10米法電波暗室與3米法暗室的區(qū)別？如何選擇暗室進(jìn)行租用？

解答：電波暗室(anechoic chamber)通常對(duì)于輻射試驗(yàn)來(lái)說，測(cè)試場(chǎng)地分為三種，分別是全電波暗室、半電波暗室和開闊場(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。

一般來(lái)說，針對(duì)醫(yī)療器械，都是首選10m法暗室，還有韓國(guó)KC認(rèn)證，也是要10m暗室的。而其他的一些檢測(cè)或者認(rèn)證項(xiàng)目，可以參考3m法暗室。

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、天花板和墻壁反射最小、受外界環(huán)境干擾最小，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。

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。

開闊場(chǎng)

開闊場(chǎng)(open area test, OAT)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，開闊場(chǎng)的使用和半電波暗室相同。

暗室有哪些要求?

暗室是模擬開闊場(chǎng)而進(jìn)行EMC測(cè)量，并提供一個(gè)電磁背景干凈、場(chǎng)均勻性好的一個(gè)測(cè)量場(chǎng)地。暗室使用頻率一般在9KHz~40GHz左右。我們先來(lái)看看3米法電波暗室&10米法電波暗室兩個(gè)場(chǎng)地都有哪些共同的指標(biāo)要求;

其中為滿足30MHz~40GHz的歸一化場(chǎng)地衰減規(guī)則，通常暗室需采用鐵氧體片和滲碳泡沫角錐或空心角錐復(fù)合型又或者加聚氨酯泡沫尖劈吸波材料的寬帶吸波材料。

1)尖劈:

吸波材料電磁波吸收效果通常適用于450MHz以上，耐高溫、高場(chǎng)強(qiáng)。

2)鐵氧體:

鐵氧體電磁波吸收效果在1GHz以下，最佳在500MHz以下。

首先我們來(lái)看一下兩個(gè)暗室的區(qū)別:

從上表中我們可以看出10米法電波暗室較3米法電波暗室從各個(gè)指標(biāo)上看10米法的一個(gè)很明顯的優(yōu)勢(shì)就是電波暗室結(jié)構(gòu)更“大”，轉(zhuǎn)臺(tái)直徑更“大”，承重能力更“大”，接收天線方向更“智能”，測(cè)試靜區(qū)范圍更“大”，在低頻時(shí)的測(cè)試誤差更“小”。

下面我們分析一下上述內(nèi)容對(duì)于我們被測(cè)試樣品的影響在哪里?

1)樣品的尺寸:更大結(jié)構(gòu)的電波暗室及轉(zhuǎn)臺(tái)直徑及靜區(qū)面積(啥是靜區(qū)?莫急，且看后面分解)可以容納更大尺寸的樣品。

2)樣品的重量:更大的轉(zhuǎn)臺(tái)承重可以承擔(dān)大噸位的重量級(jí)樣品。

3)樣品的頻率:因?yàn)闇y(cè)試在遠(yuǎn)場(chǎng)(啥是遠(yuǎn)場(chǎng)?莫急，且看后面分解)的條件下其測(cè)試的結(jié)果才更準(zhǔn)確。而近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)的區(qū)別又和當(dāng)前測(cè)試距離下被測(cè)頻率所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)有關(guān)。所以10米法電波暗室可以準(zhǔn)確的測(cè)試出更低的工作主頻。

所以，現(xiàn)在我們總結(jié)一下10米相對(duì)3米電波暗室的優(yōu)點(diǎn):

1.轉(zhuǎn)臺(tái)直徑大，承重能力強(qiáng)，可以測(cè)量更重的樣品。樣品超過1噸，就請(qǐng)選擇10米法電波暗室。

2.靜區(qū)更大，可以測(cè)量外觀更大的樣品。樣品直徑超過1.5米，就請(qǐng)選擇10米法電波暗室。

3.誤差更小，數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，更具權(quán)威。注意:現(xiàn)在很多國(guó)家或地區(qū)在1GHz以下的輻射騷擾數(shù)據(jù)已經(jīng)不接受3m法電波暗室的測(cè)試結(jié)果。即輻射騷擾的測(cè)試頻率小于1GHz，就請(qǐng)選擇10米法電波暗室。

增加科普1:

靜區(qū)是暗室性能的最重要指標(biāo)之一。暗室靜區(qū)是指電波暗室室內(nèi)受反射等干擾最弱的區(qū)域，也是放置被測(cè)設(shè)備和接收天線(發(fā)射天線)最佳的位置。

