EMC實驗室的建設(shè)設(shè)計方案

EMC實驗室的建設(shè)設(shè)計方案首先，在方案設(shè)計中，參考測試的標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合被測物的特點，制定擬建EMC實驗室的功能框圖。功能框圖主要是定位實驗室的架構(gòu)。它主要由模擬自由空間的開闊試驗場（OATS）、半電波暗室（SAR）等組成，對設(shè)備和分系統(tǒng)的電磁兼容性進(jìn)行定量測試。1、開闊試驗場（OATS）開闊試驗場是一個平坦、空曠、電導(dǎo)率均勻良好、無任何反射物的橢圓形試驗場地，其長軸是兩焦點的2倍，短軸是焦距的√3倍。發(fā)射天線(或受試設(shè)備)與接收天線分別置于橢圓的兩焦點上（圖）。OATS宜選在電磁環(huán)境干凈的地方。試驗場應(yīng)設(shè)有轉(zhuǎn)臺及天線升降桿，便于全方位的輻射發(fā)射及天線升降測試。此外，還應(yīng)有單獨分隔的接地系統(tǒng)和避雷系統(tǒng)，通常采用單點接地。另外，在開闊試驗場還必須配置一臺電磁屏蔽車。它作為工廠的系統(tǒng)級EMC流動測試站，是開闊場的主要配套設(shè)施。2、半電波暗室1）電波暗室的性能預(yù)測為了模擬開闊場的條件，電磁兼容性試驗采用半電波暗室，在建設(shè)之前對其進(jìn)行性能預(yù)測是很重要的。最精確的預(yù)測方法是數(shù)值計算法和計算機(jī)數(shù)字仿真技術(shù)，將各種電磁干擾特性傳輸函數(shù)和敏感度特性用數(shù)字模型編制成程序，然后根據(jù)預(yù)測對象的具體狀態(tài)，運行預(yù)測程序來獲得潛在的電磁干擾計算結(jié)果。但是其實現(xiàn)過程復(fù)雜，實現(xiàn)周期長，且對計算機(jī)資源的需求巨大。射線預(yù)測法則是一種分析暗室性能的簡單方法。評價電波暗室性能的一個重要指標(biāo)是NSA（即歸一化場地衰減），主要采用ANSIC63.4-1992及CISPR22-1997所規(guī)定的測試方案進(jìn)行。標(biāo)準(zhǔn)要求發(fā)射天線在五個地面位置、兩種高度、兩種極化狀態(tài)下進(jìn)行20組測量。對于3米法暗室，接收天線要在1～4米間掃描并記下最大值。測量所得NSA數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，如果偏差在±4dB之內(nèi)，說明該暗室中的測試可以與開闊場的測試等價。射線預(yù)測法是在已知暗室的尺寸、吸波材料的布置以及收發(fā)天線的位置之后，按照NSA的測試過程，利用幾何光學(xué)法的理論來計算接收點在各種狀態(tài)下的場強(qiáng)值，找出接收天線在1～4米間所計算出的場強(qiáng)最大值，并將其轉(zhuǎn)化為暗室NSA值。將計算所得NSA值與標(biāo)準(zhǔn)值相比較，聯(lián)系實際情況即可判斷所計算暗室是否滿足要求。2）暗室總體設(shè)計方案的選擇EMC暗室主要用于代替開闊試驗場，進(jìn)行電磁騷擾（EMI）的測試，一些輻射騷擾抗擾度的測試也可以在電波暗室中進(jìn)行。電波暗室一般分為標(biāo)準(zhǔn)10米法、標(biāo)準(zhǔn)5米法、標(biāo)準(zhǔn)3米法及一些非標(biāo)準(zhǔn)尺寸（如小3米法）等。在規(guī)劃暗室的過程中應(yīng)根據(jù)資金狀況、可利用土地面積、常用受試體種類、檢測目的及將來暗室使用的方便程度，選擇一個合適的方案。暗室尺寸選取時一般遵循兩個原則，即受試體的體積和要遵守的標(biāo)準(zhǔn)。一般說來，EMC屏蔽暗室是要模擬開闊試驗場的傳播條件，其尺寸應(yīng)以開闊試驗場要求為依據(jù)，測量空間尺寸為：L=2R

