半电波暗室关键性能指标解析

■ 文/公安部检测中心 张慧 韩井玉

关键字：半电波暗室 归一化场地衰减 场地电压驻波比 场地均匀性 屏蔽效能

1 引言

随着电子技术的发展，电子产品的电磁兼容测试需求不断增长，半电波暗室数量逐年增加。半电波暗室主要用于模拟开阔场，是用于辐射骚扰和辐射敏感度测量的密闭空间。为评定半电波暗室与开阔场地之间差异，需对半电波暗室的归一化场地衰减（NSA）、场地电压驻波比（SVSWR）、场地均匀性（FU）和电磁屏蔽效能等关键性能指标进行评定。

本文对上述性能指标分别进行介绍和原理分析，对半电波暗室的建设和使用提供更好的依据。

2 半电波暗室的结构

目前，半电波暗室主要有3m 法半电波暗室、5m 法半电波暗室和10m 法半电波暗室。其中3m、5m 和10m代表的是辐射骚扰测试时接收天线与被测设备之间的距离。旧版国际标准中只有10m 测试距离的限值，目前新版国际标准CISPR32 中增加了5m 测试距离的限值。半电波暗室是除地面外五个面均装有吸波材料的屏蔽室。一般半电波暗室由屏蔽壳体、铁氧体、吸波材料和装饰白板四部分组成。屏蔽壳体主要用于屏蔽外部电磁波，铁氧体主要用于低频电磁波的吸收，吸波材料主要用于高频电磁波的吸收，装饰白板主要用于保护吸波材料和美化半电波暗室内部环境。

3 主要性能指标

3.1 归一化场地衰减

辐射骚扰测试过程中，为保证辐射骚扰测试结果的准确性，接收天线在接收被测设备不同位置辐射发射场强引入的误差越小越好，归一化场地衰减是评价半电波暗室是否满足上述要求的性能指标。半电波暗室的归一化场地衰减是半电波暗室的核心关键指标，其数值的大小决定30MHz-1GHz 辐射骚扰测试的准确度。按照中国合格评定国家认可委员会发布的CNAS-CL01-A008《检测和校准实验室能力认可准则 在电磁兼容检测领域的应用说明》要求，归一化场地衰减应小于等于±4dB。

在GB/T 6113.104-2016《无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范 第1-4 部分 无线电骚扰和抗扰度测量设备 辐射骚扰测量用天线和试验场地》和ANCI C63.4《American National standard for Methods of measurement of Radio-Noise Emissions form Low-Voltage Electrical and Electronic Equipment in the Range of 9kHz to 40GHz》等标准中规定了归一化场地衰减的校准方法。校准时需将两副极化特性相同的天线分别放置在规定距离的测试点位和转台区域位置，将施加发射天线的源电压Vi 与接收天线的电压VR 相减得到电压差，并将半电波暗室内测得电压差与开阔场测试的电压差进行比较得到归一化场地衰减。校准过程中不断调整发射天线和接收天线的位置，接收天线和发射天线位置的平面示意图，如图1 所示。图中圆形区域为可以放置被测设备的区域，圆形区域的大小为测试的静区，发射天线与接收天线之间的距离为测试距离。根据测试原理可知，半电波暗室归一化场地衰减的值越小表明在测试静区内无线电骚扰测试的结果越准确，圆形区域越大表明能测试的被测设备尺寸越大。

图1 归一化场地衰减测试点位图

3.2 场地电压驻波比

半电波暗室用于模拟开阔场地，理想情况下电磁波在自由空间中是无反射的传播。在半电波暗室中由于受吸波材料性能和其他条件的影响，半电波暗室不能完全近似于一个无反射的自由空间。为了评价半电波暗室对电磁波的传输性能，采用场地电压驻波比进行评价。按照CNAS- CL01-A008《检测和校准实验室能力认可准则 在电磁兼容检测领域的应用说明》的要求，场地驻波比应小于等于6dB。

根据GB/T 6113.104-2016《无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范 第1-4 部分 无线电骚扰和抗扰度测量设备 辐射骚扰测量用天线和试验场地》和ANCI C63.4《American National standard for Methods of measurement of Radio-Noise Emissions form Low-Voltage Electrical and Electronic Equipment in the Range of 9kHz to 40GHz》等标准中NSA 的校准方法，校准时将两副天线分别放置在转台中心的位置和测试点位上，接收天线接收的最大电压Vmax 与最小电压Vmin 之比即为场地电压驻波比。校准过程中不断调整天线的位置，发射天线位置的平面示意图，如图2 所示。图中圆形区域的大小为可以放置被测设备的区域，发射天线与接收天线之间的距离为测试距离。

图2 场地驻波比测试点位图

3.3 场地均匀性

在进行辐射敏感度测试时，为保证测试结果的准确性和复现性，发射天线在被测设备周围应产生均匀场强，场地均匀性是评价半电波暗室是否满足上述要求的重要性能指标。根据GB/T 17626.3-2016《电磁兼容 试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度试验》和CNAS CL01-A008《检测和校准实验室能力认可准则 在电磁兼容检测领域的应用说明》中的要求，应在1.5m×1.5m 的区域内16 个测试点的场强中至少有12 个测试点位的场强之间最大误差应不超过6dB，半电波暗室场地均匀区域示意图，如图3 所示。

图3 场地均匀性测试点

根据GB/T 17626.3-2016 标准中规定场地均匀性校准方法，校准时应将场强探头分别放置图三中标注的16个测试点位置。在每一个位置，分别在测试频率范围内，不同等级调制后场强分别校准，并将16 个测试点位的场强进行比较，判断是否有12 个点位的场强之间的差值在6dB 的范围内。

3.4 电磁屏蔽效能

在进行辐射骚扰和辐射敏感度测试时，应对外部电磁波隔离防止干扰影响测试结果。电磁屏蔽效能是评价半电波暗室是否满足上述要求的性能指标。按照中国合格评定国家认可委员会发布的CNAS CL01-A008《检测和校准实验室能力认可准则 在电磁兼容检测领域的应用说明》中的要求，半电波暗室的屏蔽效能应满足表1 的要求。

表1 半电波暗室屏蔽效能

半电波暗室的电磁屏蔽效能测试应按照GB/T 12190《电磁屏蔽室屏蔽效能的测量方法》进行测试。测试时应对半电波暗室的屏蔽门和半电波暗室结构体的接缝等位置分别进行测试。测试时分别测试在没有屏蔽体时接收天线接收的场强E1 和有屏蔽体时接收天线接收的场强E2，将两次接收的场强进行相减得到半电波暗室的电磁屏蔽效能。

4 结语

通过上面的介绍可知，半电波暗室关键指标有场地归一化衰减、场地电压驻波比、场地均匀性、屏蔽效能和暗室尺寸等，在建设和评价半电波暗室时需综合考量上述指标。