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建立半电波暗室应注意的几个问题？（二）
日期：2025-01-20 10:56
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摘要： 在SAC中，目前有两种广泛应用的宽带电磁吸收材料，根据它们的工作机理被区分为：吸收磁场辐射的铁氧体和吸收电场辐射的加碳泡沫。混合型材质由这两种材料组成。当然，还有一些特别的设计，但没有被广泛使用。表2给出一些典型吸波材料的设计以及它们的特性。泡沫型的吸波材料大多制成锥型，而混合型则制成尖劈形状。铁氧体贴片一般安装在不导电的墙上（通常为胶合板），这样贴片的高频的性能得以提高。 宽带EMC吸波材料的设计是一个复杂的过程，需要在低频和高频性能、尺寸和工程造价上权衡与协调。通常，制造者在设计吸波材料时常...
在SAC中，目前有两种广泛应用的宽带电磁吸收材料，根据它们的工作机理被区分为：吸收磁场辐射的铁氧体和吸收电场辐射的加碳泡沫。混合型材质由这两种材料组成。当然，还有一些特别的设计，但没有被广泛使用。表2给出一些典型吸波材料的设计以及它们的特性。泡沫型的吸波材料大多制成锥型，而混合型则制成尖劈形状。铁氧体贴片一般安装在不导电的墙上（通常为胶合板），这样贴片的高频的性能得以提高。 宽带EMC吸波材料的设计是一个复杂的过程，需要在低频和高频性能、尺寸和工程造价上权衡与协调。通常，制造者在设计吸波材料时常用尝试法，通过设计，尝试反复的过程进行工作。为了加速设计过程，并使其经济，许多制造者采用计算机辅助设计。用计算机辅助设计，吸收材料的制造和测量姑且不用管，只需先进设计，用计算机进行优化设计。如果**的模型得以使用，大量的吸波材料的参数得以确定，无论是用大量的反复尝试的设计方法，还是采用计算机进行辅助设计，都可以生产出上等的吸波材料。 大多厂商说明吸波材料的性能时，只考虑垂直入射的情况。这是一个优化的数据，只与吸波材料对直接垂直入射的性能都很好。但在SAC中效虑斜射的情况比垂直更为重要。随着入射到屏蔽室表面的波的衰减有关系。大多数吸波材料对于垂直入射的性能都很好。但在SAC中考虑斜射的情况比垂直更为重要。随着入射角度的增加，吸波材料性能明显降低。所以，在设计电波暗室时这是一个重要的因素。 在SAC中，吸波材料的性能不仅仅由吸波材料的基本设计性能来决定。吸波材料的安装质量也起着很大的作用。特别是铁氧体，无论是否采用混合型的设计与否，都会由于安装不当而导致性能的降低。由于单个铁氧全贴片的尺寸的限制，在两块挨近的贴片间存在着小气缝。这些小气缝如同磁阻一样，减小了贴片之间磁能量的连续性，因此降低了吸收效果。在细心安装的情况下，单个气缝会小于几十分之一毫米宽。大的气缝会导致入射小的衰减有相当大的降低，因此允许屏蔽室的墙上的某些特殊部位有较大的反射。在吸波材料和电波暗室的设计中，必须考虑所谓的气缝效应，因为在实际安装中气缝常常遇到。即使一个小气缝都会降低铁氧体贴片的性能，使实际水平低于理论水平。 吸波材料的测量是确认它们性能的重要一环。由于SAC的低频性能要求严格，吸波材料要确认下限到30MHz的性能。从150MHz到30MHz或更低可以用同轴波导测量。在高频段，可以使用其他类型波导（100MHz及以上）和自由空间的方式（高于800MHz）进行测试。
4、电波暗室设计技术 为了建造符合场地衰减要求的SAC，测量到的归一化场地衰减数值与理想开阔场（依据标准ANSIC63.4－1992）的理想值的差值应小于4dB。这项指标面临着许多挑战，特别在低频段，吸波材料的电场尺寸很小，而且电磁性能很差。所以，在电波暗室建造之前，需要用数字仿真，以确认和优化电波暗室的设计。制造者可以选择尝试方法来设计，但这会消耗许多时间和成本。数字仿真，通过与已建造的暗室的性能测量数据的修正相结合，是今天的电波暗室的设计者的一种有效的设计工具。 在工作频率范围的中段和高段，入射到吸波材料的电磁波可以被认为是平面波。在这种情况下，利用射线跟踪的方法来模拟电波暗室的性能，会得到一个可信的有关电波暗室性能的推算。而对于低频情况，平面波的假设不再有效。 对于低频范围，有关电波暗室的性能模型有两种方法：一种是对高频情况下的射线跟踪技术的模拟，另一种是对装有吸波材料的屏蔽室进行三维情况下的麦克斯韦方程的解算。在射线跟踪的情况下，由于吸波材料的低频性能以及电波暗室的尺寸，必须考虑多重反射。