CN203299295U

CN203299295U - 一种电能量采集系统射频辐射抗扰度试验装置

Info

Publication number: CN203299295U
Application number: CN2013202954617U
Authority: CN
Inventors: 丁心志; 沈鑫; 许守东; 翟少磊
Original assignee: Yunnan Power Grid Corp Technology Branch; Yunnan Electric Power Experimental Research Institute Group Co Ltd of Electric Power Research Institute
Current assignee: Yunnan Power Grid Corp Technology Branch; Yunnan Electric Power Experimental Research Institute Group Co Ltd of Electric Power Research Institute
Priority date: 2013-05-27
Filing date: 2013-05-27
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2023-05-27

Abstract

一种电能量采集系统射频辐射抗扰度试验装置，本实用新型由发射回路和接收回路组成，发射回路由发射天线（1）、放大器、衰减器、反向链路滤波器、接收天线（2）依序连接构成；接收回路由接收天线（1）、放大器、前向链路滤波器、发射天线（2）依序连接构成。本实用新型简单可靠，实用性强。

Description

一种电能量采集系统射频辐射抗扰度试验装置

技术领域

本实用新型涉及电磁兼容测试领域，特别涉及一种电能量采集系统射频辐射抗扰度试验装置。

背景技术

目前电波暗室除地面外的其他5个面均贴有吸波材料，主要模拟开阔试验场地，即电波传播时只有直射波和地面反射波，同时屏蔽外界的电磁波信号，美国FCC、ANCI C63.6、日本VCCI以及IEC、CISPR等标准容许用电磁屏蔽电波暗室替代开阔试验场地进行EMC测试，主要用来进行企业界电工、电子产品、汽车的电磁兼容测试。

现有电波暗室建筑成本很高，少则几百万，多则上千万，考虑到电波暗室可以进行多向产品的电磁兼容试验，即节约成本，又避免重复建设，对于当前建设资源节约型、环境友好型社会具有重要的现实意义，本专利在这种的背景下，提出一种电能量采集系统射频辐射抗扰度试验装置。

发明内容

本实用新型正是为了解决上述问题，提供一种电能量采集系统射频辐射抗扰度试验装置，采用该方法简单可靠，实用性强的优点。

本实用新型采用如下技术方案实现。一种电能量采集系统射频辐射抗扰度试验装置，本实用新型特征在于：由发射回路和接收回路组成，发射回路由发射天线、放大器、衰减器、反向链路滤波器、接收天线依序连接构成；接收回路由接收天线、放大器、前向链路滤波器、发射天线依序连接构成。

本实用新型发射天线、接收天线在电波暗室外，通过电缆连接到电波暗室内，其他设备均在电波暗室内。

本实用新型发射回路中衰减器按照遗传算法设置衰减量。

本实用新型发射回路中放大器的放大倍率与接收回路中放大器的放大倍率之比小于等于1/3，大于等于1/5。

本实用新型发射回路中放大器的放大倍率与发射回路中衰减器的缩小倍率之比小于等于4，大于等于1。

附图说明

图1为电能量采集系统射频辐射抗扰度试验框图。

具体实施方式

电能量采集系统在国家规程中要求必须开展射频电磁场辐射抗扰度测试，这一项测试必须在电波暗室内开展。

传统的电能量采集系统可通过采集器、集中器的方式，也可通过智能测量终端或智能电能表来完成，通信方式也多种多样，有短距离ZIGBEE通信、载波通信、GPRS或CDMA通信，485通信等等，这些都设计电能量采集系统信号的发送，接收，由于在电波暗室内无法接收到外部GPRS或CDMA基站的信号，因此电能量采集系统无法正常通信。

本实用新型就是在这样的背景下产生的，即可以使电能量采集系统在电波暗室内能够正常通信，又能够得到射频电磁场辐射抗扰度测试结果。

本实用新型技术方案为：一种电能量采集系统射频辐射抗扰度试验装置，本实用新型特征在于：由发射回路和接收回路组成，发射回路由发射天线1、放大器、衰减器、反向链路滤波器、接收天线2依序连接构成；接收回路由接收天线1、放大器、前向链路滤波器、发射天线2依序连接构成。

