3米法半電波暗室的建設及EMI測試技術實踐

　　摘要： 本文介紹了建設3米法半電波暗室應注意的問題以及EMI實際測試技巧和特殊測試結果分析。

　　關鍵詞： EMC 電波暗室 EMI 測試技術


　　電磁兼容性（EMC）是近十幾年來發(fā)展起來的新的學科。隨著人們對它的重要性的認識程度的不斷提高，世界上許多國家和地區(qū)已對它進行了強制性認證管理。例如美國按照FCC（聯(lián)邦通信委員會）規(guī)程，歐共體按照89/336/EEC電磁兼容指令進行電磁兼容認證，未按照這些規(guī)程和指令進行電磁兼容認證和認證不合格的產(chǎn)品不允許在這些國家和地區(qū)的市場上銷售和使用。我國原國家質量技術監(jiān)督局也在1999年10月發(fā)布了包含電磁兼容認證管理辦法的[1999]223號文件。為了配合我國電磁兼容認證管理辦法的實施，一些檢測機構和生產(chǎn)企業(yè)已引進了EMC測試設備和建起了EMC測試用的半電波暗室，還有許多檢測機構和生產(chǎn)企業(yè)正在進行這方面的建設和計劃投資這方面的建設。

　　我中心在1999年10月自己開發(fā)建成了太極山莊電磁輻射發(fā)射開闊測試場；從國外引進了先進的EMC測試設備；EMC測試用的新的3米法半電波暗室也于2000年3月份建成并投入使用。在3米法半電波暗室的建設和EMI（電磁騷擾）測試過程中，積累和總結了一些經(jīng)驗，供大家借鑒和參考。下面分別從3米法半電波暗室的建設和信息技術設備的EMI測試技術兩大方面進行闡述。

一.3米法半電波暗室的建設

　�。ㄒ唬�3米法半電波暗室建設涉及的幾個方面

　　一般的暗室在建造時，都會涉及以下幾個方面：

　　1.電波暗室的尺寸。你應該清楚你所要建造的暗室是標準10米法半電波暗室還是標準3米法半電波暗室或是根據(jù)你的場地要求定制尺寸的電波暗室；電波暗室是否要配套修建屏蔽的控制室及放大器室，它們各自的長、寬、高尺寸是多少，它們建造在暗室的哪個方向。

　　2.屏蔽門的類型、尺寸和數(shù)量。屏蔽門分單刀、雙刀、三刀等不同類型，并有電動、氣動和手動三種。你要根據(jù)你將來的被測設備和人員進出方便程度以及屏蔽門的屏蔽性能、耐用性、可靠性、易維護性等多方面綜合考慮來選擇它們。

　　3.屏蔽板的類型和連接方式。由于各暗室制造廠商用來建造暗室的屏蔽板類型不同，屏蔽板之間的連接方式和工藝也不相同。為了保證好的接觸緊密性和電連續(xù)性，應該注意對他們選用的屏蔽板及屏蔽板之間的連接方式進行了解和比較。

　　4.屏蔽室屏蔽性能。應該讓暗室制造廠商提供其電磁屏蔽室可以達到的具體的屏蔽性能指標（給出具體數(shù)值），其中應該包括不同頻率段（從低頻段到高頻段）對磁場、電場、平面波、微波的屏蔽性能指標。

　　5.吸波材料。注意暗室制造廠商所采用的吸波材料的生產(chǎn)廠家和型號（包括鐵氧體吸波材料和尖劈吸波材料）；注意吸波材料的組成結構及它的抗高溫、高濕性能和阻燃性能；了解其長期使用是否易變形以及各種吸波材料在不同頻帶內(nèi)的吸波性能，了解它們在暗室中的鋪設方式和鋪設位置及作用。

　　6.電源線和信號線濾波器�？紤]好暗室將來要使用的電源類型和它們的最大功率，如測試設備、受試設備和輔助設備以及照明系統(tǒng)等是否要使用380V、220V、110V交流電壓，是否有需要直流供電的測試和受試設備，它們的數(shù)量是多少，是否有特殊的測試設備和輔助設備需要特殊的濾波器等，這些都需要考慮周全，以便供應商提前準備好這些電源線和信號線濾波器。

