《面向通信用關(guān)鍵材料的高頻信號(hào)電磁輻射環(huán)境試驗(yàn)測(cè)試方法-編制說(shuō)明》

1.任務(wù)來(lái)源及簡(jiǎn)要過(guò)程

1.1任務(wù)來(lái)源

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CSTMXXXXX-2022《面向通信用關(guān)鍵材料的高

頻信號(hào)電磁輻射環(huán)境試驗(yàn)測(cè)試方法》，是廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研

發(fā)計(jì)劃《5G通信用關(guān)鍵材料測(cè)試評(píng)價(jià)技術(shù)研究與設(shè)備開(kāi)發(fā)項(xiàng)

目》中測(cè)試技術(shù)的項(xiàng)目任務(wù)。該標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)材料與試驗(yàn)團(tuán)體

標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)電子材料領(lǐng)域委員會(huì)（CSTM/FC51）歸口。

1.2工作過(guò)程

5G通信是新一代信息技術(shù)發(fā)展的主要方向，作為下一個(gè)

萬(wàn)億規(guī)模的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，對(duì)我國(guó)成為全球移通信技術(shù)的

領(lǐng)跑者起到不可估量的作用。5G之前的通訊技術(shù)，終端設(shè)備

通訊頻率較低，輻射效應(yīng)對(duì)于材料的影響基本可以忽略，而

5G場(chǎng)景中高頻毫米波通信對(duì)材料持續(xù)輻射后引起的性能衰

減成為了目前業(yè)內(nèi)普遍關(guān)心的前沿性問(wèn)題之一。本標(biāo)準(zhǔn)以高

頻電磁場(chǎng)仿真建模方法作為理論指導(dǎo)，開(kāi)發(fā)材料輻射試驗(yàn)測(cè)

試裝置系統(tǒng)，通過(guò)輻射強(qiáng)度閉環(huán)監(jiān)測(cè)和輻射材料代替測(cè)試兩

種方法，形成材料高頻電磁輻射測(cè)試方法。填補(bǔ)行業(yè)內(nèi)對(duì)5G

毫米波頻段電磁輻射效應(yīng)對(duì)材料影響測(cè)試方法的空白。

2020年9月團(tuán)隊(duì)開(kāi)展《面向通信用關(guān)鍵材料的高頻信號(hào)

電磁輻射環(huán)境試驗(yàn)測(cè)試方法》標(biāo)準(zhǔn)制定工作。根據(jù)項(xiàng)目的進(jìn)

度，著手調(diào)研電磁輻射測(cè)試方法的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和文獻(xiàn)，于2022

年5月完成了標(biāo)準(zhǔn)《面向通信用關(guān)鍵材料的高頻信號(hào)電磁輻

射環(huán)境試驗(yàn)測(cè)試方法》草稿的編制。本標(biāo)準(zhǔn)的主要起草單位

為工業(yè)和信息化部電子第五研究所，標(biāo)準(zhǔn)主要參與單位為電

子科技大學(xué)、成都恩馳微波科技有限公司、廣州市香港科大

霍英東研究院，其中電子五所牽頭開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)起草與技術(shù)研究，

電子科技大學(xué)參與技術(shù)研究，成都恩馳微波科技有限公司負(fù)

責(zé)方法驗(yàn)證，廣州市香港科大霍英東研究院參與標(biāo)準(zhǔn)起草與

方法驗(yàn)證。

2.標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)象簡(jiǎn)要情況及制修訂標(biāo)準(zhǔn)的原則

2.1標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)象簡(jiǎn)要情況

該標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法適用于可加工成片狀固體材料，測(cè)試樣

品進(jìn)行高頻大功率長(zhǎng)時(shí)間輻射前后樣品性能變化。適用頻率

范圍26.5GHz~40GHz；適用功率范圍：20W~50W。目前國(guó)內(nèi)針

對(duì)材料受高頻電磁輻射效應(yīng)影響的評(píng)價(jià)方式和測(cè)試方法均

沒(méi)有明確的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。該方法使用到的試驗(yàn)設(shè)備有：信號(hào)源、