本实用新型发射天线1、接收天线1在电波暗室外，通过电缆连接到电波暗室内，其他设备均在电波暗室内。

本实用新型发射回路中衰减器按照遗传算法设置衰减量。

在本实用新型中，电波暗室外的接收天线1将接收的外部通信信号放大，经过前向链路滤波器后，进入电波暗室内，然后通过电波暗室内的发射天线2发射出去，采用前向链路滤波器，使得除要接收的特定频率信号外，其他频率的信号基本不能进入暗室。电能量采集系统发出的信号由电波暗室内的接收天线2接收后，经电缆输出到暗室外，再经过反向链路滤波器、衰减器、放大器后由发射天线1发射出去，采用反向链路滤波器，使得电波暗室内电能量采集系统发出的信号外，其他频率的信号不会通过室外发射天线发射出去，通过调节衰减器的衰减量可以控制电能量采集系统接收到的信号场强。

电波暗室外的发射天线、接收天线均采用全向天线，电能量采集系统发射功率由由外部通信基站根据接收到信号的强弱，通过一定的功率控制算法，对信号进行动态控制，因此，前向链路信号的强度，只要保证链路正常工作即可，反向链路信号（即电能量采集系统通过天线发出的信号强度）需要严格控制，发射信号大了会对通信网络产生严重的干扰。为避免干扰，可以首先调节前向链路放大器的增益，使得电波暗室内的信号强度与电波暗室外的信号强度相差小于等于10dB，然后，接通反向链路电缆，先将衰减器衰减量置于最大，逐步减少衰减量，直到电能量采集系统在电波暗室内能够正常通信。此时，电能量采集系统发射信号达到最大电平，进一步减小衰减量，外部通信基站收到的信号将增大。

电波暗室指标要求如下：

1、主暗室技术指标

1.1屏蔽体

暗室屏蔽体的尺寸如下：

主暗室钢框架外尺寸为：9.5m（长）×6.5m（宽）×6.25m（高）

主暗室屏蔽体内部尺寸：9.0m（长）×6.0m（宽）×6.0m（高）

吸波材料铺设后内部净空间（尖到尖）：8.0m（长）×5.0m（宽）×5.2m（高）

暗室外围构建有支撑钢框架结构，支撑钢框架结构为自立式，独立于周边建筑墙体及天花板。屏蔽体通过螺栓与外围钢框架结构进行连接，这种结构可以很好的提高暗室的抗震能力，抗震烈度可设置为不低于8度。

屏蔽体采用模块化拼装式安装工艺，是自立的、螺栓固定模块化结构，与母体建筑除地面以外无其它连接，也不依靠壳体的外钢架，外钢架与壳体之间至少要有5厘米以上的平衡度调节空间。

单个屏蔽模块由2mm厚的双面镀锌钢板在四边经两次折弯制成，尺寸不小于1.2×3.0m，双面镀锌层厚度不小于20μm，且厚度均匀。所有相邻两块屏蔽模板间采用优质进口导电屏蔽衬垫Gasket，确保良好的RF屏蔽和电接触。

屏蔽体采用单点接地，为了防潮和绝缘隔离，在进行地面铺装前，要先铺设防潮层和绝缘隔离层。屏蔽体建成后壳体保持镀锌层的原有状态，内表面保证平整，以便安装铁氧体和吸波材料。

1.2高架地板和反射面

暗室采用高架地板，便于下面铺设线缆。高架地板的高度为30cm，承重1吨/平方米。由高密度板、反射地面和可调金属支架组成，反射地面由2mm厚热镀锌钢板制成，间隙小于0.5mm，并保证与屏蔽墙体及转台间的电接触。

1.3屏蔽门

暗室需配置了两个屏蔽门，具体如下：

电波暗室大门：自动平移轨道门，通道净尺寸不小于1.5m×2.0m（W×H）

员工通道门：手动门，通道净尺寸不小于0.9×2.0m（W×H）

暗室大门配有自动升降门槛：门开启后，通过联动装置自动升起门槛，使室内室外地面过渡平顺。自动门槛承重不低于1吨。

在气动、电动失效的情况下，暗室大门可以手动打开，以保证人员安全。

暗室屏蔽门外面安装测试状态指示灯，并安装互锁开关，用于连接测试系统的互锁装置。

屏蔽门的屏蔽特性和暗室其它部位完全一致。

1.4吸波材料

暗室采用复合型吸波材料，铁氧体和吸波尖劈均采用国际著名厂家原装进口的材料。采用满铺安装方案，除地面外，四侧墙面及顶面满铺铁氧体吸波材料和尖劈吸波材料。铁氧体采用螺钉固定方式，安装间隙不大于0.1mm，每个螺钉上都加装塑料螺帽，保证暗室墙上不出现金属发射面或反射点。尖劈型吸波材料采用挂装方式，其上覆盖白色反光板，以美化内部环境和增加亮度。