　　7.信導板和波導通風窗。暗室內(nèi)需要安裝波導通風窗與排氣扇或空調(diào)系統(tǒng)進行連接。注意波導通風窗的頻段設計，其屏蔽性能要符合屏蔽室的屏蔽性能。信導板用來安裝不能直接通過屏蔽墻體進行安裝的端子或信號接口；信導板的安裝數(shù)量、位置以及其上的端子的數(shù)量和類型要和測試設備供應廠商一起進行商討來決定。

　　8.火情報警裝置和照明設施。注意選擇不會產(chǎn)生任何無線電干擾的照明設施；火情報警裝置的安裝應該不會影響暗室的性能。

　　9.暗室內(nèi)的自動化裝置。暗室內(nèi)的自動化裝置包括天線升降塔、轉臺和監(jiān)測系統(tǒng)及可對它們進行控制的控制器。天線升降塔的選擇要考慮生產(chǎn)廠家、型號及是否有安裝天線的適配器，是否受到測試設備的支持（即與它相連接的測試設備的測試軟件是否有支持它的驅動程序）；轉臺同樣應該受到測試設備的支持并根據(jù)受試設備的大小來確定轉臺的尺寸及承載能力，同時要考慮轉臺的旋轉角度和定位精度；監(jiān)控系統(tǒng)包括安裝在暗室中的攝像機和安放在控制室內(nèi)的監(jiān)視器，可根據(jù)實際使用情況來選擇攝像機和監(jiān)視器的數(shù)量，攝象機要選擇可在寬的頻率范圍和高的場強下正常工作且不會產(chǎn)生射頻干擾信號的機種，并將其安裝在無飯射區(qū)域。

　　10.暗室的性能測試和保修培訓。由于暗室不僅適用于EMC中的EMI測試，還可用于EMS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和暗室全部建造完成后的場地衰減測試和場均勻測試。這些測試要根據(jù)合同要求和國際上暗室建造驗收的有關標準來進行。要選擇有知名度的和經(jīng)過權威機構認可的測試機構。暗室的保修和配套設備、部件的保修以及培訓要寫進合同中去。

　　（二）信息技術設備測試用暗室需增加的功能

　　根據(jù)測試信息類設備的需求，需要在一般暗室所具有功能的基礎上增加一些信息類設備專用接口。這些接口包括：標準顯示器接口、并行打印接口、ＲＳ２３２串行通信接口、ＵＳＢ接口、ＰＳ／２接口、視頻音頻接口、ＩＥＥＥ４８８并行接口等。增加了這些接口，以后對這些接口設備進行單獨測試就很方便，為區(qū)分和分析騷擾源以及隔離其他設備的影響提供了很好的途徑。

　　各暗室建造廠商對信息設備測試接口的處理方法各有不同。我中心３米法暗室建造廠商采取了提供一條從控制室到暗室轉臺的屏蔽通道的方法。它的功能是這樣實現(xiàn)的：將上述接口線通通穿入屏蔽通道內(nèi)，接口線的兩頭安裝上接口插頭或插座，一頭與暗室中的被測設備相連，一頭與控制室內(nèi)的輔助連接設備相連。在控制室的屏蔽通道端口充滿銅／鐵絲綿以防可能進暗室的電磁干擾。如果接口連線有屏蔽外皮，屏蔽外皮可以聯(lián)結到端口的屏蔽線接地端子上，這樣就完全避免了對暗室的干擾。這樣，可能帶進的傳導干擾十分微弱，不足以影響測試結果。當不需要進行此類測試時，可以將控制室這端的接口線放進屏蔽通道，屏蔽通道端口用附帶的蓋子蓋上即可。它還為未來的可能變化和接口的可擴展性提供了方便性和靈活性。

