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  • 产品名称:电磁屏蔽室

  • 产品型号:SR-3 SR-6 SR-10
  • 产品厂商:上海申瓦机电
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简单介绍:
在EMC领域,电磁屏蔽室是开展传导发射等测试的重要设施之一,它是一种使用屏蔽钢板和钢支架构成的一个金属“盒子”。由导磁良好的钢板和铜材料组成的一个屏蔽体。冷轧钢板是其主体屏蔽材料、各种接缝的导电材料是铜带或铜网。
详情介绍:

首先我们先要了解什么是电磁屏蔽。

电磁屏蔽,就是用金属材质的物品不让某个空间内的电磁波向另一个空间传播或渗透,将整个空间屏蔽起来。

电磁屏蔽室正是为了达到电磁屏蔽作用,用于阻断电磁辐射的通路。它的主要功能有:

(1)阻止外部电磁干扰,确保屏蔽室内的电子设备不受影响;

(2)阻止内部电磁干扰向外泄漏,对周围的电磁环境造成破坏,甚至可能影响无线广播、无线通讯及人体健康等;

(3)为某些测试标准需要,营造一个相对独立的电磁空间或温湿度空间;

(4)防止通信设备信息泄漏,保证信息**,杜绝无意的电磁发射可能遭到的信息截获;

(5)**活动中用于保护敏感设备不受外部高强度电磁波的干扰等。

在EMC领域,电磁屏蔽室是开展传导发射等测试的重要设施之一,它是一种使用屏蔽钢板和钢支架构成的一个金属“盒子”。由导磁良好的钢板和铜材料组成的一个屏蔽体。冷轧钢板是其主体屏蔽材料、各种接缝的导电材料是铜带或铜网。

以安装形式可分为钢板拼装式、钢板焊接式、钢板直贴式、铜箔直贴式和铜网式等几大类。

一个完整的电磁屏蔽室由以下几部分组成:

(1)屏蔽材料,如高导电率的金属钢板;

(2)滤波器,如电源滤波器、信号滤波器等;

(3)通风波导窗;

(4)屏蔽门,如单开式、双开式和平开滑移式等;

(5)信号接口板,如射频同轴线、气体管、光纤等。


              

 电磁屏蔽室

 

 信号接口板与桌面接地平板

 

 信号滤波器、照明与通风波导窗

1) 屏蔽效能

屏蔽的有效性是用屏蔽效能来度量的,屏蔽效能定义为:电磁场中同一地点没有屏蔽存在时电磁场强度E1与有效屏蔽时的电磁场强度E2的比值,它表征了屏蔽体对电磁波的衰减程度。用于电磁兼容目的的屏蔽通常能将电磁波的强度衰减到原来的百分之一甚至百万分之一,因此通常用分贝来表述屏蔽效能。

屏蔽效能定义为:没有屏蔽体时空间某点的电场强度E0 (或磁场强度H0)与有屏蔽体时被屏蔽空间在该点的电场强度E1(或磁场强度H1)之比。由式表示

                                                                                      


 

在屏蔽效能的计算与测试中,往往会遇到场强值相差非常悬殊(甚至达千百万倍的信号)。为了便于表达、叙述和运算(变乘除为加减),常采用对数单位——分贝(dB)进行度量。定义为

                                                                                                                       


1GHz以上微波频段,由于功率测量比E和H测量方便,下式也被接受为S的定义。

                                                                          


式中,P0-无屏蔽体时之功率;P1-有屏蔽时被屏蔽空间内该点的功率。

 

特别提示:屏蔽材料的选择与所需达到的屏蔽效指标能有着密切关系,屏蔽材料选择应注意以下方面:

(1)金属铁磁材料适用于低频(f<300Hz)磁场的磁屏蔽。较常用的有纯铁、铁硅合金(即硅钢等)、铁镍软磁合金(即坡莫合金)等。相对磁导率μr越高,屏蔽效果越好;层数越多,屏蔽也越好。

