CN107462775A - 一种电磁屏蔽效能测试系统及其改善屏蔽效能的测试方法 - Google Patents

Abstract

一种电磁屏蔽效能测试系统及其改善屏蔽效能的测试方法，电磁屏蔽效能测试系统包含屏蔽暗室以及设置在屏蔽暗室内的金属平板、信号源、发射天线、接收天线和接收机。采用金属平板代替小型屏蔽室，并调节金属平板在屏蔽暗室底面上的投影与屏蔽暗室的底面长边之间具有角度θ。本发明配置更简单，操作更便捷，克服了屏蔽暗室中电磁波反射叠加的缺陷，有效提高了测试精度。

Description

一种电磁屏蔽效能测试系统及其改善屏蔽效能的测试方法

技术领域

本发明涉及无线通信中的电磁兼容设计领域，尤其涉及一种电磁屏蔽效能测试系统及其改善屏蔽效能的测试方法。

背景技术

电磁屏蔽效能是设备系统的重要性能之一，特别是在复杂的电磁环境下，良好的屏蔽效果可以抑制强电磁干扰对设备系统的不利影响。根据电磁屏蔽效能的基本定义，通过比较有无电磁屏蔽体的场强来确定屏蔽效能。

电磁屏蔽效能测试通常会选择在较为干净电磁环境下进行，以减少外界环境对测试的影响。常见的电磁屏蔽效能测试环境包括屏蔽室、屏蔽半暗室、屏蔽全暗室等。如图1所示，设置在屏蔽室内的测试设备通常包含：发射设备、发射天线、以及设置在小型屏蔽室内的接收天线和接收设备。由于在屏蔽暗室内通常会有电磁波的发射，导致在接收天线处测得的电磁场是各种反射波的叠加，与电磁屏蔽效能基本定义要求的环境有偏差，导致测试结果无法满足要求。

发明内容

本发明提供一种电磁屏蔽效能测试系统及其改善屏蔽效能的测试方法，采用金属平板代替小型屏蔽室，配置更简单，操作更便捷，通过调整屏蔽体相对屏蔽暗室的位置，克服了屏蔽暗室中电磁波反射叠加的缺陷，有效提高了测试精度。

为了达到上述目的，本发明提供一种电磁屏蔽效能测试系统，包含：

屏蔽暗室；

金属平板，其设置在屏蔽暗室中，该金属平板接触且垂直于屏蔽暗室的底面，该金属平板在屏蔽暗室底面上的投影与屏蔽暗室的底面长边之间具有角度θ，该金属平板上具有测试窗，测试窗上设置有电磁材料网；

信号源，其设置在屏蔽暗室中；

发射天线，其设置在屏蔽暗室中，通过线缆连接信号源，该发射天线垂直于金属平板；

接收天线，其设置在屏蔽暗室中，该接收天线垂直于金属平板；

接收机，其设置在屏蔽暗室中，通过线缆连接接收天线。

发射天线、接收天线与测试窗的中心点位于同一高度，且发射天线、接收天线与测试窗的中心点处于同一直线上。

所述的发射天线与金属平板的距离大于0.8m，接收天线与金属平板的距离大于0.5m。

本发明还提供一种利用所述的电磁屏蔽效能测试系统来进行改善屏蔽效能的测试方法，包含以下步骤：

步骤S1、搭建电磁屏蔽效能测试系统，使金属平板在屏蔽暗室底面上的投影垂直于屏蔽暗室的底边，测量此时电磁屏蔽效能测试系统的电磁屏蔽效能；

步骤S2、根据电磁屏蔽效能测试系统中金属平板上的电磁材料网的尺寸，在三维仿真软件中建立仿真模型，获得电磁屏蔽效能的仿真结果；

步骤S3、调节金属平板的位置，使金属平板在屏蔽暗室底面上的投影与屏蔽暗室的底面长边之间产生角度θ，测量不同角度θ对应的电磁屏蔽效能测试系统的电磁屏蔽效能，并与电磁屏蔽效能的仿真结果进行比较，确定电磁屏蔽效能与仿真结果吻合度最高的角度θ。

