蔽設(shè)計(jì)的六面盒體，在其內(nèi)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(dǎo)電地板，不覆蓋吸波材料。半電波暗室模擬理想的開(kāi)闊場(chǎng)情況，即場(chǎng)地具有一個(gè)無(wú)限大的良好的導(dǎo)電地平面。在半電波暗室中，由于地面沒(méi)有覆蓋吸波材料，因此將產(chǎn)生反射路徑，這樣接收天線接收到的信號(hào)將是直射路徑和反射路徑信號(hào)的總和。
3)開(kāi)闊場(chǎng)
開(kāi)闊場(chǎng)是平坦、空曠、電導(dǎo)率均勻良好、無(wú)任何反射物的橢圓形或圓形試驗(yàn)場(chǎng)地，理想的開(kāi)闊場(chǎng)地面具有良好的導(dǎo)電性，面積無(wú)限大，在30MHz~1000MHz之間接收天線接收到的信號(hào)將是直射路徑和反射路徑信號(hào)的總和。但在實(shí)際應(yīng)用中，雖然可以獲得良好的地面?zhèn)鲗?dǎo)率，但是開(kāi)闊場(chǎng)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(cè)試中，開(kāi)闊場(chǎng)的使用和半電波暗室相同。
電磁兼容的各個(gè)測(cè)試項(xiàng)目都要求有特定的測(cè)試場(chǎng)地，其中以輻射發(fā)射和輻射抗擾度測(cè)試對(duì)場(chǎng)地的要求*為嚴(yán)格。由于80～1000MHz 高頻電磁場(chǎng)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(diǎn)相互迭加的理論為基礎(chǔ)的。場(chǎng)地不理想，必然帶來(lái)較大的測(cè)試誤差。
開(kāi)闊試驗(yàn)場(chǎng)是重要的電磁兼容測(cè)試場(chǎng)地。但由于開(kāi)闊試驗(yàn)場(chǎng)造價(jià)較高并遠(yuǎn)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(cè)試，所以常用室內(nèi)屏蔽室來(lái)替代。但是屏蔽室是一個(gè)金屬封閉體，存在大量的諧振頻率，一旦被測(cè)設(shè)備的輻射頻率和激勵(lì)方式促使屏蔽室產(chǎn)生諧振時(shí)，測(cè)量誤差可達(dá)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(shí)只有直達(dá)波和地面反射波，并且其結(jié)構(gòu)尺寸也以開(kāi)闊試驗(yàn)場(chǎng)的要求為依據(jù)，從而能模擬室外開(kāi)闊場(chǎng)的測(cè)試，這就是電磁屏蔽吸波暗室，又簡(jiǎn)稱為EMC 暗室，成了應(yīng)用較普遍的EMC 測(cè)試場(chǎng)地。美國(guó)FCC、ANCI C63.6— 1992、IEC、CISPR 及國(guó)軍標(biāo)GJB152A-97、GJB2926-97《電磁兼容性測(cè)試實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可要求》等標(biāo)準(zhǔn)容許用電磁屏蔽半電波暗室替代開(kāi)闊試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行EMC 測(cè)試。
EMC 暗室結(jié)構(gòu)通常由RF 屏蔽室、吸波材料、電源、天線、轉(zhuǎn)臺(tái)等幾部分構(gòu)成：由RF 屏蔽室保證測(cè)試不受外界干擾;由吸收材料保證暗室的吸收特性;天線、轉(zhuǎn)臺(tái)保證被測(cè)物按標(biāo)準(zhǔn)要求的狀態(tài)及條件進(jìn)行測(cè)試;電源系統(tǒng)保證試驗(yàn)用電。RF 屏蔽門、通風(fēng)波導(dǎo)窗、攝像機(jī)、照明燈、電源箱等輔助設(shè)備都應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)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(duì)地板的要求 是：連續(xù)平整無(wú)凹凸。不能有超過(guò)*小工作波長(zhǎng)1/10的縫隙，以保持地板的導(dǎo)電連續(xù)性。暗室內(nèi)接地線和電源線要靠墻腳布設(shè)，不要橫越室內(nèi)，電線還應(yīng)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(cè)量誤差，人和測(cè)試控制設(shè)備不應(yīng)在測(cè)試場(chǎng)地內(nèi)。
