CN113419114B - 一种小型化宽频带的电磁屏蔽测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电磁屏蔽测试装置及测试方法，所述装置包括屏蔽箱体、用于开关箱体所用的导轨以及用于固定导轨及箱体的框架、电磁波发射及接收装置以及用于安装测试样品的夹具板。屏蔽箱主要材料可采用金属或塑料等，加工方法可采用机械连接、胶接或整体成型等方法。本发明具有低成本，小型化，可移动，操作方便等优势，可以满足各类材料在1‑40GHz频率范围内的电磁屏蔽性能测试。

Description

一种小型化宽频带的电磁屏蔽测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及电磁屏蔽领域，特别指一种小型化、可移动、低成本、适用于1-40GHz频率范围内材料电磁屏蔽性能的测试装置。

背景技术

随着现代科技的发展，电磁辐射已经广泛地存在于人类生产生活的各个领域，如航空航天、军事、通信、交通运输、医疗、工业制造等。电磁波为人类生产生活带来巨大的便利的同时，同样造成了严重的“电磁污染”，给人体健康、设备安全和通信安全带来不可忽视的威胁。因此，采用电磁屏蔽材料进行防护设计是解决上述问题的有效手段。随着技术的进步，已有多种新型电磁屏蔽材料被开发出来。1-40GHz为目前电磁屏蔽材料研究应用中最常涉及到的频率范围，其中涉及到的电子设备主要有：手机、微波炉、预警雷达、近中远程搜索雷达、GPS、卫星、跟踪雷达、武器射程雷达、导航雷达、导弹寻的器等。在上述频率范围内电磁屏蔽性能的测试方面，目前常用的方法有屏蔽室法、波导法、法兰同轴法。

目前国内的电磁屏蔽相关的标准涉及最多的是屏蔽室法，采用屏蔽室法的标准主要有：国家标准GB/T12190-2006、GB/T30142-2013，航空标准HB6159-1988，航天标准QJ1213-1987、QJ3035-1998，国家军用标准GJB870-1990、GJB6190-2008、GJB2093-1994。屏蔽室是用金属网或者金属板制成的大型六面体，金属材料具有优异屏蔽性能，可确保测试过程中不受外界电磁环境的影响。屏蔽室法测试的情境与材料的实际使用环境比较接近，所以测得的数据与最终产品的电磁屏蔽性能比较一致，数据可靠性比较高。另外屏蔽室法一般适合于10kHz到40GHz频率范围内的电磁屏蔽性能测试，基本涵盖了目前常用频率范围，所以屏蔽室法的普适性比较好。但是，一般用于电磁屏蔽性能测试的屏蔽室体积较大，对场地环境有较高要求，且造价昂贵。而且采用屏蔽室法进行电磁屏蔽性能的测试时所用的样品一般较大，例如根据国家军用标准GJB 6190-2008，1GHz～40GHz频率级别屏蔽效能测试的试样尺寸需大于0.3m×0.3m，对于新材料研发，制备难度和成本往往较高。

关于屏蔽室法的已有专利中，授权号为CN 103308798 B的发明专利详细的介绍了一种屏蔽室设计方法和屏蔽性能测试步骤，其中的测试设备屏蔽室采用金属板制成，屏蔽室上开有测试窗，屏蔽室外部和内部分别安装电磁发射装置和电磁接收装置，这种设计对环境要求高，需保证外部空间除了发射天线之外不能有其他微波信号干扰；而且屏蔽性能测试需要参考样品，不同的频点需要单独采集测试数据，并进行比对后得到被测材料的屏蔽性能。授权公告号为CN 208367106 U实用新型专利与CN 103308798 B发明专利的屏蔽测试箱结构特点具有一定的相似性，在屏蔽性能测试过程中，也存在与之类似的问题。授权公告号为CN 107870256 A和CN 103513124 B的发明专利适用于测试特定导引头结构的屏蔽性能，并不适合测试平面板状材料的屏蔽性能。

综上，开发一种小型化且使用方便、适合在实验室中进行材料1-40GHz电磁屏蔽性能测试的屏蔽箱体具有重要价值。本专利着眼于材料的电磁屏蔽性能表征应用场景，从电磁屏蔽性能测试的基本原理出发，设计了一种小型化、可移动、低成本、适用于1-40GHz频率范围内电磁屏蔽性能测试的屏蔽箱及其附属装置。