　　另外一些暗室建造廠商采取一個被稱為“銅顆粒床”的RFI Trap。這種又稱為無線電干擾Trap的設備是在它的內(nèi)部充滿1-2mm大小的銅顆粒（RFI Trap就象一個對屏蔽線纜的多端套筒）。這樣，銅顆粒就形成了一個在金屬外殼內(nèi)的裸露的屏蔽線纜的射頻屏蔽接觸。使用Trap可使許多線纜通過而不用將電纜割開，就如同許多電纜在一個同軸電纜中通過。電纜外部的屏蔽層必須被剝開，使得屏蔽線纜被包裹的部分暴露出來。RFI Trap可灌入和清空。RFI Trap可裝在屏蔽板上，也可取下用一塊百葉窗似的接口板替換它的位置。

　�。ㄈ�）暗室建造過程中需注意的問題

　　建造暗室是一個大的工程，需花費很大一筆經(jīng)費，許多技術細節(jié)需要考慮，稍有不周，將帶來人力、財力、物力上的損失，為今后的工作留下許多后患。根據(jù)我中心3米法半電波暗室的建造經(jīng)驗，需要在如下幾個方面加以注意：

　　1.技術標書的對比

　　合同簽訂前，要多找?guī)讉�暗室建造廠商，對它們的技術標書進行仔細的對比，分別與他們就技術標書的內(nèi)容進行細致的探討和詢問，對標書中的細節(jié)了解的越清楚越好。

　　2.了解暗室建造廠商的實力

　　了解暗室建造廠商的背景和技術實力，讓他們提供國內(nèi)、國外暗室建造的實例，最好能到他們建好的同類暗室去實地進行考察。

　　3.與提供測試設備的生產(chǎn)廠商的協(xié)調(diào)與配合

　　將來暗室中采用的測試設備生產(chǎn)廠家的確定，最好能在簽訂暗室建造合同之后。因為測試設備與暗室的設備有許多需要聯(lián)結的地方，測試設備相關線纜的長短和輔助設備的擺放，信號導板上聯(lián)結端子的數(shù)量和類型等都和暗室的設計密切相關。因此，暗室建造過程中一定要找齊測試設備生產(chǎn)廠家一起討論相關技術和確定連接細節(jié)，協(xié)調(diào)好他們之間的關系，明確各自的責任。

　　4.施工人員的經(jīng)驗和素質

　　現(xiàn)場施工人員的經(jīng)驗和素質也非常重要，經(jīng)過培訓的高素質的施工人員是建好暗室的重要保證。在每一階段的施工過程中，要多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、屏蔽通道及信導板螺釘?shù)木o固程度，這些都將影響暗室屏蔽腔體建好后屏蔽性能的好壞。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。

　　5.防火、防水及安全處理措施

　　暗室與安裝暗室的建筑場地有絕緣層。因此千萬要注意防水，否則絕緣層將被破壞。同時還要做好防火處理。為預防以外，防患于未然，最好與暗室廠協(xié)商，在暗室天花板上拉一個安全防護網(wǎng)，防止鐵氧體瓦掉下，傷害人員和設施。

　　6.最后的驗收工作

　　暗室建造完成后，要注意督促暗室廠商與測試設備生產(chǎn)廠家一起完成測試設備與暗室設備的安裝調(diào)試工作，使整個系統(tǒng)能夠正常工作。要進行背景噪聲的測試，滿足合同的要求。要向暗室廠商索要暗室相關設備的使用說明書和相關設備、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），作為將來查找和檢修的依據(jù)。同時還應讓暗室廠商多留些易損備件，讓他們提供足夠快的維修服務響應。

二.信息技術設備EMI測試技術實踐

　　信息技術設備的EMI（電磁騷擾）測試包括兩個方面：輻射騷擾和傳導騷擾測試。輻射騷擾是在空間傳播而傳導騷擾則通過電源線向公共電網(wǎng)中傳播。我國現(xiàn)行信息技術設備無線電騷擾測試標準是GB9254-1998，該標準等同采用國際標準CISPR 22，與歐洲標準EN 55022相同。