所述的测量电磁屏蔽效能的方法具体包含：

步骤1、设置信号源、接收机、发射天线与接收天线的参数，并调节好金属平板的位置；

步骤2、保持信号源的输出功率一致，分别测量未安装电磁材料网和安装电磁材料网的情况下接收天线的接收信号，获得接收场强值；

步骤3、计算电磁材料网的电磁屏蔽效能：

其中，SE_E表示电磁屏蔽效能，E₀表示未安装电磁材料网时的接收场强值，E_S表示安装电磁材料网时的接收场强值。

本发明采用金属平板代替小型屏蔽室，配置更简单，操作更便捷，通过调整屏蔽体相对屏蔽暗室的位置，克服了屏蔽暗室中电磁波反射叠加的缺陷，有效提高了测试精度。

附图说明

图1是背景技术中电磁屏蔽效能测试系统的结构示意图。

图2是本发明提供的电磁屏蔽效能测试系统的结构示意图。

图3是金属平板的结构示意图。

图4是电磁材料网的结构示意图。

图5是电磁波反射示意图。

图6是本发明提供的改进的电磁屏蔽效能测试系统的结构示意图。

图7是电磁屏蔽效能测试结果与仿真结果的对比图。

具体实施方式

以下根据图2～图7，具体说明本发明的较佳实施例。

如图2所示，本发明提供一种电磁屏蔽效能测试系统，包含：

屏蔽暗室1；

金属平板4，其设置在屏蔽暗室1中，该金属平板4接触且垂直于屏蔽暗室1的底面，如图3所示，该金属平板4上具有测试窗401，测试窗401上设置有电磁材料网7(如图4所示)；

信号源1，其设置在屏蔽暗室1中；

发射天线2，其设置在屏蔽暗室1中，通过线缆连接信号源1，该发射天线2垂直于金属平板4；

接收天线5，其设置在屏蔽暗室1中，该接收天线5垂直于金属平板4；

接收机6，其设置在屏蔽暗室1中，通过线缆连接接收天线5。

电磁屏蔽效能测试需要在无外界电磁干扰环境下进行，按照GJB6190-2008《电磁屏蔽材料屏蔽效能测量方法》要求，对于8GHz～18GHz的测试频段，应该在屏蔽暗室内使用小型屏蔽室进行测量，在该测试频段，高频电磁波具有波长小的特点，对于大型障碍物的绕射能力比低频电磁波弱。为了测试便捷，本发明采用具有测试窗的金属平板代替小型屏蔽室，在本实施中，为了避免外界电磁干扰对测试结果的影响，测试系统搭建于20m×10m×10m(长×宽×高)的屏蔽暗室1内部，金属平板采用3m×3m的正方形，厚度1mm，测试窗采用直径0.2m的圆孔，测试窗边界距离金属平板边界1.4m，能够满足8GHz～18GHz试频段的需求，电磁材料网7采用金属网，且与测试窗401保持充分接触、无缝隙，单个正方形网格边长为10mm，信号源1采用宽频信号源，输出信号范围在250kHz～26.5GHz之间，发射天线2采用高频发射天线，工作在1GHz～18GHz，接收天线5采用宽频全向接收天线，工作在0.8GHz～18GHz，接收机6工作在25Hz～26.5GHz范围内。本发明中采用的金属平板的尺寸不局限为正方形及边长为3m，测试窗也不局限为圆形及直径为0.2m，电磁材料网也不局限于金属网，高频段不局限在8GHz～18GHz频段范围内。

如图5所示，电磁波在入射到金属表面时，会改变原有传播方向，产生反射。在屏蔽暗室进行屏蔽效能测试时，屏蔽暗室金属墙壁与金属平板之间有电磁波的多径传播，在接收天线处的电磁波为各种方向电磁波多径叠加的效果，对测试结果有很大的影响。这也是GJB6190-2008《电磁屏蔽材料屏蔽效能测量方法》规定采用屏蔽室进行屏蔽效能测试的原因之一。

针对电磁波多径传播带来的测试误差，本发明还提供一种利用所述的电磁屏蔽效能测试系统来进行改善屏蔽效能的测试方法，通过改进金属平板与屏蔽暗室夹角的方式，降低电磁波在接收天线处的多径叠加效应，包含以下步骤：

步骤S1、搭建电磁屏蔽效能测试系统，使金属平板在屏蔽暗室底面上的投影垂直于屏蔽暗室的底边，测量此时电磁屏蔽效能测试系统的电磁屏蔽效能；

步骤S2、根据电磁屏蔽效能测试系统中金属平板上的电磁材料网的尺寸，在三维仿真软件中建立仿真模型，获得电磁屏蔽效能的仿真结果；

步骤S3、如图6所示，保持搭建的电磁屏蔽效能测试系统中的其他参数不变，调节金属平板的位置，使金属平板在屏蔽暗室底面上的投影与屏蔽暗室的底面长边之间产生角度θ，测量不同角度θ对应的电磁屏蔽效能测试系统的电磁屏蔽效能，并与电磁屏蔽效能的仿真结果进行比较，确定电磁屏蔽效能与仿真结果吻合度最高的角度θ。

在测量电磁屏蔽效能时，使发射天线、接收天线与测试窗的中心点位于同一高度，且使发射天线、接收天线与测试窗的中心点处于同一直线上。

如图2和图6所示，按照GJB6190-2008《电磁屏蔽材料屏蔽效能测量方法》要求，发射天线和接收天线都为垂直极化，发射天线与金属平板的距离大于0.8m，接收天线与金属平板的距离大于0.5m。