发明内容

本专利的目的是提供一种小型化、可移动、低成本、材料电磁屏蔽性能的测试装置的设计以及材料电磁屏蔽性能测试方法，可以满足在1-40GHz频率范围内的电磁屏蔽性能测试。

为了实现上述目的，本发明提供一种电磁屏蔽测试装置，包括屏蔽箱体、用于开关屏蔽箱体所用的导轨、电磁波发射及接收装置，以及用于安装测试样品的样品装夹板，所述屏蔽箱体为左右各半个箱体的组合形式，所述样品装夹板设于左右半箱体之间。

所述屏蔽箱体底部固定滑块，所述滑块用于连接屏蔽箱体与导轨；所述导轨置于屏蔽箱底部，使屏蔽箱体的左右半箱体沿着导轨所固定的方向实现开合。

本发明还提供一种屏蔽性能测试装置，包括屏蔽箱体、样品装夹板、支座、喇叭天线组件。

所述屏蔽箱体包括屏蔽板，吸波角锥，辅助连接件。屏蔽箱采用全封闭式设计，可保证屏蔽测试不受外部信号干扰，设计为左右各半个箱体的组合形式。

所述屏蔽板可选用金属如铝、钢、铜等金属板材，或表面贴覆金属层的硬质塑料板材等，板材可通过焊接、胶接、机械连接等方法拼接装配在一起，也可以采用3D打印成型技术直接进行一体化成型。屏蔽箱两侧的背板上预留喇叭天线安装孔。

所述吸波角锥可采用吸波泡沫等材料，主要用于吸收屏蔽箱内多次反射的电磁波，减少多次反射的杂散信号对屏蔽性能的影响。

所述辅助连接件，主要用于固定和连接屏蔽箱各个面板。紧固件可选用型材，螺钉，结构胶等。当采用机械连接方法时，可将屏蔽板用螺钉固定于特定形状的型材上，组装屏蔽箱体；当采用胶接方法时，可采用光固化胶、环氧树脂等胶粘剂实现不同面板之间的粘接。

所述样品装夹板用于固定样品，板中心开有一定直径的圆形孔，圆形孔的尺寸依据屏蔽的频段进行设计，满足相应频段下几乎全部微波透过条件，以便于测试样品的电磁屏蔽性能。

所述支座，包括滑块、导轨、限位块、框架和连接件。

所述滑块固定于屏蔽箱底部，并用于连接屏蔽箱体与导轨。

所述导轨置于屏蔽箱底部，使屏蔽箱沿着导轨所固定的方向实现开合。

所述限位块用于限定屏蔽箱的滑动范围。

所述框架用于稳定支撑导轨和屏蔽箱体，可选用金属或木质支撑结构。

所述连接件用于实现不同结构之间的固定和连接。

所述喇叭天线组件，用于发射和接收电磁波，喇叭天线一般应包括同轴传输线、喇叭天线、聚焦透镜和天线固定板等功能组件和相应紧固件，其中喇叭天线既可以选用一体化喇叭天线，也可以采用波导管、矩圆过渡、喇叭组件进行组合的方式，也可以采用其他各种形式的微波天线。

所述同轴传输线用于连接矩形波导和矢量网络分析仪，实现微波信号在矢量网络分析仪和喇叭天线之间的传输。

所述喇叭天线将传输线内的微波信号转换为沿着天线开口方向传输的微波信号。

所述聚焦透镜优选双曲透镜，安装于喇叭天线发射端口，实现微波信号的聚焦。

喇叭天线组件安装于屏蔽箱体左右两侧的背板上，左右各安装一个，分别用于信号的发射和接收。天线固定板用于将喇叭天线固定于屏蔽箱左右两侧的背板上。在屏蔽性能测试时，安装有样品的装夹板置于所述屏蔽箱体中间，将屏蔽箱隔开为两个空间，样品两侧各安装一个喇叭天线，一侧的喇叭天线用于发射电磁波，另一侧喇叭天线接收透过的电磁波。

