电波暗室

       电波暗室又称为电波无反射室，通常所说的电波暗室在结构上大都由屏蔽室和吸波材料两部分组成。电波暗室在工程应用上有两种结构形式：一种是在屏蔽室的四壁、天花板和地板上全装有电波吸收材料，称为全电波暗室,以等效自由空间，可用作天线测量、仿真试验、天线罩测量；另一种是在电磁屏蔽室的内壁、天花板上加装电波吸收材料，地板采用金属地板的导电面，这样可以与OATS 等效，称为半电波暗室, 在军、民用EMC 标准中均规定是在半电波暗室条件下进行EMC检测，这主要是由于以前的E M C标准制定是以O A T S 为基础的，采用半电波暗室具有继承性。

       半电波暗室主要是模拟开阔场地，即在暗室中测试时，接收天线接收到的场是EUT辐射电磁波的直达波和标准地面反射波的矢量和。因此，由暗室的外壳—屏蔽室解决背景噪声的问题，并在屏蔽室五个面上挂贴吸波材料，以消除屏蔽室内电磁波的漫反射。

       半电波暗室工作频率范围由暗室的功能、需贯彻的军标或民标的要求决定。例如，为满足GJB152A-97的要求，半电波暗室工作频率需要与它的屏蔽效能和所选的吸波材料相一致。为满足30MHz～18GHz频率范围的归一化场地衰减要求，通常暗室需采用复合型的宽带吸波材料。近几年半电波暗室采用的工作频率范围一般为10kHz～18GHz，个别实验室要求频率上限为40GHz。

       半电波暗室尺寸暗室的长、宽、高是相对于被试设备（EUT）的最大尺寸和执行的E M C 标准确定的，在半电波暗室内进行辐射发射和敏感度测试时，希望EUT布置在暗室的静区范围之内（一般将产品置于转台上），并且与壳体上的吸波材料尖端有适当的间隙。国际CISPR民用EMC标准对RE测试的
收发距离通常是按EUT的最大尺寸来选择，如下表：

收发距离与EUT最大尺寸的相关性

EUT最大尺寸a（m）	收发距离L（m）
＜1.2	3
＜4.0	10
＜12.0	30

       目前国内外通常的提法有3 m 法半电波暗室、1 0 m法半电波暗室、30m法开阔试验场之分，近年来欧盟标准又出现5 m 法全电波暗室（草案），用于EUT 最大尺寸小于2.0m的测试。

       理想暗室净空尺寸要求为：若收发距离为L，则暗室净空间的长度为2L，宽度为跟√3 L，高度由下列式（1）来计算选取，其中L 为收发距离（m ）。


       在半电波暗室中进行实际的3m法测试时，接收天线的高度要求在1.0～4.0m范围内改变，如采用垂直极化天线，则在4m上加天线上半部尺寸和天线端与半暗室顶部吸波材料尖端间的距离0.25m。在确定暗室的实际壳体尺寸时，应在暗室净空尺寸的基础上加上复合型吸波材料的高度，使粘贴完吸波材料的暗室的净空尺寸满足上述要求。例如，对于标准3m法半电波暗室，净空最小尺寸应为6.0m（长）、5.2m（宽）、4.6m（高），考虑EUT的摆放、测试天线的架设、人员活动空间、标准要求预留的最小尺寸，则暗室的壳体长度应达到9.0m，宽度为6.5m，高度为6.0m。

半电波暗室主要性能指标

静区尺寸
       暗室的静区是以转台旋转轴为轴线，一定直径（取决于受试件大小）的圆柱体，静区是指射频吸波室内受反射干扰最弱的区域。例如3 米法测试距离的静区是一个2m直径的柱体区域。

屏蔽效能
       半电波暗室的屏蔽性能用屏蔽效能来衡量。屏蔽效能是模拟干扰源置于屏蔽壳体外时，屏蔽体安装前后的电场强度、磁场强度或功率的比值。暗室的屏蔽效果的好坏不仅与屏蔽材料的性能有关，也与壳体上可能存在的各种不连续的形状和孔洞有关，例如屏蔽材料间的焊缝、暗室的通风窗、屏蔽门等。
       为了提高屏蔽效能，在对钢板进行焊接时，在接缝处采用二氧化碳气体保护式对焊工艺，可最大限度地抑制焊接变形，且保护钢板平面的平整度、保持整个壳体的电连续性。暗室的通风窗采用截止波导式通风窗，可以防止通风窗处的电磁能量泄漏，在安装时必须与暗室墙壁有良好、连续的电接触。屏蔽门是暗室的主要进出口，需要经常开启，所以门缝是影响屏蔽效能的重要部位。现在一般采用指形簧片来改善门与门框的电气接触。两层以上的簧片结构，可以使门缝处的泄漏降到满足较高屏蔽效能要求的状态。