所述的测量电磁屏蔽效能的方法具体包含：

步骤1、设置信号源、接收机、发射天线与接收天线的参数，并调节好金属平板的位置；

步骤2、保持信号源的输出功率一致，分别测量未安装电磁材料网和安装电磁材料网的情况下接收天线的接收信号，获得接收场强值；

步骤3、计算电磁材料网的电磁屏蔽效能：

其中，SE_E表示电磁屏蔽效能，E₀表示未安装电磁材料网时的接收场强值，E_S表示安装电磁材料网时的接收场强值。

在本发明的一个较佳实施例中，首先设定宽频信号源的扫频范围为8GHz～18GHz，扫频间隔为50MHz。接收机在测试频段范围内的扫频带宽为1MHz，设定宽频信号源的输出功率在适当范围，按照步骤S1测量电磁屏蔽效能。

根据步骤S2在三维仿真软件中设置求解频段为8GHz～18GHz，获得屏蔽效能仿真结果。

由于在步骤S1中的基本测试配置环境下，电磁波会在金属平板与屏蔽暗室长边所在的金属墙壁之间来回发射，实际在接收天线处的电磁场是各种反射波叠加的效果，影响了测试结果的准确性。

根据步骤S3，保持步骤S1中设定的宽频信号源、接收机、发射天线与接收天线的参数，设置金属平板在屏蔽暗室底面上的投影与屏蔽暗室的底面长边之间的角度为θ，使得电磁波能够以一定角度反射到金属平板区域以外的空间，减少在金属平板接收天线处电磁波叠加效果，提高屏蔽效能测试的精度，在此处θ角设置为45°，测量电磁屏蔽效能。

如图7所示，从比对结果得出，按照基本测试配置进行的屏蔽效能测试结果(改进前测试结果)具有明显偏差，与实际测试不相符，按照改进测试配置进行的屏蔽效能测试结果(改进后测试结果)与理论仿真结果(建模仿真结果)趋势一致，吻合较好，最大偏差在1.5dB以内，验证了按照改进测试配置的屏蔽效能测试方法是可行和有效的。

本发明采用金属平板代替小型屏蔽室，配置更简单，操作更便捷，通过调整屏蔽体相对屏蔽暗室的位置，克服了屏蔽暗室中电磁波反射叠加的缺陷，有效提高了测试精度。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (5)

1.一种电磁屏蔽效能测试系统，其特征在于，包含：

屏蔽暗室；

金属平板，其设置在屏蔽暗室中，该金属平板接触且垂直于屏蔽暗室的底面，该金属平板在屏蔽暗室底面上的投影与屏蔽暗室的底面长边之间具有角度θ，该金属平板上具有测试窗，测试窗上设置有电磁材料网；

信号源，其设置在屏蔽暗室中；

发射天线，其设置在屏蔽暗室中，通过线缆连接信号源，该发射天线垂直于金属平板；

接收天线，其设置在屏蔽暗室中，该接收天线垂直于金属平板；

接收机，其设置在屏蔽暗室中，通过线缆连接接收天线。

2.如权利要求1所述的电磁屏蔽效能测试系统，其特征在于，发射天线、接收天线与测试窗的中心点位于同一高度，且发射天线、接收天线与测试窗的中心点处于同一直线上。

3.如权利要求1所述的电磁屏蔽效能测试系统，其特征在于，所述的发射天线与金属平板的距离大于0.8m，接收天线与金属平板的距离大于0.5m。

4.一种利用如权利要求1-3中任意一项所述的电磁屏蔽效能测试系统来进行改善屏蔽效能的测试方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤S1、搭建电磁屏蔽效能测试系统，使金属平板在屏蔽暗室底面上的投影垂直于屏蔽暗室的底边，测量此时电磁屏蔽效能测试系统的电磁屏蔽效能；

步骤S2、根据电磁屏蔽效能测试系统中金属平板上的电磁材料网的尺寸，在三维仿真软件中建立仿真模型，获得电磁屏蔽效能的仿真结果；

步骤S3、调节金属平板的位置，使金属平板在屏蔽暗室底面上的投影与屏蔽暗室的底面长边之间产生角度θ，测量不同角度θ对应的电磁屏蔽效能测试系统的电磁屏蔽效能，并与电磁屏蔽效能的仿真结果进行比较，确定电磁屏蔽效能与仿真结果吻合度最高的角度θ。

5.如权利要求4所述的改善屏蔽效能的测试方法，其特征在于，所述的测量电磁屏蔽效能的方法具体包含：

步骤1、设置信号源、接收机、发射天线与接收天线的参数，并调节好金属平板的位置；

步骤2、保持信号源的输出功率一致，分别测量未安装电磁材料网和安装电磁材料网的情况下接收天线的接收信号，获得接收场强值；

步骤3、计算电磁材料网的电磁屏蔽效能：

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其中，SE_E表示电磁屏蔽效能，E₀表示未安装电磁材料网时的接收场强值，E_S表示安装电磁材料网时的接收场强值。