采用所述电磁屏蔽测试箱进行材料电磁屏蔽性能的测试，包括如下步骤：

(1)屏蔽箱安装：根据测试需要的电磁波频段，选择对应频段适用的喇叭天线和聚焦透镜，通过螺栓连接到屏蔽箱两侧背板的孔上，并经同轴线缆连接到矢量网络分析仪。

(2)试样安装：将测试样品安装到样品装夹板中间，样品装夹板上有测试孔，测试孔大小需保证电磁波几乎完全从孔中穿过，样品尺寸须保证完全覆盖测试孔，样品周边用双面导电铜胶带包覆，用以提升样品与装夹板之间的导电性，最后将安装有样品的铝板置于左右两个半屏蔽箱中间位置，通过限位块进行固定。

(3)电磁屏蔽性能测试：将两个半屏蔽箱合在一起，用C型钳夹紧固定。操作矢量网络分析仪，设置测试参数，测试入射电磁波功率，以及经过屏蔽材料的透射电磁波功率，存储数据。屏蔽性能计算方法：材料的电磁屏蔽性能表征量称为屏蔽效能(SE)，屏蔽效能可分为反射效能和吸收效能等，由于屏蔽室法难以得到可靠的反射参数，因此无法计算反射和吸收效能的贡献比例。当采用屏蔽室法测试时，通过入射电磁波的功率(P_l)和经过屏蔽体透过的电磁波功率(P_T)根据如下公式计算屏蔽效能，单位为分贝(dB)。

(4)更换试样：取下C型钳，打开屏蔽箱，取出样品装夹板，拆下螺栓更换试样。

本发明具有如下优势特点：

(1)测试精度高。本发明中通过两个半屏蔽箱的开合实现样品的安装和测试的设计方案，屏蔽箱构成的封闭结构可隔绝外部微波信号的影响，内部吸波角锥的设计，减少了内部多次反射的杂散电磁波对测试结果的影响，使屏蔽箱体的精度在矢量网络分析仪的底噪水平。

(2)测试效率高。本发明中的导轨设计方案，使屏蔽箱在导轨上易于实现左右滑动开合，在屏蔽箱体打开时，安装有样品的铝板可直接插入两个半屏蔽箱体之间的缝隙中，易于安装和拆卸，可显著降低样品的更换时间，提高测试效率。

(3)测试范围广。对样品厚度没有严格要求，包括但不限于平面板状屏蔽样品，只要样品有平面的夹持端，不同厚度的样品均可测试，而且其他复杂形状的材料亦可通过设计边框夹具进行电磁屏蔽性能测试。

(4)测试成本低。与屏蔽室法测试标准所要求的样品尺寸相比，本方法所需测试样品尺寸小，耗费材料少，可大幅降低制样难度和测试成本。

(5)制造成本低。装置占用空间小且易于搬运，采用常见的材料如铝、铁、亚克力等即可制作，主要使用板材、型材等常规材料加工，且无需大型加工设备即可完成。

(6)设计自由度大。可满足频率为1-40GHz频率范围内的电磁波屏蔽性能的测试，可根据所需测试的频率范围进行屏蔽箱体尺寸的设计，并可自由更换不同的喇叭天线组件实现多频段电磁屏蔽性能的测试。

附图说明

为了解释本发明，将在下文中参考附图描述其示例性实施方式，附图中：

图1为本发明电磁屏蔽测试装置整体结构示意图；

图2为本发明采用铝板机械连接方法制造的屏蔽箱整体建模图；

图3为本发明采用铝板机械连接方法时的屏蔽箱装配爆炸图；

图4为本发明采用铝板机械连接方法时采用的角铝建模图(a)角铝3001(b)角铝3002(c)角铝3003；

图5为限位块局部放大图；

图6为喇叭天线部分组件建模图；

图7为框架及导轨建模图；

图8为测试样品装夹夹具建模图；

图9为测试样品放入屏蔽箱测试位置后的状态建模图；

图10为本发明采用亚克力板胶粘方法时的整体建模图；

图11为本发明采用亚克力板胶粘方法时的屏蔽箱装配爆炸图；

图12为屏蔽箱闭合时的状态建模图；

图13为屏蔽箱在X波段的动态范围；

图14为所述屏蔽箱测试结果与波导法对比。

具体实施方式

本发明中电磁屏蔽测试装置的整体结构示意图如图1所示，以下结合2种不同方式的具体实施例进一步阐释本发明中屏蔽箱设计的技术方案。

实施例1：铝板机械连接方法

铝合金具有高导电性，可完全屏蔽频率在1GHz以上的微波信号，在本实施例中，屏蔽箱制造选材主要为铝合金板材。为实现结构支撑和电磁屏蔽的需求，铝合金板材厚度优选在3-10mm，本实施例同时考虑到设备减重和可移动的需要，铝合金板材厚度为5mm。本实施例中所描述的电磁屏蔽箱设计规格及配置的喇叭天线规格，可用于X频段，即8.2-12.4GHz频率范围内平面板状材料电磁屏蔽性能的测试。对于其他频段范围内的电磁屏蔽性能测试需求，根据实际测试需要和喇叭天线的规格，对屏蔽箱体部分组件的尺寸进行适当调整。