暗室靜區(qū)大小與暗室形狀、大小、結(jié)構(gòu)、工作頻率、所用吸波材料的電性能、靜區(qū)所要求靜度等有關(guān)。一般而言3m法電波暗室最大只能設(shè)計(jì)2m(2m直徑)測(cè)試靜區(qū)，而10米電波暗室可以設(shè)計(jì)到3m或更大。

2m直徑的圓柱內(nèi)最大只能切1.5m長(zhǎng)寬的長(zhǎng)方體出來(lái)，因此大于1.5m的被測(cè)物，會(huì)超出靜區(qū)范圍使得測(cè)量不準(zhǔn)確，必須使用擁有更大的靜區(qū)的電波暗室進(jìn)行測(cè)試

增加科普2:

近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)的影響:

簡(jiǎn)單粗暴的公式:當(dāng)測(cè)試距離r＞λ/2π達(dá)到遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試條件， r＜λ/2π 為近場(chǎng)測(cè)試條件。

1)對(duì)于近場(chǎng):電場(chǎng)和磁場(chǎng)方向無(wú)規(guī)律

場(chǎng)源是高電壓小電流的源近場(chǎng)主要為電場(chǎng)。因?yàn)镋∝1/r3,H ∝1/r2,隨距離增加電場(chǎng)磁場(chǎng)都會(huì)變小，但波阻抗變大

場(chǎng)源是高電流小電壓的源近場(chǎng)主要為磁場(chǎng)。因?yàn)镋∝1/r2,H ∝1/r3,隨距離增加電場(chǎng)磁場(chǎng)都會(huì)變小，但波阻抗變小

2)對(duì)于遠(yuǎn)場(chǎng):電場(chǎng)和磁場(chǎng)方向垂直

E∝1/r , H∝1/r,隨距離增加電場(chǎng)磁場(chǎng)都會(huì)變小，但波阻抗Z=E/H=120π=377(Ω)恒定

其中遠(yuǎn)場(chǎng)是平面波，比較容易分析和測(cè)量，只需測(cè)量出電場(chǎng)就能算出磁場(chǎng)，反之亦然。近場(chǎng)比較復(fù)雜，電場(chǎng)和磁場(chǎng)沒有特定關(guān)系，需要分別測(cè)量，同時(shí)近場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)和1/r3, 1/r2有關(guān)，所以位置的微小變化會(huì)引起較大的測(cè)量誤差，測(cè)量的重復(fù)性差，無(wú)法保證測(cè)試的一致性。

在可能的場(chǎng)合下，應(yīng)在遠(yuǎn)場(chǎng)條件下進(jìn)行測(cè)量，遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)可以由下列條件來(lái)確定:

測(cè)量距離d選擇為:

a) d≥λ/2π≈λ/6，在此距離Z=120π=377Ω，電場(chǎng)分量與磁場(chǎng)分量正交。測(cè)量誤差約3dB

d≥λ,測(cè)量誤差0.5dB

EMC實(shí)驗(yàn)室配置的主要附屬設(shè)備

1、暗室的基本設(shè)施和設(shè)備

1)、屏蔽殼體一間:內(nèi)部尺寸為20m長(zhǎng)×12m寬×8m高，采用美國(guó)拼裝式工藝建造，保證屏蔽效能的同時(shí)，也能保證屏蔽室的堅(jiān)固耐用，并可以整體搬遷或擴(kuò)建。

2)、屏蔽門:全開尺寸2.5m*2.5m，手動(dòng)、電動(dòng)或氣動(dòng)開啟。

3)、波導(dǎo)通風(fēng)口:8個(gè)，尺寸為300mm*300mm。

4)、電氣系統(tǒng):300瓦鹵素?zé)?盞，220V/單相/插座，380V/3相/插座。

5)、電源濾波器:用于EUT、照明、天線塔、轉(zhuǎn)臺(tái)CCTV系統(tǒng)的電源濾波器，可增加電話濾波器、網(wǎng)絡(luò)濾波器等。220VAC/50Hz/單相/2*30A一臺(tái)符合MIL-STD-220A標(biāo)準(zhǔn)，在10MHz~10GHz頻率范圍內(nèi)，插入損失100dB，同時(shí)滿足UL1283標(biāo)準(zhǔn)。

6)、接頭及接頭扳:用于連接控制室的設(shè)備，裝設(shè)于高架地板之下。300mm*300mm接頭扳2個(gè)，有N型接頭，BNC型接頭，SMA型接頭。