(2)非金属磁性材料——铁氧体磁性材料该材料在高频时具有较高的磁导率,电导率较大,且具有较高的介电性能,已广泛应用于高频弱电领域。

(3)良导体材料适用于高频电磁场、低频电场以及静电场的屏蔽。高频电磁场及低频电场的屏蔽应选用高电导率良导体(如铜、铝等)。常用的屏蔽薄板材除了铜板、铝板等外,还常用铍青铜、锡磷青铜等(具有弹性)作开启的门盖。

作为通风用屏蔽网,通常采用紫铜丝制作。用于频率不大于100MHz的大面积通风窗孔。网孔越小、线径越粗,屏蔽越好。f>lOOMHz时,金属丝网屏蔽效能明显下降。

电磁屏蔽材料的选用原则

(1)应根据使用环境(即干扰扬的性质、使用频率)选用屏蔽材料。

(2)必须考虑合适的性(能)价(格)比。不可片面追求屏蔽效能。

(3)冷轧取向硅钢片(DQ型)在轧制方向使用时,能充分利用其磁性能,降低损耗;而当需要无取向屏蔽时,应选择DW型冷轧无取向硅钢片。④对于强磁场的屏蔽,可采用双层磁屏蔽体的结构。支撑件接地一般选用良导体,以防电场感应。

(4)应注意综合使用接地、屏蔽、滤波等措施。屏蔽的效能与接地密切相关。屏蔽体应接地,而且应单点接地,以避免在屏蔽体内形成回路,造成干扰而引起屏蔽效能下降。电缆的屏蔽颇有讲究:低频电路可单端接地;磁场屏蔽应两端接地;高频电路除双端接地外,应每隔0.1λ(波长)距离接一次地。且与屏蔽外壳良好焊接。

屏蔽与滤波相结合,容易引入电磁干扰的I/O接口和电源线输人口应分别采用信号滤波器和电源滤波器,方能保证屏蔽效能。

 

应用屏蔽措施时应注意:

(1)铁磁屏蔽会使元件电感增加,电磁屏蔽使元件电感减小;

(2)电磁屏蔽使电感元件有功损耗上升。品质因数Q下降;

(3)无论电磁或铁磁屏蔽,接地后都兼有静电屏蔽作用。

 

特别提示:不可忽略的屏蔽室接地问题

作为专业用途的电磁屏蔽室,接地方式与工艺的有效性与合理性显得非常关键。

一般而言,接地的首要作用是电气的“**接地”,也就是将屏蔽室的地与大地电位相连。其次,受各种通信方式的限制,采用一个公共的基准电位也为通信的可靠进行提供了优先条件。

此外,经过实验室测试数据证明,单点接地的屏蔽效能明显优于多点接地。接地线的长短对屏蔽效能影响不明显,而对信号泄漏有影响。屏蔽接地线比裸露接地线信号泄漏小。

接地电阻应尽可能地小,一般可以分为小于4Ω、小于2Ω和小于1Ω。且建议采用高导电率的扁平状导体,如双层铜编织带。

 

2) 屏蔽室的谐振

任何的封闭式金属空腔都可产生谐振现象。屏蔽室可视为一个大型的矩形波导谐振腔,根据波导谐振腔理论,其固有谐振频率按下式计算

      

式中,-屏蔽室的固有谐振频率(MHz);

l、w、h-屏蔽室的长、宽、高,m。    

    m、n、k口分别为0,1,2,…等正整数,但不能同时取三个或两个为0。对于TE型波,m不能为0。

由式可见:m、n、k取值不同,谐振频率各异。亦即同一屏蔽室有很多个谐振频率。分别对应不同的激励模式(谐振波型)。对一定的激励模式,其谐振频率为定值。TE型波的*低谐振频率对应



(即m=1、n=1、k=0),其谐振频率为


                                                                  

    由于屏蔽室中场激励方向的任意性,若要

是屏蔽室的*低谐振频率,必须w是屏蔽室三个尺寸中较大的两个。


 

    GB12190规定了20MHz~300MHz频率范围内的谐振点测试方法。因为大多数屏蔽室的*低谐振频率都在该频段内,所以在测试时要尽量避开这些频率点。屏蔽室的所有者如果出于某种目的或其它原因,要求获得屏蔽室在本频段的性能时,则不管潜在谐振是否有影响,测试都必须进行。测试应该在所有者规定的、并列入测试计划的频点上进行。应尽可能避免在上述公式所计算出的屏蔽室谐振频率上或接近谐振频率的频点上进行测试。