以下结合附图对本实施例进一步说明。

如图2和图3所示，整个屏蔽箱体分为左右两侧的两个半屏蔽箱，图2展示的为两个半屏蔽箱稍打开的状态，图3为各零件装配爆炸图。半屏蔽箱的内部尺寸为300mm×300mm×150mm。每个半屏蔽箱由5块铝板组成，屏蔽板均选用厚度为5mm的铝板，其中包括一块300mm×300mm的背板1，4块300mm×150mm的侧板2。采用电钻在铝板上特定位置打孔，孔为双排通孔。

选用厚度5mm，夹角为90°的角铝，通过高速切割机将角铝切割为特定的尺寸，角铝边角处切割角度为45°，并采用电钻在角铝上特定位置打孔，孔位置与后续要组装的铝板相同。角铝3分为三种尺寸，一种3001长度为300mm，用于背板1与侧板2的连接固定；一种3002长度150mm，用于侧板2之间的连接固定；一种3003长度为300mm，且一面为矩形，用于侧板2与中间板4的固定。三种角铝3的形状及螺钉孔位分布示例分别如图4所示。

两块相邻的铝板固定于同一角铝3上，形成屏蔽箱相邻的两个面，角铝3和铝板采用螺栓连接方式固定，将不同尺寸不同位置的铝板组装成为两个铝箱形成屏蔽箱。

为了保证两个半屏蔽箱闭合时接口处的平整度和密闭性，在两个半屏蔽箱分别安装一中间板4，中间板也采用5mm铝板，其尺寸为380mm×380mm，在其中心开一300mm×300mm方孔。为了方便测试时屏蔽材料板的安装，需要在屏蔽箱的底部和两侧安装限位块5，限位块5通过螺钉连接到角铝3003上。限位块的位置示意图如图5所示

以X波段的喇叭天线为例，如图6所示，电磁波发射天线和接收天线均由矩形波导管6，矩圆过渡7，喇叭天线8和聚焦透镜9组成，以上部件之间通过法兰盘依次首尾连接紧固。两个波导管通过同轴线缆与矢量网络分析仪相连。为保证喇叭天线发出的电磁波完全进入屏蔽箱中，在背板1的中心处留有一方孔或圆孔，用于安装和更换不同频段的喇叭天线。优选的，该孔设计为圆形，直径设计为80mm，大于X波段最低频率8.2GHz对应波长36.6mm的两倍。喇叭天线8中间的法兰盘用以固定到屏蔽箱的背板1中间位置的方孔或圆孔中。电磁波信号是由矢量网络分析仪发出，依次经过矩形波导管6，矩圆过渡7，喇叭天线8和聚焦透镜9后，进入屏蔽箱内部进行传播，再由另一组接收装置收集。

测试使用的是喇叭天线，收发天线型号相同，且喇叭天线端口有电磁波聚焦透镜，电磁波从喇叭天线中射出后，向前沿平行直线方向传播，波束较为集中，这样可以保证电磁波穿过测试窗完全投射到测试试样表面。一般当收发天线端口之间距离大于等于三倍波长时可认为满足远场测试条件，测试频段在8.2-12.4GHz时，收发天线之间的距离设计为145mm。

如图7所示，框架10是用适当长度的2020铝型材(铝型材截面边长20mm)制成，长度方向为600mm数量8根，宽度方向为440mm数量4根，高度方向为400mm数量5根，框架10之间用直角连接件11进行固定。两条导轨12安装在框架10底面上，导轨12长度640mm与框架10边缘平齐。每条导轨12的两端设置限位滑块13，可通过螺钉紧固在导轨10上，防止屏蔽箱在运输过程中从导轨12的末端滑出。