       在1MHz～10GHz 频率范围内暗室的屏蔽效能达到100dB并不难，但是在10kHz～1MHz和高频（10～40GHz）要达到较高的屏蔽效能，对焊缝、屏蔽门、通风截止波导窗的设计和制造都要严格要求。暗室的屏蔽效能要求应适当，并非越高越好，要从费效比考虑，最终的环境电平只要低于标准限值的6dB就可以了。例如GJB2926-97对暗室的屏蔽效能要求见下表：
暗室的屏蔽效能

频率范围	屏蔽效能
14kHz～1MHz	＞60dB
1～1000MHz	＞90dB
1～18GHz	＞80dB

       屏蔽效能的测量结果与所用测量方法有关，因此，检测暗室的屏蔽效能必须严格按照标准规定的测试方法进行，可按照GB 12190-90《高性能屏蔽室屏蔽效能的测量方法》进行测试。对于新建的暗室，在正式测量前可进行初试或检漏，重点对可能造成屏蔽效能降低的焊缝、暗室的通风窗、屏蔽门等部位进行检测，若发现不合格，可在正式测试前予以修补。

归一化场地衰减
       场地衰减是测量用场地的一个固有参数，场地衰减与地面的不平度、地面的电参数、周围环境、收发天线之间的距离、天线类型和极化方向、收发天线端口的阻抗等都息息相关。场地归一化NSA的确认，也是对与开阔实验场地的确认的一个必须程序，用来评价金属接地平板的试验场地的质量。开阔场地的确认应该在垂直与水平
       极化两个方向进行，用发射天线的源电压Us减去接收天线终端测试的接收电压Ur，即可获得该场地的场地衰减。电压测量应该在50ohm系统中进行，如果Us与Ur不是从发射天线的输入端和接收天线的输出分别得到的，那么还需要进行适当的电压损耗修正，用场地的场地衰减（dB）减去这两个天线的系统（dB）之后得到的结果，即为场地归一化衰减NSA。其值应该在CIRPR16里面规定的理论值范围±4dB。（PS：测量得到的NSA与理论值的差值不能作为测量受试设备场强的修正值，这种方法仅仅用于确认场地）

       场地衰减定义为：输入到发射天线上的功率与接收天线负载上所获得的功率之比，定义式为：



       半电波暗室场地衰减的测试是在开阔测试场场地衰减测试的基础上进行的。根据GJB 2926-97附录A中提供的“电波暗室归一化场地衰减的测试方法”中提供的场地衰减单点测试方法，用一对天线分别垂直和平行于地面放置，通过电缆，分别与发射源和接收机连接，则发射天线源电压U T （dB ）与接收天线终端测得的接收电压UR （dB）之差即为开阔试验场的场地衰减。实现该电压测量的系统为50Ω系统。如果UT和UR不是从发射天线输入端和接收天线输入端分别测得的，则要进行适当的电缆损耗修正，然后再用场地衰减（dB）减去两个天线的天线系数AFT （dB）和AFR （dB），所得结果就是归一化场地衰减（N S A ）。对于每一种极化测量，要想确定NSA就必须知道两次不同测量得到的U R（接收天线的终端电压）。下图是水平极化场地衰减的测量布置图。UR的第一次读数（UD ）是指将两根电缆与各自的天线断开，然后用一个转换器将它连接起来之后测量得到的。第二次读数（US ）是指将两根电缆分别重新与各自的天线连接后调整天线的高度测量得到的最大值（测量距离为3m 和1 0 m时，调节高度为1～4m）。两次测量中，信号源电压UT （dB）的大小保持不变。将U D、U S代入式（3 ），即可得到N S A的测量值A N。




       如果水平和垂直测得的NSA与GJB 2926附录A中相应表中的理论值相差在±4dB之内，则测试场地被认为是可接受的。归一化场地衰减只用来表明测试场地的性能，与天线或测量仪器并没有多大的关系，是衡量测试场地性能的重要指标之一。信号从发射源传输到接收机时，由于场地影响所产生的损耗为N S A ，它反映了场地对电磁波传播的影响。半电波暗室是为模拟开阔场地而建造的，暗室中的NSA应和开阔场相一致，CISPR16-1和其他相关标准要求：在30MHz～18GHz频率范围内，当测量的垂直与水平的N S A 值在归一化场地衰减理论值的±4dB之内，则测试场地被认为是合格的，可以在暗室
中进行电磁辐射干扰的检测。