　　我中心在3米法半電波暗室中用于EMI測試的系統(tǒng)是德國羅德與施瓦茨（R/S）公司的產(chǎn)品，其中重要的全兼容性測試用接收機型號是ESI 26。該接收機頻率測量范圍從20Hz到26.5GHz，是包含接收機、計算機、頻譜分析儀三種功能于一身的機種。 羅德與施瓦茨公司是世界最大的著名無線電干擾測試用接收機生產(chǎn)廠商，在EMC測試設備制造方面具有豐富的經(jīng)驗。測試系統(tǒng)軟件是系統(tǒng)的靈魂，羅德與施瓦茨公司提供的與測試接收機ESI 26配套的測試軟件ES-K1編寫的非常成功。該測試系統(tǒng)軟件為EMI測試提供了一個全自動基礎上的解決方案，各個功能模塊相互配合組成整體又各自獨立，自動化程度和靈活應用程度都非常高，用戶界面也編寫的非常好，使用起來很方便同時也很直觀、很舒適。

　　近一年來，通過用ESI 26測試系統(tǒng)對微型計算機等大量信息技術設備所進行的測試和對ES-K1軟件的不斷摸索、實踐，總結了一些測試經(jīng)驗，共同行們參考和共同探討。

　�。ㄒ唬┯肊S-K1軟件進行全自動測試的幾個重要步驟

　　在用ESI 26測試系統(tǒng)軟件ES-K1進行全自動輻射騷擾測試時，要注意幾個重要步驟：首先確認系統(tǒng)控制用計算機對ESI 26接收機、轉臺、天線升降塔的控制正常，然后根據(jù)測試需求，對ES-K1程序中File菜單下的Navigate項的“Script Parameter”參數(shù)進行正確設置，其中包括其下各個子參數(shù)項的正確設置；其子參數(shù)項中的“Preview”和“Final”參數(shù)表中一定要填上正確的“Scan Table”（掃描表）名稱，“DataReduction”（數(shù)據(jù)精簡）參數(shù)是影響測試結果準確性和測試時間長短的重要的參數(shù)項，應根據(jù)測試要求正確編寫；再一個就是進入Navigate項下的“Scan Table”參數(shù)表編輯器“Scan Editor”，對“Scan Table”進行正確的編寫，編寫完成后起名存盤，一般相同的測試編寫一次即可；若其中參數(shù)編寫不正確，測試將不能夠進行。

　�。ǘ�） 正確理解“DataReduction”參數(shù)，對測試曲線進行分析

　　在ES-K1測試軟件中，“DataReduction”參數(shù)是一個不太好理解的參數(shù)，但是它又是一個非常重要的參數(shù)，它其中許多項目的數(shù)值設定與檢測時間和檢測結果密切相關，只有深刻理解了它每個項目的內(nèi)涵并進行正確的設置，才會取得事半功倍的效果。這里我不展開來談，僅用幾個輻射騷擾實際測試的例子進行說明。圖1、圖2是在“DataReduction”參數(shù)的“06”、“07”項數(shù)值分別設置成“6”時的實測曲線圖，從圖上很容易根據(jù)準峰值點偏離限制限的數(shù)據(jù)進行判斷，圖1為合格曲線，圖2為不和格曲線，一次就可進行判斷。圖3、圖4是在“DataReduction”參數(shù)設置與上面相同時測得的曲線。由于被測設備（計算機系統(tǒng)）產(chǎn)生的騷擾類型千差萬別，從圖3、圖4測試曲線可以看出，雖然ES-K1測試軟件自動測試給出的結果（部分準峰值數(shù)值）是合格，但許多峰值卻超標，并且許多超標的峰值沒有進行準峰值測試，這種情況下就不能輕易下結論，需要重新設置“DataReduction”參數(shù)“06”、“07”項的數(shù)值，將“06”項數(shù)值從“6”改成“15”或更大，將“07”項數(shù)值從“6”改成“3”或更��；測試頻率范圍也要項相應縮小，從原來的30MHz～1GHz，改成30MHz～40MHz（圖4情況下）或300MHz～1GHz（圖3情況下），將難以判斷的頻率段范圍做更精更細的再測量；如果有必要可對不能確定頻率點的騷擾進行手動測量，最后綜合加以判斷。