每个半屏蔽箱由4个滑块14安装在导轨12上，两条导轨12上分别有两个滑块14，保证屏蔽箱的平衡并且可以平稳滑动，测试前后使两侧屏蔽箱左右滑动以便于试样的安装和拆卸。两个半屏蔽箱底部的合适位置上设计4个水平底座，通过螺栓固定于滑块14之上。

两个半屏蔽箱的内部用双面导电铜胶带贴敷，特别是将背板1与侧板2之间的接缝处贴紧。优选地，铜胶带的宽度为50mm以上。

吸波角锥15可采用吸波泡沫等材料，主要用于吸收屏蔽箱内多次反射的电磁波，减少多次反射的杂散信号对屏蔽性能的影响。优选的，吸波角锥15用线切割、电阻丝加热等方法切割成合适的大小及形状，吸波角锥15总厚度为50mm，角锥高度30mm，底部吸波平面结构的厚度20mm。拼接部位的吸波角锥边缘角度为45°，保证拼接时角锥与角锥之间刚好贴合在一起，切割完毕后，将吸波角锥逐块拼装于屏蔽箱体内部。

如图8所示为电磁屏蔽材料样品装夹板，一块厚度为5mm，尺寸为380mm×380mm的铝板，作为测试窗16。另有一块厚度为5mm，尺寸为120mm×120mm的铝板，作为测试夹板17。优选的，在测试窗16、测试夹板17的中心位置均开一80mm×80mm方孔，作为电磁波穿透被测样品的区域。此被测区域的面积及形状可根据电磁波频段与样品尺寸进行调节。如样品较小，可加工一组方孔尺寸更小的测试窗16和测试夹板17；反之如果测试低频段电磁波的屏蔽性能，需要的测试区域需要更大，则可加工一组方孔尺寸更大的测试窗16和测试夹板17。在以上两个板的方孔周围边角位置上打孔，通过螺栓使测试窗16和测试夹板17固定在一起，测试试样置于两板中间，如图8中18处，图8中未画出试样。优选的，当测试窗16和测试夹板17的方孔为80mm×80mm时，被测试样的尺寸为100mm×100mm。测试窗16和测试夹板17之间的距离可通过旋转螺栓进行调节，因此采用该屏蔽箱可以测试较厚的平面板状材料的电磁屏蔽性能。

如图9所示，测试窗16的外缘尺寸与中间板4一致，使得测试窗16可以与中间板4保持平齐，并可以通过限位块5放置在两个半屏蔽箱中间。

实施例2：亚克力板粘接方案

在本例中，屏蔽箱制造选材主要为亚克力。亚克力具有轻质、方便切割等优点。用亚克力作为屏蔽板材，可在板与板之间连接处涂抹光固化胶水，用紫外线灯照射即可快速固化。亚克力的导电性虽不足以屏蔽电磁波，但可通过粘贴表面导电层的方式提升亚克力材料的屏蔽性。采用亚克力板胶粘制作屏蔽箱，相比实施例(1)免去了钻孔等机械连接步骤，制作过程方便快速并且可以保证箱体板面的完整性，不会因为钻孔带来缝隙造成电磁波的泄露。为实现结构支撑和轻量化的需求，亚克力板材厚度优选在5-10mm，本实施例中优选亚克力板材厚度为5mm。本实施例中所描述的电磁屏蔽箱设计规格及配置的喇叭天线规格，可用于X频段，即8.2-12.4GHz频率范围内平面板状材料电磁屏蔽性能的测试。对于其他频段范围内的电磁屏蔽性能测试需求，根据实际测试需求和喇叭天线的规格，对屏蔽箱体部分组件的尺寸进行适当调整。

以下结合附图对本实施例进一步说明。

如图10和图11所示，图10为采用亚克力板胶粘方法时的整体建模图，图11为装配爆炸图。屏蔽箱整体的内部尺寸为300mm×300mm×150mm。选用厚度为5mm的亚克力板，其中300mm×300mm背板1一块，300mm×150mm侧板2四块。在各板的边缘和侧面涂抹紫外光固化胶水，将所需固定的位置呈90°拼接在一起并施加一定压力保持，用紫外线灯照射5～10分钟直到固化，板与板之间紧密结合。裁切两块380mm×380mm的中间板4，分别在其中心用线切割方法加工300mm×300mm方孔，将中间板4也用光固化方法固定于两个半屏蔽箱上，方孔边缘与侧板2平齐。