谐振范围内参考测量布置如下图所示:

                           


3-13 谐振范围参考测量布置举例(水平极化)(20~100MHz)

 

                               

                               


3-14 谐振范围参考测量位置点举例(水平极化)(20~100MHz)

 

    屏蔽室谐振是一个有害的现象。当激励源使屏蔽室产生谐振时,会使屏蔽室的屏蔽效能大大下降,导致很大的测量误差。为避免屏蔽室谐振引起的测量误差,应通过理论计算和实际测量来获得屏蔽室的主要谐振频率点,把它们记录在案,以便在以后的电磁兼容试验中,避开这些谐振频率。

3) 屏蔽效能测量方法

屏蔽效能测量的特点是测量结果与测量方法关系十分密切。同一屏蔽室用相同的仪器不同的方法进行测试,所得结果差异很大。因此,检测屏蔽室的屏蔽效能时,必须严格遵循标准规定的测量方法进行。规定了屏蔽室屏蔽效能的测试和计算方法。

100Hz~12.4GHz频率范围内,为考核屏蔽室的屏蔽效能,标准规定了下列三个测试频段:

100Hz~20MHz,用大、小环天线测量磁场屏蔽效能。大环测试模拟屏蔽室四周磁场,用于屏蔽室的捡漏;小环测试模拟屏蔽壁附近的源所产生的场,宜于测试某些特定结构(如接缝处)的屏蔽效能。

300~1000MHz,用偶极子天线测量屏蔽室的电场屏蔽效能。

1.7~12.4GHz,用喇叭天线及其等效天线测量屏蔽室的电磁屏蔽效能。

20~300MHz频率范围内,由于天线尺寸和屏蔽室的谐振效应,常会出现异常的测量结果。因此,在该频段内,没有规定具体的测量方法。如确需在此频段内对屏蔽室的屏蔽效能进行测试,可移用小环天线法或偶极子天线法。

(1)100Hz~20MHz屏蔽效能的测量

在此频率范围内有两种测量方法:大环法和小环法。前者使用频率范围仅为100Hz~200kHz,大环法的运用是新建或改进后捡漏的有效方法,不依据标准,在实际运用中此法比较有效,能快速检测到泄露位置。


(2)300~1000MHz屏蔽效能的测量

在此频段内测试,收、发天线均采用偶极子天线。用于测量屏蔽室局部表面的屏蔽效能。模拟源的频率范围应选得远高于屏蔽室的*低固有谐振频率,以避开谐振效应的影响。测试布置如图3-17所示。

 

 

                           


3-17 频段Ⅱ测试布置示意图

 

 

(3)1~18GHz屏蔽效能的测量

 1GHz以上的屏蔽效能测量用的是宽带喇叭天线,测试框图如所示。

 

                                  


                                                                          3-18  1~18GHz频段测试布置示意图

 

(4)18GHz~40GHz频段屏蔽效能测量

    屏蔽效能测量应分别在水平极化和垂直极化条件下进行。

    参考测量按图3-19a和b所示进行。发射天线和接收天线高度相同且至少为lm,并在测试报告中说明。测量时应保证发射天线和接收火线互相平行正对,测得参考测量值。

    屏蔽测量按图3-19a和b所示进行。信号源和放大器的输出状态以及发射天线和接收天线之间的距离应与参考测量时相同。发射天线在屏蔽室外,接收天线在屏蔽室内,发射天线和接收天线互相平行正对,测量轴线与被测屏蔽室表面垂直。发射天线位置固定,移动接收天线寻找*大的接收信号,接收天线的移动范围为四分之一波长确定的X值或Y值,用测得的*大值计算屏蔽效能。

按屏蔽室的现场实际情况确定测量位置。测量点之间的间距按四分之一波长确定的X值或Y值来确定。天线边界距地面和邻近墙面至少0.3m。

                                         

                             


3-19 18~40GHz频段测试布置示意图



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