由于低频段的吸波材料的测试数据在任意角度入射要比垂直情况难以测量，所以数字仿真数据常被使用。要注意的是这种模拟的吸波材料性能数据与垂直入射的测量数据紧密相关，以避免在电波暗室仿真中的系统误差。在多级射线跟踪模型中，测量的10m电波暗室的性能模拟要比3m电波暗室的好，这是由于在10m电波暗室中电空间足够大，采用的吸波材料体积大，低段性能好。 由于求解三维麦克斯韦方程是一项深入细致的计算任务，所以通常使用有限元法或有限差分法。这些方法是将需要运算的空间分成离散的单元，以便使用麦克斯韦方程进行运算，对于低频段的情况，吸波材料近似为低频薄层，可以减轻计算的难度。然而，这种算法的**性很大程度依靠吸波材料模型的使用，吸波材料性能的测试和大量的数据。在理论上，这种方法比射线跟踪法**、可靠。然而，与多级射线技术相比，吸波材料的安装和电波暗室测量的限制导致实现过程中的不确定性，同时也使实际设计的精度有所限制。
5、试验室的建造 在以上的几个部分，我们对几个主要问题进行了介绍，包括SAC的设计、屏蔽效能、吸波材料和电波暗室模型。这一部分集中讨论这些方面的整体实施。 多级反射射线跟踪方法具在方便计算的优势。应用这种技术，设计者可以从众多的设计草案中选取优化设计。一个有经验的设计工程师可以通过分析整理数据来保证电波暗室的性能，而不用考虑模型化技术的固有限制。
在建造EMC测试试验室时，需要相当大的空间来容纳电波暗室和相关的设备。典型的设计尺寸如表3。除了表3给出的数据，我们还要考虑防火设施、高架地板、加固屏蔽室的使其能够负荷吸波材料的质量、保证其完整性的钢结构。
表3 半波暗室参数
在SAC以及相关设备建造结束后，要验证其性能，以证实用SAC替代理想的OATS是可行的。在民有EMC设施中，SAC性能测试依照标准ANSIC63.4－1992、CISPR22或相关标准所描述的替代场方法。这些测试程序是通过比较电波暗室与OATS的场地衰减来证实电波暗室的性能的。场地衰减是按照标准中对于替代场所描述的理论，测量位于转台上一个静止的围绕EUT的区域。这个测试程序的频率范围是根据辐射发射对EUT测试的要求确定的。在*初的验证确定后，SAC 的操作应建立在每年的验证基础上。 SAC的性能依靠许多因素，其一是吸波材料的安装。铁氧体贴片的气缝效应要格外注意，特别是在门和其他穿孔的地方，那里的吸波材料是不连续的。门、接口板和窗的安排也要小心。注意不要在吸波材料不连续的地方引起性能问题，不要出现未经处理的反射物质引起的寄生的反射和发射。另外，地板要非常平，转台周围要保证电连续性。验证电波暗室时，天线系数起着严格的作用。另外，时间久了，吸波材料、尤其是尖劈泡沫会倾斜，在性能上影响较小，但有些负面的效应。 一个重要的问题是选择吸波材料或暗室的制造者时一定要有质量控制。由于吸波材料性能是 SAC的电磁性能中*重要的因素，要注意制造商能否保证工厂里生产的每一批吸波材料的性能都是一致的。*好要有一个质量控制程序，以保证每一批吸波材料的电磁性能都在低频范围内进行严格的检测。而且，电波暗室的性能与吸波材料的安装质量相关，所以，在安装中安排有经验的人员控制质量是必须遵循的。 一般来说，EMC测试设备不仅仅是SAC。按预算和实验的需要，可以增加屏蔽的控制室和实验室，同样可增加测量抗扰度的全电波暗室和预测试电波暗室。*低限度，要有足够的空间来容纳测试设备和测试人员。
6、总结 本文谈到建造SAC中的概况，但它不能完全涉及到建造SAC的所有问题。一些重要的问题，如防火**和结构完整性都需要进一步研究。总之，建造SAC不是一项简单的任务，有大量的因素影响SAC的电磁性能能和功能。特别对于全适应电波暗室，对于3m或10m的测试距离，质量控制、设计能力和已有工作业绩都在选择电波暗室生产家方面起着重要的作用。而且，成功的操作EMC设备与测试附属设备（转台、天线杆、天线、电缆）和测量仪器的使用有关，同时，试验人员的经验也很重要。