功率放大器、喇叭天線、高頻輻射屏蔽箱、測(cè)試電腦、功率

傳感器。

2.2制修訂標(biāo)準(zhǔn)的原則

按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)

化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》給出的規(guī)則，注重相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)

調(diào)統(tǒng)一。在充分研究消化充分吸收國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)GB/T12636-1990

的標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際，同時(shí)考慮試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)的“科學(xué)

性”、“前瞻性”、“適用性”、實(shí)施檢測(cè)的可行性基礎(chǔ)上，

研究制訂滿足行業(yè)使用需求的《面向通信用關(guān)鍵材料的高頻

信號(hào)電磁輻射環(huán)境試驗(yàn)測(cè)試方法》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，彌補(bǔ)行業(yè)內(nèi)對(duì)

材料受高頻輻射效應(yīng)影響的測(cè)試方法空白。

3.國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)研究現(xiàn)在分析

目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)材料受高頻電磁輻射效應(yīng)影響的評(píng)價(jià)

方式和測(cè)試方法均沒(méi)有明確的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

4.標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的確定

本標(biāo)準(zhǔn)包括以下內(nèi)容，1范圍;2規(guī)范性引用文件;3術(shù)語(yǔ)

和定義;4原理;5試驗(yàn)條件;6儀器設(shè)備;7樣品;8試驗(yàn)步驟;

9附加信息；10試驗(yàn)報(bào)告；附錄A測(cè)試夾具與放置（資料性）；

附錄B輻射試驗(yàn)箱場(chǎng)強(qiáng)分布和計(jì)算（資料性）等。研究制訂

滿足行業(yè)使用需求的《面向通信用關(guān)鍵材料的高頻信號(hào)電磁

輻射環(huán)境試驗(yàn)測(cè)試方法》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)針對(duì)材料受高頻輻

射效應(yīng)影響的測(cè)試方法屬于空白。

5.主要試驗(yàn)（或驗(yàn)證）結(jié)果的分析

本標(biāo)準(zhǔn)提出了電磁輻射測(cè)試系統(tǒng)的搭載要求，如圖1所

示。測(cè)試系統(tǒng)由以下幾部分組成1）信號(hào)源，用于產(chǎn)生頻率

為26.5GHz至40GHz的正弦波或調(diào)制正弦波信號(hào)；2）功率

放大器，提供最大輸出功率為50W的正弦輸出信號(hào)，同時(shí)提

供一個(gè)入射和一個(gè)反射功率測(cè)量端口；3）毫米波輻射試驗(yàn)

箱，用于容納大功率高頻輻射電磁波，放置被測(cè)樣品，同時(shí)

用于吸收內(nèi)部不必要的反射信號(hào)，屏蔽外部電磁輻射信號(hào)；

4）信號(hào)注入和測(cè)量部分：包括三個(gè)功率計(jì)和一個(gè)監(jiān)測(cè)電腦，

用于監(jiān)測(cè)天線輸出的信號(hào)功率，放大器輸入和輸出信號(hào)；5）

大功率信號(hào)注入和場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量采用喇叭天線，天線的頻率范圍

是26.5GHz~40GHz，注入天線的接口為WR28波導(dǎo)接口，可以

耐受50W入射功率，場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量天線的接口為2.92mm接口便

于連接測(cè)試儀器。

圖1電磁輻射測(cè)試系統(tǒng)

本標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)系統(tǒng)測(cè)試原理，通過(guò)有限元仿真軟件構(gòu)建天

線的輻射模型，對(duì)距離天線20cm、25cm、30cm處產(chǎn)生的電

磁場(chǎng)強(qiáng)度和方向進(jìn)行仿真，仿真過(guò)程中假設(shè)線纜損耗為2dB,

注入功率為50W，仿真結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖2輻射仿真模型

頻率27.5GHz仿真測(cè)試結(jié)果如圖3，圖4，圖5，圖6所

示，從圖中可以看出測(cè)試系統(tǒng)功放發(fā)射功率為47dBm時(shí)在距

離天線口20cm處產(chǎn)生的最大電場(chǎng)強(qiáng)度2053.8V/m，產(chǎn)生的最

大磁場(chǎng)強(qiáng)度為6.2A/m；在距離天線口25cm處產(chǎn)生的最大電

場(chǎng)強(qiáng)度為1333V/m，產(chǎn)生的最大磁場(chǎng)強(qiáng)度為4.28A/m。

圖3頻率27.5GHz距離天線口25cm處的電場(chǎng)強(qiáng)度值(左)和電場(chǎng)方向值(右)