尖劈型吸波材料在30MHz～18GHz的频率范围内具有优异的吸波作用，完全可以承受200V/m的连续场强与600V/m的非连续场强。该材料是完全阻燃型吸波材料，完全满足NRL8093Test1,Test2,Test3防火标准和DIN4102B2安全规范。该材料具有很好的防潮性能，在相对湿度95％的使用环境性能不变化。

地面配置足够的可移动的地面吸波材料，满足场地均匀性（FU）及场地电压驻波比（SVSWR）的测试要求。地面铁氧体模块板配置可移动的角轮，移动方便。

1.5滤波器

本项目采用的滤波器按照MIL-STD-220A进行测试，在频率10kHz-18GHz范围内插入损耗优于100dB，漏电流小于0.1％。电源进线对屏蔽室金属壁的绝缘电阻及导线与导线之间的绝缘电阻大于2MΩ。

主暗室配置的滤波器如下：

注1：以上三相电源滤波器的电流是指每相的电流。

1.6线缆和线缆通道

线缆通道采用金属/PVC材料，安装在半电波暗室内的高架地板下方；供电系统和测试系统线缆通道独立设置。暗室内的三相电源、单相电源和直流电源应分别装设空开控制。

1.7接口板与接头

穿墙接口板与屏蔽体电搭接良好，不影响暗室性能。地面接口板上部采用金属盖板，保证金属盖板与接地面的电接触良好，预留线缆出口，用于引出电源线、同轴线和光纤等。

1.8屏蔽接线通道

暗室和控制室之间配置一个直通波导，用于甲方一些特殊电缆接入的需求。直通波导直径10cm，在控制室一端安装法兰，平时用金属盖密封，使用时再打开。屏蔽效能测试必须在直通波导密封的情况进行。

1.9防火报警系统

暗室配有防火报警系统和相应的灭火设施，消防配置符合国家和重庆市相关消防布置规范，取得消防部门的认可。防火报警系统可承受连续200V/m和瞬态600V/m辐射场强。

1.10照明系统

暗室采用4个400W的卤素灯，分两组分别进行控制，满足测试照度的要求，EUT区域照度不低于200LUX。照明系统配有自动升降系统，最低可降至1.5m，便于灯具的维护与灯泡的更换。照明用线缆全部穿于金属管内，线管置于高架地板下面或吸波材料后面。

暗室大门上方安装紧急照明灯，用以在断电或者照明手段丧失的情况下指明出口。紧急照明灯使用蓄电池供电且可自动完成充/放电转换。紧急断电开关切断电源时，照明系统2小时供电不切断。

暗室门口处安装联锁指示灯。

1.11暗室监视系统（CCTV）

配置两套数字彩色监视系统，其中一套为固定式高性能彩色摄像机，一套为可移动式彩色摄像机，并配有一套全双工免提对讲系统。整个系统包括云台、电源、摄像头、光电转换器、数字图象处理器、高性能服务器、19寸LCD显示屏以及语音系统。

视频及控制信号采用光纤传输，系统可以通过软件远程控制暗室内云台水平和俯仰姿态，视角可达360°；可自动控制和人工调整摄像头变焦；固定式CCTV系统摄像头光学变焦能力不小于22倍。可切换不同摄像头且内容可以在硬盘上储存，可调用重要测试录像回放。

监视系统的干扰水平低于CISPR22Class B辐射干扰限值l0dB。在10KHz-18GHz频率范围内，可承受连续辐射场强200V/m和间歇性场强600V/m，并保证工作正常、传输图像清晰。

13B1.12转台

转台可采用进口转台，直径2.0米，承重1000kg，光纤控制。转台旋转角度0－360°，定位精度≦1°。旋转速度可用档位调节，调节范围0.5rmp到2.0rmp。转台面与金属反射地板平齐并有金属搭接，保持良好电接触。转台本身的辐射骚扰低于CISPR22Class B限值10dB，可承受连续200V/m场强。

1.13天线塔

采用进口天线塔，电动驱动升降天线杆，控制方式采用光纤传输控制信号，配有光纤接口，底部配有角轮，方便移动。

该天线塔可在1.0m-4m高度范围内扫描，可以承重不小于10kg的天线。其定位精度≦1cm，极化角度0°/90°，提升速度可调，范围为2-15cm/s。

传动机构完全屏蔽并安装有电源滤波器，正常工作时辐射骚扰低于CISPR22CLASS B限值10dB，可承受连续200V/m场强。

配置目前主流天线适配器，可以在安装天线适配器后安装各种类型的天线。

1.14控制器

采用进口双通道控制器，可控制1个转台和1个天线塔。该控制器可与业内常用EMC测试软件直接配套使用，不需要进行任何现场编制控制程序，软件直接认可该设备。

控制器安放在控制室，可以方便的安装在标准19寸机柜里面，通过光纤与暗室内部转台、天线升降塔连接并进行控制。控制器含有IEEE488-GPIB、USB接口，可通过测试软件控制转台与升降天线，也可以在现场手动控制进行操作。