由于亚克力板导电性能较弱，无法屏蔽电磁波。可在亚克力屏蔽箱内部粘贴多层铜导电胶带，提升表面导电性并封堵板与板之间的缝隙，实现电磁波的屏蔽，可达到与金属屏蔽箱相同的屏蔽性能。优选地，铜胶带的宽度为50mm以上。

在背板1的中心处留有一方孔或圆孔，用于安装和更换不同频段的喇叭天线。优选的，该孔设计为圆形，以X波段的喇叭天线为例，直径设计为80mm，大于X波段最低频率8.2GHz对应波长36.6mm的两倍。如图5所示，电磁波发射天线和接收天线均由矩形波导管6，矩圆过渡7，喇叭天线8和聚焦透镜9组成，以上部件之间通过法兰盘依次首尾连接紧固。两个波导管通过同轴线缆与矢量网络分析仪相连。喇叭天线8中间的法兰盘用以固定到屏蔽箱的背板1中间位置的方孔或圆孔中。

如图7所示，框架10是用适当长度的铝型材制成，长度方向为600mm数量8根，宽度方向为440mm数量4根，高度方向为400mm数量5根，框架10之间用直角连接件11进行固定。两条导轨12安装在框架10底面上，导轨12长度640mm与框架10边缘平齐。每条导轨12的两端设置限位滑块13，可通过螺钉紧固在导轨10上，防止屏蔽箱在运输过程中从导轨12的末端滑出。每个半屏蔽箱由4个滑块14安装在导轨12上，两条导轨12上分别有两个滑块14，保证屏蔽箱的平衡并且可以平稳滑动，测试前后使两侧屏蔽箱左右滑动以便于试样的安装和拆卸。两个半屏蔽箱底部的合适位置上设计4个水平底座，通过螺栓固定于滑块14之上。

吸波角锥15可采用吸波泡沫等材料，优选的，吸波角锥15用线切割、电阻丝加热等方法切割成合适的大小及形状，吸波角锥15总厚度为50mm，角锥高度30mm，底部吸波平面结构的厚度20mm。拼接部位的吸波角锥边缘角度为45°，保证拼接时角锥与角锥之间刚好贴合在一起，切割完毕后，将吸波角锥逐块拼装于屏蔽箱体内部。

如图8所示为电磁屏蔽材料样品装夹板，一块厚度为5mm，尺寸为380mm×380mm的亚克力板表面贴敷铜胶带，作为测试窗16。另有一块厚度为5mm，尺寸为120mm×120mm的亚克力板表面贴敷铜胶带，作为测试夹板17。优选的，在测试窗16、测试夹板17的中心位置均开一80mm×80mm方孔，作为电磁波穿透被测样品的区域。此被测区域的面积及形状可根据电磁波频段与样品尺寸进行调节。在以上两个板的方孔周围边角位置上打孔，通过螺栓使测试窗16和测试夹板17固定在一起，测试试样置于两板中间。

如图9所示，测试窗16的外缘尺寸与中间板4一致，使得测试窗16可以与中间板4保持平齐，并可以通过限位块5放置在两个半屏蔽箱中间。

电磁屏蔽测试箱使用方法

所述电磁屏蔽测试箱的使用方法，包括如下步骤：

(1)屏蔽箱安装：根据测试需要的电磁波频段，选择对应频段适用的喇叭天线，矩圆转换，波导管和聚焦透镜。以X波段喇叭天线为例，将波导管，矩圆过渡，X波段喇叭天线依次通过螺栓连接法兰盘，进而通过螺栓将喇叭天线中间的法兰盘连接到屏蔽箱两侧背板的孔上。波导管经同轴线缆连接到矢量网络分析仪。

(2)试样安装：将被测试样18放于测试窗16中心位置，将测试夹板17放被测试样18上，用8颗螺栓将孔位对齐，且将测试窗16、被测样品18、测试夹板17紧固在一起。将这个整体通过限位块5放置在两个半屏蔽箱中间后，合紧两个半屏蔽箱，用两个以上的C形钳在中间板4的部位对两个半屏蔽箱进行紧固，通过施加应力进一步保证两个半屏蔽箱之间没有缝隙，防止电磁波的泄露。两个半屏蔽箱合紧后示意图如图12所示。