W=√3R

H=√3R/2+h

其中：R測試距離，為3m、10m、30m等；

L，W，H測量空間的長，寬，高；

H進(jìn)行歸一化場地衰減測試和評定時，要求發(fā)射天線的最大高度，一般為2米。進(jìn)行3m和10m法測試時，接收天線的高度要求在1～4m范圍內(nèi)改變；如采用垂直極化天線，則在4m上加天線上半部尺寸和天線端與半暗室頂部吸波材料尖端間的距離0.25m。3）電波暗室建設(shè)涉及的問題暗室在建造時一般會涉及到基礎(chǔ)土建、技術(shù)設(shè)備和檢測驗收等方面的問題?；A(chǔ)土建包括土建工程、施工隊伍及施工設(shè)施。技術(shù)設(shè)備包括電波暗室的尺寸，屏蔽門的類型、尺寸和數(shù)量，屏蔽板的類型和連接方式，屏蔽室屏蔽性能，吸波材料，電源線和信號線濾波器，信導(dǎo)板和波導(dǎo)通風(fēng)窗，火情報警裝置和照明設(shè)施，暗室內(nèi)的自動化裝置和實驗室設(shè)備的選型，這里重點對設(shè)備選型做一說明。EMC測試設(shè)備主要用于在產(chǎn)品開發(fā)過程中進(jìn)行EMC性能的驗證,定型產(chǎn)品送檢前的EMC性能預(yù)測以及生產(chǎn)過程中產(chǎn)品的EMC性能質(zhì)量控制。所以,在選購設(shè)備時應(yīng)重點考慮設(shè)備的實用性和性價比,是否滿足指標(biāo)要求并有足夠的裕度。在設(shè)備選型過程中還要注意的設(shè)備生產(chǎn)廠家的質(zhì)量保證和售后維修培訓(xùn)等狀況?；谝陨弦?，在配置實驗室測試設(shè)備時總的設(shè)計思路應(yīng)該是：·采用成熟的先進(jìn)技術(shù)，減少技術(shù)風(fēng)險，保證系統(tǒng)的先進(jìn)性；

·堅持可靠實用、質(zhì)量第一，使系統(tǒng)真正成為性能優(yōu)良的系統(tǒng)；

·貫徹標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化的設(shè)計原則，優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計；

·保證系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)充性，系統(tǒng)操作簡便，便于維護(hù)；

·保證系統(tǒng)各組成部分的電磁兼容性；

·比較各種可能的方案及承制單位，使系統(tǒng)具有合理的性能價格比。檢測驗收也是一個重要的環(huán)節(jié)，主要是檢驗建設(shè)工程的質(zhì)量。工程質(zhì)量直接影響到實驗室將來的使用和壽命，主要包括暗室的性能測試和保修培訓(xùn)等方面。由于暗室不僅適用于EMC中的EMI測試，還可用于EMS(電磁敏感度)中的輻射抗擾度測試，因此暗室的性能檢測要包括暗室屏蔽體建成后的屏蔽性能測試及暗室全部建造完成后的場地衰減測試和場均勻性測試。這些測試要根據(jù)合同要求和國際上暗室建造驗收的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行，要選擇有知名度的和經(jīng)過權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)可的測試機(jī)構(gòu)。實驗室性能的檢測必須滿足GJB2926-97電磁兼容性測試實驗室認(rèn)可要求。4）信息技術(shù)設(shè)備測試用暗室需增加的功能根據(jù)測試信息類設(shè)備的需求，需要在一般暗室所具有功能的基礎(chǔ)上增加一些信息類設(shè)備專用接口，如標(biāo)準(zhǔn)顯示器接口、并行打印接口、USB接口、PS/2接口、視頻音頻接口和IEEE488接口等。這樣，今后對這些接口設(shè)備進(jìn)行單獨測試就會很方便，為區(qū)分和分析騷擾源以及隔離其它設(shè)備的影響提供很好的途徑。5）電波暗室建造過程中需注意的問題·技術(shù)標(biāo)書的對比