圖4頻率27.5GHz距離天線口25cm處的磁場(chǎng)強(qiáng)度值(左)和磁場(chǎng)方向值(右)

圖5頻率27.5GHz距離天線口20cm處的電場(chǎng)強(qiáng)度值(左)和電場(chǎng)方向值(右)

圖6頻率27.5GHz距離天線口20cm處的磁場(chǎng)強(qiáng)度值(左)和磁場(chǎng)方向值(右)

頻率37GHz仿真測(cè)試結(jié)果如圖7，圖8，圖9，圖10所示，

從圖中可以看出測(cè)試系統(tǒng)功放發(fā)射功率為47dBm時(shí)在距離天

線口20cm處產(chǎn)生的最大電場(chǎng)強(qiáng)度3124V/m，產(chǎn)生的最大磁場(chǎng)

強(qiáng)度為9.02A/m；在距離天線口25cm處產(chǎn)生的最大電場(chǎng)強(qiáng)度

為2772V/m，產(chǎn)生的最大磁場(chǎng)強(qiáng)度為7.87A/m。

圖7頻率37GHz距離天線口25cm處的電場(chǎng)強(qiáng)度值(左)和電場(chǎng)方向值(右)

圖8頻率37GHz距離天線口25cm處的磁場(chǎng)強(qiáng)度值(左)和磁場(chǎng)方向值(右)

圖9頻率37GHz距離天線口20cm處的電場(chǎng)強(qiáng)度值(左)和電場(chǎng)方向值(右)

圖10頻率37GHz距離天線口20cm處的磁場(chǎng)強(qiáng)度值(左)和磁場(chǎng)方向值(右)

表1系統(tǒng)電磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)值(注入47dBm，中國(guó)5G典型頻率1:27.5GHz

電場(chǎng)強(qiáng)度磁場(chǎng)強(qiáng)度

距離發(fā)射天線輸入

天線口位置最大值中間值平均值功率W

最大值V/m

V/mV/mA/m

30cm12696004.662.531.6

25cm13337004.282.2931.6

20cm2053.811076.23.2431.6

表2系統(tǒng)電磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)值(注入47dBm，中國(guó)5G典型頻率1:37GHz

電場(chǎng)強(qiáng)度磁場(chǎng)強(qiáng)度

距離發(fā)射天線輸入功

天線口位置最大值中間值平均值率W

最大值V/m

V/mV/mA/m

30cm16328744.92.6331.6

25cm312416719.024.8331.6

20cm277214837.874.2031.6

5.6技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證和預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效果

（1）向覆銅板/介質(zhì)基板材料生產(chǎn)商企業(yè)以及終端應(yīng)用

企業(yè)進(jìn)行測(cè)試評(píng)價(jià)技術(shù)推廣與應(yīng)用驗(yàn)證示范。

（2）在產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)形成共識(shí)，為材料出廠測(cè)試-過(guò)程驗(yàn)證

-改善驗(yàn)證-終端應(yīng)用的良性循環(huán)提支撐和依據(jù)。

（3）立足于我們的第三方實(shí)驗(yàn)室，可以率先在行業(yè)客

戶中推廣應(yīng)用。

（4）結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)組的材料生產(chǎn)以及用戶等形成產(chǎn)業(yè)鏈的

應(yīng)用。

6.知識(shí)產(chǎn)權(quán)情況說(shuō)明

不涉及國(guó)內(nèi)外專利及知識(shí)產(chǎn)權(quán)問(wèn)題。

7.采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)情況

無(wú)。

8.與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)性