1.15通风波导窗

通风波导窗的尺寸为400mm×400mm，安装数量8个（4进4出）；其中4个为空调进风口位于暗室侧壁下部，4个排风口位于暗室顶部。顶部波导窗安装在照明灯的上方，确保暗室内照明灯的散热。波导窗设计频率范围为10kHz～18GHz，在设计频率范围内屏蔽效能与暗室一致。波导窗装有连接法兰，便于与空调系统管道连接。保证在风速不大于2m/秒的情况下，暗室换气量为5次/小时。确保暗室内温度均匀，无明显梯度。

2．控制室和功放室技术要求

2.1屏蔽体

控制室、功放室和传导室采用和主暗室一样的屏蔽结构，包括支撑钢结构、嵌板、连接方式等等，一样是用模块化拼装技术，保持整个工程外观的一致性。

2.2高架地板和反射面

控制室和功放室的高架地板高度为300mm，配有可调支架，最大承重为0.5吨/平方米，地面采用防静电地板。

各屏蔽室地面设计

	类型	高度	负重	结构
					控制室	高架	300mm	0.5吨/平方米	防静电地板
功放室	高架	300mm	0.5吨/平方米	防静电地板

2.3屏蔽门

控制室和功放室的屏蔽门的屏蔽效能不低于各屏蔽室的屏蔽性能。

各个屏蔽门的尺寸：

控制室屏蔽门：手动门，净开尺寸不小于1.2×2.0m（W×H）；

功放室屏蔽门：手动门，净开尺寸不小于0.9×2.0m（W×H）；

2.4滤波器

控制室和功放室使用的滤波器的性能指标与主暗室完全一致，具体配置如下：

控制室和功放室配置的滤波器如下表所示：

注：以上三相电源滤波器的电流是指每相的电流。

2.5转接板和电源接线板

控制室与功放室之间的转接板及转接板上接头设置请参见本协议3.7中的内容。

控制室和功放室配置足够的电源插座，安装在距地板约1.2m高的侧壁上。

控制室提供一个不带漏电保护的220V交流电源插座，以便对被测物进行传导测试时使用。

2.6电气安装及照明

控制室和功放室内配置配电箱，配电装置包括各种必须的安全措施，符合国家相应规范。

控制室和功放室照明安装足够数量的照明灯具，保证照明亮度不小于300lux，并配有紧急出口照明灯，断电后照明时间大于2小时；

控制室采用卤素灯与格栅灯混合照明方式；

功放室采用格栅灯进行照明；

照明用电缆及所有电气安装线均铺设于地板下或屏蔽室内壁的金属管内；线缆布设和电源插座布放将根据使用方要求进行；

接地采用宽铜排（工作台周围）与建筑提供的接地连接。

2.7通风波导窗

通风波导窗的尺寸为400mm×400mm，波导窗设计频率范围为10kHz～18GHz，在设计频率范围内屏蔽效能与暗室一致。波导窗装有连接法兰，便于与空调系统管道连接。

Claims

1.一种电能量采集系统射频辐射抗扰度试验装置，其特征在于：由发射回路和接收回路组成，发射回路由发射天线（1）、放大器、衰减器、反向链路滤波器、接收天线（2）依序连接构成；接收回路由接收天线（1）、放大器、前向链路滤波器、发射天线（2）依序连接构成。

2.根据权利要求1所述的一种电能量采集系统射频辐射抗扰度试验装置，其特征在于：发射天线、接收天线在电波暗室外，通过电缆连接到电波暗室内，其他设备均在电波暗室内。

3.根据权利要求1所述的一种电能量采集系统射频辐射抗扰度试验装置，其特征在于：发射回路中衰减器按照遗传算法设置衰减量。

4.根据权利要求1所述的一种电能量采集系统射频辐射抗扰度试验装置，其特征在于：发射回路中放大器的放大倍率与接收回路中放大器的放大倍率之比小于等于1/3，大于等于1/5。

5.根据权利要求1所述的一种电能量采集系统射频辐射抗扰度试验装置，其特征在于：发射回路中放大器的放大倍率与发射回路中衰减器的缩小倍率之比小于等于4，大于等于1。