4、电波暗室设计技术 为了建造符合场地衰减要求的SAC，测量到的归一化场地衰减数值与理想开阔场（依据标准ANSIC63.4－1992）的理想值的差值应小于4dB。这项指标面临着许多挑战，特别在低频段，吸波材料的电场尺寸很小，而且电磁性能很差。所以，在电波暗室建造之前，需要用数字仿真，以确认和优化电波暗室的设计。制造者可以选择尝试方法来设计，但这会消耗许多时间和成本。数字仿真，通过与已建造的暗室的性能测量数据的修正相结合，是今天的电波暗室的设计者的一种有效的设计工具。 在工作频率范围的中段和高段，入射到吸波材料的电磁波可以被认为是平面波。在这种情况下，利用射线跟踪的方法来模拟电波暗室的性能，会得到一个可信的有关电波暗室性能的推算。而对于低频情况，平面波的假设不再有效。 对于低频范围，有关电波暗室的性能模型有两种方法：一种是对高频情况下的射线跟踪技术的模拟，另一种是对装有吸波材料的屏蔽室进行三维情况下的麦克斯韦方程的解算。在射线跟踪的情况下，由于吸波材料的低频性能以及电波暗室的尺寸，必须考虑多重反射。由于低频段的吸波材料的测试数据在任意角度入射要比垂直情况难以测量，所以数字仿真数据常被使用。要注意的是这种模拟的吸波材料性能数据与垂直入射的测量数据紧密相关，以避免在电波暗室仿真中的系统误差。在多级射线跟踪模型中，测量的10m电波暗室的性能模拟要比3m电波暗室的好，这是由于在10m电波暗室中电空间足够大，采用的吸波材料体积大，低段性能好。 由于求解三维麦克斯韦方程是一项深入细致的计算任务，所以通常使用有限元法或有限差分法。这些方法是将需要运算的空间分成离散的单元，以便使用麦克斯韦方程进行运算，对于低频段的情况，吸波材料近似为低频薄层，可以减轻计算的难度。然而，这种算法的**性很大程度依靠吸波材料模型的使用，吸波材料性能的测试和大量的数据。在理论上，这种方法比射线跟踪法**、可靠。然而，与多级射线技术相比，吸波材料的安装和电波暗室测量的限制导致实现过程中的不确定性，同时也使实际设计的精度有所限制。
5、试验室的建造 在以上的几个部分，我们对几个主要问题进行了介绍，包括SAC的设计、屏蔽效能、吸波材料和电波暗室模型。这一部分集中讨论这些方面的整体实施。 多级反射射线跟踪方法具在方便计算的优势。应用这种技术，设计者可以从众多的设计草案中选取优化设计。一个有经验的设计工程师可以通过分析整理数据来保证电波暗室的性能，而不用考虑模型化技术的固有限制。
在建造EMC测试试验室时，需要相当大的空间来容纳电波暗室和相关的设备。典型的设计尺寸如表3。除了表3给出的数据，我们还要考虑防火设施、高架地板、加固屏蔽室的使其能够负荷吸波材料的质量、保证其完整性的钢结构。
表3 半波暗室参数
在SAC以及相关设备建造结束后，要验证其性能，以证实用SAC替代理想的OATS是可行的。在民有EMC设施中，SAC性能测试依照标准ANSIC63.4－1992、CISPR22或相关标准所描述的替代场方法。这些测试程序是通过比较电波暗室与OATS的场地衰减来证实电波暗室的性能的。场地衰减是按照标准中对于替代场所描述的理论，测量位于转台上一个静止的围绕EUT的区域。这个测试程序的频率范围是根据辐射发射对EUT测试的要求确定的。在*初的验证确定后，SAC 的操作应建立在每年的验证基础上。 SAC的性能依靠许多因素，其一是吸波材料的安装。铁氧体贴片的气缝效应要格外注意，特别是在门和其他穿孔的地方，那里的吸波材料是不连续的。门、接口板和窗的安排也要小心。注意不要在吸波材料不连续的地方引起性能问题，不要出现未经处理的反射物质引起的寄生的反射和发射。另外，地板要非常平，转台周围要保证电连续性。验证电波暗室时，天线系数起着严格的作用。另外，时间久了，吸波材料、尤其是尖劈泡沫会倾斜，在性能上影响较小，但有些负面的效应。 一个重要的问题是选择吸波材料或暗室的制造者时一定要有质量控制。由于吸波材料性能是 SAC的电磁性能中*重要的因素，要注意制造商能否保证工厂里生产的每一批吸波材料的性能都是一致的。*好要有一个质量控制程序，以保证每一批吸波材料的电磁性能都在低频范围内进行严格的检测。而且，电波暗室的性能与吸波材料的安装质量相关，所以，在安装中安排有经验的人员控制质量是必须遵循的。 一般来说，EMC测试设备不仅仅是SAC。按预算和实验的需要，可以增加屏蔽的控制室和实验室，同样可增加测量抗扰度的全电波暗室和预测试电波暗室。*低限度，要有足够的空间来容纳测试设备和测试人员。
6、总结 本文谈到建造SAC中的概况，但它不能完全涉及到建造SAC的所有问题。一些重要的问题，如防火**和结构完整性都需要进一步研究。总之，建造SAC不是一项简单的任务，有大量的因素影响SAC的电磁性能能和功能。特别对于全适应电波暗室，对于3m或10m的测试距离，质量控制、设计能力和已有工作业绩都在选择电波暗室生产家方面起着重要的作用。而且，成功的操作EMC设备与测试附属设备（转台、天线杆、天线、电缆）和测量仪器的使用有关，同时，试验人员的经验也很重要。