(3)电磁屏蔽性能测试：将两个波导管6用同轴电缆与矢量网络分析仪连接，设置测试参数，测试材料的电磁屏蔽性能，存储数据。

(4)更换试样：测试过程中需要更换试样时，只需卸下C形钳，打开两个半屏蔽箱，取出测试窗16、被测样品18、测试夹板17，拆掉部分螺栓即可将试样卸下并更换。

电磁屏蔽测试箱可靠性验证

测试装置的动态范围是指其所能测量到的最大屏蔽效能数值，其大小表征了系统的测试能力。用纯铝板作为屏蔽材料测试具体实施例1所述屏蔽箱系统的动态范围，如图13所示，测试装置在8.2-12.4GHz频率范围内的屏蔽效能均大于102dB，可保证矢量网络分析仪、同轴传输线、喇叭天线、屏蔽箱构成的整个系统噪音足够小，不影响材料电磁屏蔽性能测试的精度，屏蔽系统设计准则对屏蔽测试装置的要求是系统的动态范围至少为100dB，所以本专利中的电磁屏蔽测试装置满足设计准则的要求。

波导法具有操作方便、所需材料较少、测试精度高等特点，所以在科研中常用来测试平面材料在频率高于3GHz的电磁波屏蔽性能，以波导法测试值为较为准确的结果，评价所述屏蔽箱在测试材料屏蔽性能方面的可靠程度。分别用波导法和所述屏蔽箱测试相同材料的电磁屏蔽性能，所选取的材料为4种面密度的碳纤维表面毡，分别编号为：PY-1、PY-2、PY-3、PY-4，其面密度依次增大，测试的屏蔽效能应随面密度增大而增高。将两种方法的结果进行对比，结果如图14所示。根据图14(a)～(d)，采用所述屏蔽箱(图中标注Shieldingbox的曲线)具有与波导法(图中标注Waveguide的曲线)相近的屏蔽测试精度，说明所设计的电磁屏蔽测试箱可以获得可靠的结果。

本发明不以任何方式限制于在说明书和附图中呈现的示例性实施方式。在如权利要求书概括的本发明的范围内，很多变形是可能的。此外，不应该将权利要求书中的任何参考标记构造为限制本发明的范围。

Claims (1)

1.一种电磁屏蔽测试箱可靠性的验证方法，所述电磁屏蔽测试箱的整个屏蔽箱体分为左右两侧的两个半屏蔽箱，半屏蔽箱的内部尺寸为300 mm × 300 mm × 150 mm，每个半屏蔽箱由5块铝板组成，屏蔽板均选用厚度为5 mm的铝板，其中包括一块300 mm × 300 mm的背板，4块300 mm × 150 mm的侧板，采用电钻在铝板上特定位置打孔，孔为双排通孔；

选用厚度5 mm，夹角为90°的角铝，通过高速切割机将角铝切割为特定的尺寸，角铝边角处切割角度为45°，并采用电钻在角铝上特定位置打孔，孔位置与后续要组装的铝板相同，角铝分为三种尺寸，一种长度为300 mm，用于背板与侧板的连接固定；一种长度150 mm，用于侧板之间的连接固定；一种长度为300 mm，且一面为矩形，用于侧板与中间板的固定；两块相邻的铝板固定于同一角铝上，形成屏蔽箱相邻的两个面，角铝和铝板采用螺栓连接方式固定，将不同尺寸不同位置的铝板组装成为两个铝箱形成屏蔽箱；

为了保证两个半屏蔽箱闭合时接口处的平整度和密闭性，在两个半屏蔽箱分别安装一中间板，中间板也采用5 mm铝板，其尺寸为380 mm × 380 mm，在其中心开一300 mm ×300 mm方孔；为了方便测试时屏蔽材料板的安装，在屏蔽箱的底部和两侧安装限位块，限位块通过螺钉连接到角铝上；

采用X波段的喇叭天线，其中电磁波发射天线和接收天线均由矩形波导管，矩圆过渡，喇叭天线和聚焦透镜组成，以上部件之间通过法兰盘依次首尾连接紧固，两个波导管通过同轴线缆与矢量网络分析仪相连，为保证喇叭天线发出的电磁波完全进入屏蔽箱中，在背板的中心处留有一圆孔，用于安装和更换不同频段的喇叭天线，孔直径设计为80 mm，大于X波段最低频率8.2GHz对应波长36.6 mm的两倍；喇叭天线中间的法兰盘用以固定到屏蔽箱的背板中间位置的圆孔中；电磁波信号是由矢量网络分析仪发出，依次经过矩形波导管，矩圆过渡，喇叭天线和聚焦透镜后，进入屏蔽箱内部进行传播，再由另一组接收装置收集；