·了解暗室建造廠商的實力

·與提供測試設(shè)備的生產(chǎn)廠商的協(xié)調(diào)與配合因為測試設(shè)備與暗室的設(shè)備有許多需要聯(lián)結(jié)的地方，測試設(shè)備相關(guān)電纜的長短和輔助設(shè)備的擺放，信號導(dǎo)板上聯(lián)結(jié)端子的數(shù)量和類型等都和暗室的設(shè)計密切相關(guān)。因此，暗室建造過程中一定要與測試設(shè)備生產(chǎn)廠家一起討論相關(guān)技術(shù)和確定連接細(xì)節(jié)，協(xié)調(diào)好他們之間的關(guān)系，明確各自的責(zé)任。施工質(zhì)量的實時檢查在每一階段的施工過程中，要注意查看屏蔽體連接處連接的緊密性和電氣連接性，注意查看濾波器、屏蔽通道及信道板螺釘?shù)木o固程度。粘貼鐵氧體瓦時要注意保持屏蔽腔體的溫度，注意檢查粘貼鐵氧體瓦用的膠是否刷的足夠和均勻，防止將來鐵氧體瓦片從屏蔽腔體上脫落，造成人身傷害。防火、防水及安全處理措施最后的驗收工作。暗室建造完后，要注意督促暗室建造廠商與測試設(shè)備生產(chǎn)廠家一起完成測試設(shè)備與暗室設(shè)備的安裝調(diào)試工作，保證系統(tǒng)能夠正常工作。要進(jìn)行背景噪聲的測試。要向廠家索要暗室相關(guān)設(shè)備的使用說明書和相關(guān)設(shè)備、電源插座等的安裝布置圖（因它們大部分都安裝在高架地板之下），作為將來查找和驗收的依據(jù)。同時還需要預(yù)留一些易損備件，要求提供足夠快的維修服務(wù)響應(yīng)。3、吉赫茲橫電磁波（GTEM）室吉赫茲橫電磁波（GTEM）室主要是代替電波暗室與開闊場用來進(jìn)行輻射發(fā)射和輻射抗擾度測量的，其最大的優(yōu)點是可以用較小的功率激勵出較強(qiáng)的電磁場。GTEM小室在足夠大的測量空間下，工作頻率可以高達(dá)數(shù)十GHz，同時還具有在較低功率下獲得較高場強(qiáng)、不干擾其它電子設(shè)備的優(yōu)點。4、軟件在EMC實驗室中的應(yīng)用1）電磁兼容性分析與測試軟件的應(yīng)用電磁兼容性預(yù)測是為了分析不兼容的環(huán)節(jié)，評價系統(tǒng)或設(shè)備兼容的安全裕度，為方案修改、防護(hù)設(shè)計提供依據(jù)。同時在研制定型之前通過預(yù)先測知發(fā)現(xiàn)干擾問題，采取抑制和防護(hù)干擾措施。其應(yīng)用貫穿于系統(tǒng)研制的全過程，已經(jīng)成為現(xiàn)代電磁兼容設(shè)計中不可缺少的一部分。當(dāng)系統(tǒng)和設(shè)備的功能設(shè)計方案初步形成后，即可根據(jù)電磁兼容性要求和指標(biāo)，對方案開展電磁兼容性預(yù)測分析，進(jìn)行電磁耦合仿真計算，分析可能存在的干擾源和敏感設(shè)備的電磁敏感度，計算干擾程度，發(fā)現(xiàn)不兼容問題并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行電磁兼容性檢驗和防護(hù)設(shè)計。并且隨著研制工程的進(jìn)展，不斷進(jìn)行預(yù)測分析和改進(jìn)。綜合權(quán)衡，最終達(dá)到系統(tǒng)的兼容性要求，從而采用投資少而系統(tǒng)效能又高的設(shè)計方案。隨著實驗室中與PC機(jī)聯(lián)用儀器的大量使用，以及“虛擬儀器”概念的出現(xiàn)，軟件在測試中正在替代一些成本高昂、開發(fā)周期漫長的硬件設(shè)備，成為測試設(shè)備的一部分?，F(xiàn)在，國內(nèi)外已經(jīng)開發(fā)出了很多電磁兼容性預(yù)測分析軟件，它們在電磁兼容工程中的作用歸納起來主要有以下四方面：

·在已知設(shè)備電氣特性參數(shù)（如干擾源特性、敏感器特性）的情況下，預(yù)測和分析系統(tǒng)內(nèi)部所有設(shè)備的電磁兼容性和安全性（安全系數(shù)）。

·當(dāng)修改某個設(shè)備的特性參數(shù)（如工作頻段或安放方位或信號電纜走向）時，分析比較電磁干擾的變化。

·對各種防護(hù)設(shè)計的評估計算。

·制訂干擾極限和敏感度規(guī)范。2）設(shè)備管理系統(tǒng)軟件的開發(fā)與應(yīng)用實驗室設(shè)備種類多，型號各異，管理分類比較費時費力。我們可以結(jié)合實際情況，利用現(xiàn)有人力資源使用通用編程語言開發(fā)設(shè)備管理系統(tǒng)軟件。這種軟件可以對儀器設(shè)備進(jìn)行分類、查詢、增減或變更等操作。每次測試時只需輸入相應(yīng)的測試項目名稱，就可自動地列出儀器清單，從而大大提高工作效率。同時，可以根據(jù)后續(xù)要求的不斷更新和提高，對軟件進(jìn)行改進(jìn)。3）關(guān)于分析手段的設(shè)想計算機(jī)軟件的應(yīng)用，從根本上消除了人為因素的影響，使社會生產(chǎn)有了很大的改變，它不但減輕了人們的負(fù)擔(dān)，而且大大提高了生產(chǎn)工作效率。作為EMC實驗室，在進(jìn)行EMI測試和EMS測試時，可以利用軟件實現(xiàn)對射頻電磁場輻射抗擾度的自動