　　（三）注意尋找被測設備最大發(fā)射

　　在進行EMI輻射騷擾測試時，應該注意尋找被測系統(tǒng)的最大發(fā)射。如計算機系統(tǒng)在被測試時，應將組成系統(tǒng)的配套顯示器的亮度、對比度調(diào)到最大，還要改變顯示分辨率和刷新頻率分別進行測試。對于計算機的外部接口如COM口及并行打印口等要連接上MODEM和打印機一起組成被測系統(tǒng);要運行專用的EMI檢測程序，在顯示器上顯示黑地白字的滿屏“H”字符，同時打印機將“H”字符打印到打印紙上。對于輻射騷擾值不穩(wěn)定的頻率點，ES-K1測試軟件具有單點測試功能，可對騷擾幅值上下波動的頻率點進行任意次重復測試，并自動保持最大幅值。這里要注意的是與被測計算機組成被測系統(tǒng)的MODEM及打印機要選擇低輻射發(fā)射的，要進行測試篩選，它們的騷擾值最好要低于所采用標準限值限6dB。

　�。ㄋ模┦茉囋O備的擺放

EUT（被測設備）及輔助設備靜態(tài)時的擺放，GB9254-1998標準中有詳細的圖示和說明，一般使它們正面的最外邊界到天線的位置為3米。但轉臺轉動起來后被測系統(tǒng)對于接收天線的距離將發(fā)生變化；對于這種變化，標準上沒有描述的字段，被測設備送檢方往往對此提出疑義。我們通過實際測試比較，發(fā)現(xiàn)這種小距離的差異對測試接果影響很小，被測設備對天線的方位變化對檢測結果影響較大。

　�。ㄎ澹┍尘霸肼暫蜏y試軟件密碼的修改

　　我中心暗室30MHz～1GHz背景躁聲比GB9254-1998 B級限值限低20dB，但如果在全自動測試時，錯誤地修改了“Scan Table”參數(shù)表中“Attenuation/Gain"項目的內(nèi)容，將會使此頻段的背景躁聲提高10dB，因此要注意正確地設置此項內(nèi)容。另外，ES-K1軟件要求為測試程序設置密碼，密碼分為操作員密碼和管理員密碼。操作員不允許更改系統(tǒng)設置，只能進行測試，而系統(tǒng)管理員即可更改測試系統(tǒng)設置也可進行測試。因此要注意分級管理，一旦測試系統(tǒng)設置好后，不要隨便更改。密碼要牢記，萬一密碼忘記，將不能進入測試系統(tǒng)。這里給出密碼忘記后，對原密碼進行清除，重新設置密碼的方法：

　　編輯ES-K1軟件安裝目錄下的EXECUTE子目錄下的ES-K1.INI文件，執(zhí)行步驟如下：
　　1.將"RuSSysMgr＝ 0"改成"REM RuSSysMgr＝0"；
　　2.將語句 "RuSSysMgr＝1"插入ES-K1.INI文件中；
　　3. 存盤退出ES-K1.INI文件，以用戶名“R&S"和口令“$System$ "的系統(tǒng)管理員身份進入ES-K1測試軟件；
　　4.刪除用戶列表中原系統(tǒng)管理員密碼；
　　5.退出ES-K1測試軟件，重新進入ES-K1。INI文件；
　　6.將“REM RuSSysMgr＝0"改成"RuSSysMgr＝ 0"；
　　7.存盤退出ES-K1。INI文件，再次進入ES-K1測試軟件時，即可重新設置密碼。

三.結束語

　　總之，3米法半電波暗室和EMI測試技術是EMC測試中很重要的部分，它們即相互獨立又相互關聯(lián)。高標準高質量的檢測環(huán)境（3米法電波暗室）和檢測人員豐富的EMI檢測經(jīng)驗，是提高EMC檢測質量的重要因素。以上是我個人的一些經(jīng)驗和體會，更多細節(jié)還需要在今后的實踐中不斷認識、摸索和總結，希望文中內(nèi)容能對大家有所幫助。