场均匀性
       该指标是为在暗室中进行电磁辐射敏感度测量而制定的。敏感度测量需在被测设备（EUT）处产生规定的。



       该指标是为在暗室中进行电磁辐射敏感度测量而制定的。敏感度测量需在被测设备（EUT）处产生规定的。场强（3～10V/m），考察是否会引起EUT工作性能下降。由于EUT表面有一定范围，所以在静区地板上方0.8m高度规定了一个1.5m×1.5m的假想垂直平面，即均匀区，在这个平面中场的变化非常小，在26MHz～18GHz频率范围内，要求该区域内75%的表面上的幅值偏差应在标称值的0～＋6dB范围之内。具体做法是：把该均匀区划分成具有0.5m间距的方格，如上图所示，在16个点中用各向同性场探头测量每点的场强，取数值最接近的1 2 个值，删除另4个，12个值中最大和最小的差值应小于6dB。对于0.5m×0.5m的最小均匀区域，方格中的所有四个点的场强值应该位于0～6dB的允差之内。满足上述条件的测试面的场则被认为是均匀场，可以进行电磁辐射敏感度检测。

1.电波暗室的分类

为了减少反射而在其内表面上装有射频吸波材料的屏蔽室，称为电波暗室(Anechoic Chamber)，又称射频无反射实验室。具体分类如下：

1）按用途分类：天线图测试室、雷达截面测试室、电磁兼容(EMC)测试室、电子战(对抗)测试室。

2）按形状分类：矩形电波暗室、锥型电波暗室。

3）按内表面吸波材料的粘贴方式分类：半电波暗室、全电波暗室和改进型半电波暗室。

4）按尺寸分类：超紧缩型预测式全波暗室、最小实用尺寸电波暗室、小型电波暗室、3米法电波暗室、5米法电波暗室、10米法电波暗室。

其中，电磁兼容测试室主要采用半电波暗室，其主要用于替代开阔场（OATS），并具有一些优于OATS的长处，如:不受天气条件的限制和背景噪声的影响等。它主要用于进行电磁骚扰的测试。另外，一些辐射骚扰抗扰度的测试也可以在半电波暗室中进行。

2.半电波暗室性能指标及测试点

评价一个半电波暗室是否合格，通常有以下几个重要指标：屏蔽效能、归一化场地衰减（NSA）、场均匀性、场地驻波比测试和背景噪声。其中，NSA测试是指采用认可的方法在测 量场地测出的传输天线和接收天线之间的电磁波衰减，相对NSA，场地驻波比测试更为严格，评价半电波暗室性能的依据标准、相关性能要求及测试点如下图。

半电波暗室性能指标及测试点

3.暗室主体建设注意事项

半电波暗室在结构上由屏蔽室和吸波材料两部分组成，铁氧体和尖劈吸波材料覆盖于顶部及四面墙，底部采用高架地板和反射地面，下面介绍一些建设中注意事项，从而保证整个暗室的优异性能。其中，暗室主体部分的一些性能要求，如下图。

暗室主体建设注意事项

暗室屏蔽层及主体钢结构与基建绝缘，可采用厚橡胶达到绝缘和防潮要求。屏蔽体未接地时应与地隔离，对地电阻应大于2MΩ；屏蔽壳体单点接地时，接地电阻≤1Ω。在结构设计方面：

1）屏蔽室结构，采用拼装式，比焊接式更易搬迁，而三明治式易热胀冷缩，受潮变形，不适合北方气候；

2）屏蔽体钢结构要保证稳定，顶部应设计合理，能承受足够重量；

3）屏蔽室内表面应非常平整，满足δ≤10mm ，便于用于安装吸波材料，安装完吸波体后屏蔽体的顶部和四周不发生明显的变形。

高架地板具有良好的导电性电阻（＜0.1Ω）和承重能力。

高架地板按承重能力，分高承重区（地板自滑动大门到转台周围的区域）和非承重区。高承重地板至少可承载 5t/m2，其余区域承重 1000kg/m2。为保证在受外力情况下的稳定性，高架地板之间有横向固定措施。

吸波材料的选择及安装，除了要关注其生产厂家和型号，还有以下三点需注意：

1）抗高温、高湿性能和阻燃性能；

2）长期使用是否易变形及在不同频带内的吸波性能，厂家所提供的性能保证；

3）安装方式、位置及作用。目前有厂家以机械连接式结构安装，代替粘合剂，避免环境污染和吸波材料易脱落的缺陷。