测试使用的是喇叭天线，收发天线型号相同，且喇叭天线端口有电磁波聚焦透镜，电磁波从喇叭天线中射出后，向前沿平行直线方向传播，波束较为集中，保证电磁波穿过测试窗完全投射到测试试样表面；当收发天线端口之间距离大于等于三倍波长时满足远场测试条件，测试频段在8.2-12.4 GHz时，收发天线之间的距离设计为145 mm；

框架用截面边长20mm的铝型材制成，长度方向为600 mm数量8根，宽度方向为440 mm数量4根，高度方向为400 mm数量5根，框架之间用直角连接件进行固定；两条导轨安装在框架底面上，导轨长度640 mm与框架边缘平齐，每条导轨的两端设置限位滑块，通过螺钉紧固在导轨上，防止屏蔽箱在运输过程中从导轨的末端滑出；

每个半屏蔽箱由4个滑块安装在导轨上，两条导轨上分别有两个滑块，保证屏蔽箱的平衡并且平稳滑动，测试前后使两侧屏蔽箱左右滑动以便于试样的安装和拆卸，两个半屏蔽箱底部的合适位置上设计4个水平底座，通过螺栓固定于滑块之上，

两个半屏蔽箱的内部用双面导电铜胶带贴敷，将背板与侧板之间的接缝处贴紧；吸波角锥采用吸波泡沫材料，主要用于吸收屏蔽箱内多次反射的电磁波，减少多次反射的杂散信号对屏蔽性能的影响；吸波角锥总厚度为50 mm，角锥高度30 mm，底部吸波平面结构的厚度20 mm；拼接部位的吸波角锥边缘角度为45°，保证拼接时角锥与角锥之间刚好贴合在一起，切割完毕后，将吸波角锥逐块拼装于屏蔽箱体内部；

电磁屏蔽材料样品装夹板，一块厚度为5 mm，尺寸为380 mm × 380 mm的铝板，作为测试窗，另有一块厚度为5 mm，尺寸为120 mm × 120 mm的铝板，作为测试夹板，在测试窗、测试夹板的中心位置均开一80 mm × 80 mm方孔，作为电磁波穿透被测样品的区域；此被测区域的面积及形状可根据电磁波频段与样品尺寸进行调节，如样品较小，加工一组方孔尺寸更小的测试窗和测试夹板；如果测试低频段电磁波的屏蔽性能，测试区域更大，则加工一组方孔尺寸更大的测试窗和测试夹板，在以上两个板的方孔周围边角位置上打孔，通过螺栓使测试窗和测试夹板固定在一起，测试试样置于两板中间；当测试窗和测试夹板的方孔为80 mm × 80 mm时，被测试样的尺寸为100 mm × 100 mm，测试窗和测试夹板之间的距离通过旋转螺栓进行调节，采用该屏蔽箱测试较厚的平面板状材料的电磁屏蔽性能；测试窗的外缘尺寸与中间板一致，使得测试窗与中间板保持平齐，并通过限位块放置在两个半屏蔽箱中间；

所述可靠性的验证方法包括：

测试装置的动态范围是指其所能测量到的最大屏蔽效能数值，其大小表征了系统的测试能力，测试装置在8.2-12.4 GHz频率范围内的屏蔽效能均大于102 dB，保证矢量网络分析仪、同轴传输线、喇叭天线、屏蔽箱构成的整个系统噪音足够小，不影响材料电磁屏蔽性能测试的精度，屏蔽系统设计准则对屏蔽测试装置的要求是系统的动态范围至少为100dB，

以波导法测试值为较为准确的结果，评价所述屏蔽箱在测试材料屏蔽性能方面的可靠程度，分别用波导法和所述屏蔽箱测试相同材料的电磁屏蔽性能，选取的材料为4种面密度的碳纤维表面毡，分别编号为：PY-1、PY-2、PY-3、PY-4，其面密度依次增大，测试的屏蔽效能应随面密度增大而增高，将两种方法的结果进行对比，采用所述屏蔽箱具有与波导法相近的屏蔽测试精度，说明所设计的电磁屏蔽测试箱获得可靠的结果。

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