所以一般EMC 暗室都由測(cè)試暗室和控制室構(gòu)成，測(cè)試暗室內(nèi)安放測(cè)試天線和被測(cè)設(shè)備，操作人員和測(cè)試控制儀器都在控制室內(nèi)。如有大功率功放設(shè)備，還應(yīng)建立功放室放置這些設(shè)備， 以免對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生干擾。暗室和控制室要各自采用獨(dú)立的供電系統(tǒng)，使用不同相的電源，經(jīng)過(guò)各自的濾波器，以避免控制室的干擾通過(guò)電源線進(jìn)入暗室內(nèi)。
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對(duì)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(duì) 其他系統(tǒng)或分系統(tǒng)產(chǎn)生上述干擾。電磁兼容性工作可分為兩個(gè)方面,一方面是無(wú)線電管理措施,如采用頻率分配和時(shí)間分割的手段使系統(tǒng)之間不構(gòu)成干擾;另一方面是各種技術(shù)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(chǎn)品的電磁兼容性，需要根據(jù)相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)或者國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相關(guān)的電磁兼容試驗(yàn)，而電磁兼容試驗(yàn)進(jìn)行的場(chǎng)所即是電磁兼容實(shí)驗(yàn)室。完整系統(tǒng)的電磁兼容實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室一般包括電波暗室和屏蔽室兩類。
屏蔽室只是一個(gè)大鐵箱子，起到阻斷室內(nèi)外的無(wú)線電信號(hào)，通俗的講，就是里面的出不去，外面的進(jìn)不來(lái)，但是里面的電磁波會(huì)在內(nèi)壁反射疊加。
電波暗室是在屏蔽室的基礎(chǔ)上，在內(nèi)壁鋪設(shè)了吸波材料，模擬一個(gè)開(kāi)闊場(chǎng)的效果，暗室比屏蔽室貴很多就是貴在暗室內(nèi)貼的這些材料上面。里面的電磁波發(fā)射到內(nèi)壁會(huì)被吸收，基本不會(huì)產(chǎn)生反射疊加的混波效應(yīng)。適合測(cè)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(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求不高的測(cè)試比如傳導(dǎo)騷擾、靜電測(cè)試、浪涌測(cè)試、雷擊測(cè)試等都是通過(guò)電源線上進(jìn)行的，所以只需要在屏蔽室內(nèi)進(jìn)行就夠了;而對(duì)于空間輻射、空間騷擾通過(guò)空間傳播的騷擾或者是抗干擾則對(duì)空間有特殊要求，因此需要在暗室內(nèi)進(jìn)行，模擬空曠場(chǎng)地的空間。
全電波暗室、半電波暗室、開(kāi)闊場(chǎng)，在這三種測(cè)試場(chǎng)地中進(jìn)行的輻射試驗(yàn)一般都可以認(rèn)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(hào)對(duì)測(cè)試信號(hào)的干擾，同時(shí)電磁波吸波材料可以減小由于墻壁和天花板的反射對(duì)測(cè)試結(jié)果造成的多徑效應(yīng)影響，適用于發(fā)射、靈敏度和抗擾度實(shí)驗(yàn)。實(shí)際使用中，如果屏蔽體的屏蔽效能能夠達(dá)到80dB~140dB，那么對(duì)于外界環(huán)境的干擾就可以忽略不計(jì)，在全電波暗室中可以模擬自由空間的情況。同其它兩種測(cè)試場(chǎng)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(diǎn)在于受成本制約，測(cè)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(gè)經(jīng)過(guò)屏蔽設(shè)計(jì)的六面盒體，在其內(nèi)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(dǎo)電地板，不覆蓋吸波材料。半電波暗室模擬理想的開(kāi)闊場(chǎng)情況，即場(chǎng)地具有一個(gè)無(wú)限大的良好的導(dǎo)電地平面。在半電波暗室中，由于地面沒(méi)有覆蓋吸波材料，因此將產(chǎn)生反射路徑，這樣接收天線接收到的信號(hào)將是直射路徑和反射路徑信號(hào)的總和。
3)開(kāi)闊場(chǎng)