7)、高架地板:最大承重2000kg，地板面裝有3個(gè)接頭扳，高架地板下有兩個(gè)配線管道，連接接頭扳到地面接頭扳。

8)、暗室內(nèi)部四面墻和天花板貼滿鐵氧體瓦，鐵氧體瓦上面再以velcro叉型粘扣帶與魔鬼氈貼微波吸收材料，在鏡面菲涅爾區(qū)貼上微波吸收材料。地面之吸波材料采用活動(dòng)式設(shè)計(jì)，以滿足抗干擾(EMS)測(cè)試。

9)、CCTV:影像及控制需以光纖傳輸，配彩色PAL機(jī)型?？赡?00V/M場(chǎng)強(qiáng)，(DC-18MHz頻率范圍)6mm固定攝像機(jī)及腳架一支?？赡?00V/M場(chǎng)強(qiáng)，廣角境頭，焦距、遠(yuǎn)近、光圈大小及上下左右可調(diào)整的攝像機(jī)。攝像機(jī)控制器一臺(tái)，它通過光纖與攝像機(jī)連結(jié)，控制攝像頭上下左右移動(dòng)，變焦、聚焦。17英寸彩色監(jiān)示器一套。

2、EMC暗室量測(cè)系統(tǒng)

1)、待測(cè)物轉(zhuǎn)臺(tái)

尺寸:直徑3米

材質(zhì):金屬結(jié)構(gòu)、金屬臺(tái)面

載重:2000kg

控制:電驅(qū)動(dòng)、定位及轉(zhuǎn)速由室外遙控

旋轉(zhuǎn)角度:順時(shí)針及逆時(shí)針各可旋轉(zhuǎn)360度，定位誤差優(yōu)于±10

轉(zhuǎn)臺(tái)全是光纖控制，避免引入電磁干擾

2)、天線架(天線升降塔):

材質(zhì):FRP

尺寸:高6.3米，垂直調(diào)控距離優(yōu)于1.0-6.0米萬(wàn)用天線夾具及收線機(jī)

控制:控制器以光纖遙控天線架具有氣動(dòng)極向變換位置光纖傳輸

3)、雙通道控制器一臺(tái):控制轉(zhuǎn)臺(tái)和天線架移動(dòng)

4)、EMI測(cè)試軟件一套

暗室吸波材料通常是用鐵氧體加聚氨酯泡沫尖劈吸波材料組成的復(fù)合材料，鐵氧體用于1GHz以下，最佳在500MHz以下;聚氨酯泡沫尖劈吸波材料通常適用于450MHz以上，耐高溫、高場(chǎng)強(qiáng)。

為滿足30MHz~18GHz的歸一化場(chǎng)地衰減要求，通常暗室需采用鐵氧體片與滲碳泡沫角錐或空心角錐復(fù)合型的寬帶吸波材料。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，對(duì)于10m法暗室，為滿足歸一化場(chǎng)地衰減偏差≤±4dB要求，吸波材料在30~1000MHz垂直入射時(shí)反射系數(shù)應(yīng)小于-20dB，45°入射角時(shí)小于-15dB。對(duì)于1~40GHz 頻率范圍，吸波材料垂直入射及45°角入射的反射系數(shù)也應(yīng)不高于上述數(shù)值。

關(guān)于復(fù)合型寬帶吸波材料，要注意以下兩點(diǎn):

a)與鐵氧體片組合的滲碳聚氨酯泡沫角錐，其含碳量不同于單獨(dú)使用的角錐，對(duì)于這點(diǎn)，國(guó)內(nèi)在早期研制復(fù)合型吸波材料時(shí)并不清楚，而是沿用常規(guī)的角錐吸波材料的含碳量配方。

b)復(fù)合型吸波材料與屏蔽室之間宜加一層膠合板。根據(jù)國(guó)外文獻(xiàn)報(bào)道，增加這層電介質(zhì)(膠合板)對(duì)改善反射系數(shù)是有益的。

EMC暗室與微波暗室的區(qū)別

沒有下面的鐵氧體和膠合板的暗室一般是用來(lái)測(cè)試天線的微波暗室，這個(gè)EMC暗室不一樣，EMC暗室必須要有鐵氧體

1、EMC暗室模擬開闊場(chǎng)，也就是說五個(gè)面是沒有任何障礙物，所以EMC暗室五個(gè)面要粘貼吸波材料，吸收電磁波，防止反射;而微波暗室是模擬自由空間，因此六個(gè)面都要粘貼吸波材料;

2、測(cè)試原理不一樣，EMC測(cè)試接收能量是通過空間直射和地面反射疊加值，而微波暗室是直接發(fā)射接收到的值。

審核編輯黃宇