開(kāi)闊場(chǎng)是平坦、空曠、電導(dǎo)率均勻良好、無(wú)任何反射物的橢圓形或圓形試驗(yàn)場(chǎng)地，理想的開(kāi)闊場(chǎng)地面具有良好的導(dǎo)電性，面積無(wú)限大，在30MHz~1000MHz之間接收天線接收到的信號(hào)將是直射路徑和反射路徑信號(hào)的總和。但在實(shí)際應(yīng)用中，雖然可以獲得良好的地面?zhèn)鲗?dǎo)率，但是開(kāi)闊場(chǎng)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(cè)試中，開(kāi)闊場(chǎng)的使用和半電波暗室相同。
電磁兼容的各個(gè)測(cè)試項(xiàng)目都要求有特定的測(cè)試場(chǎng)地，其中以輻射發(fā)射和輻射抗擾度測(cè)試對(duì)場(chǎng)地的要求*為嚴(yán)格。由于80～1000MHz 高頻電磁場(chǎng)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(diǎn)相互迭加的理論為基礎(chǔ)的。場(chǎng)地不理想，必然帶來(lái)較大的測(cè)試誤差。
開(kāi)闊試驗(yàn)場(chǎng)是重要的電磁兼容測(cè)試場(chǎng)地。但由于開(kāi)闊試驗(yàn)場(chǎng)造價(jià)較高并遠(yuǎn)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(cè)試，所以常用室內(nèi)屏蔽室來(lái)替代。但是屏蔽室是一個(gè)金屬封閉體，存在大量的諧振頻率，一旦被測(cè)設(shè)備的輻射頻率和激勵(lì)方式促使屏蔽室產(chǎn)生諧振時(shí)，測(cè)量誤差可達(dá)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(shí)只有直達(dá)波和地面反射波，并且其結(jié)構(gòu)尺寸也以開(kāi)闊試驗(yàn)場(chǎng)的要求為依據(jù)，從而能模擬室外開(kāi)闊場(chǎng)的測(cè)試，這就是電磁屏蔽吸波暗室，又簡(jiǎn)稱為EMC 暗室，成了應(yīng)用較普遍的EMC 測(cè)試場(chǎng)地。美國(guó)FCC、ANCI C63.6— 1992、IEC、CISPR 及國(guó)軍標(biāo)GJB152A-97、GJB2926-97《電磁兼容性測(cè)試實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可要求》等標(biāo)準(zhǔn)容許用電磁屏蔽半電波暗室替代開(kāi)闊試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行EMC 測(cè)試。
EMC 暗室結(jié)構(gòu)通常由RF 屏蔽室、吸波材料、電源、天線、轉(zhuǎn)臺(tái)等幾部分構(gòu)成：由RF 屏蔽室保證測(cè)試不受外界干擾;由吸收材料保證暗室的吸收特性;天線、轉(zhuǎn)臺(tái)保證被測(cè)物按標(biāo)準(zhǔn)要求的狀態(tài)及條件進(jìn)行測(cè)試;電源系統(tǒng)保證試驗(yàn)用電。RF 屏蔽門、通風(fēng)波導(dǎo)窗、攝像機(jī)、照明燈、電源箱等輔助設(shè)備都應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)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(duì)地板的要求 是：連續(xù)平整無(wú)凹凸。不能有超過(guò)*小工作波長(zhǎng)1/10的縫隙，以保持地板的導(dǎo)電連續(xù)性。暗室內(nèi)接地線和電源線要靠墻腳布設(shè)，不要橫越室內(nèi)，電線還應(yīng)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(cè)量誤差，人和測(cè)試控制設(shè)備不應(yīng)在測(cè)試場(chǎng)地內(nèi)。
所以一般EMC 暗室都由測(cè)試暗室和控制室構(gòu)成，測(cè)試暗室內(nèi)安放測(cè)試天線和被測(cè)設(shè)備，操作人員和測(cè)試控制儀器都在控制室內(nèi)。如有大功率功放設(shè)備，還應(yīng)建立功放室放置這些設(shè)備， 以免對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生干擾。暗室和控制室要各自采用獨(dú)立的供電系統(tǒng)，使用不同相的電源，經(jīng)過(guò)各自的濾波器，以避免控制室的干擾通過(guò)電源線進(jìn)入暗室內(nèi)。
