CN212134841U

CN212134841U - 屏蔽室内行波式电磁兼容试验装置

Info

Publication number: CN212134841U
Application number: CN202020476874.5U
Authority: CN
Inventors: 沈学其; 彭鹏; 范文远
Original assignee: Nanjing Rong Ce Detection Techniques Co ltd
Current assignee: Nanjing Rong Ce Detection Techniques Co ltd
Priority date: 2020-04-03
Filing date: 2020-04-03
Publication date: 2020-12-11
Anticipated expiration: 2030-04-03

Abstract

屏蔽室内行波式电磁兼容试验装置主要包括屏蔽室（10）、馈源（20）、导带阵列（30）和负载电阻阵列（40）；导带阵列（30）、屏蔽室（10）和负载电阻阵列（40）构成了终端负载为电阻的带线；导带阵列（30）是带线的内导体，屏蔽室（10）是带线的地；导带阵列（30）由多条导线（31）组成，负载电阻阵列（40）由多根相互平行的电阻线（41）组成；导线（31）一端连接馈源（20），另一端连接电阻线（41），负载电阻阵列（40）总等效电阻等于带线的特性阻抗。本装置用于电磁兼容射频电磁辐射抗扰度测试，不仅解决了混响室最低可用频率较高的问题，其最低可用频率可以在10KHz到30MHz范围甚至更低，同时保持内部场强的均匀性，成本低，而且改善了激励效率。

Description

屏蔽室内行波式电磁兼容试验装置

技术领域

本实用新型涉及电磁兼容测试，尤其是一种屏蔽室内行波式电磁兼容试验装置。

背景技术

电磁兼容测试目的在于检验受试电气和电子产品或系统（统称为受试件）对外界电磁场的敏感度。试验中，需要让受试件处于一个均匀的电磁场中，同时屏蔽试验装置以免干扰外部环境。电磁兼容测试通常需要在电波暗室或混响室内进行，两者比较，电波暗室的测试效率比较低。随着5G通信、电子标签、电力载波等大量新技术的应用将无处不在，很多产品使用了复杂的高频辐射模式，现有电波暗室的电磁兼容测量重复性比较低，混响室将成为首选测试环境。目前混响室法已经在军用标准MIL-STD-461F/G、GJB151B、机载电子设备标准DO-160、汽车零部件标准ISO 11452-11等陆续得到应用。混响室法特别适合于大型设备级的电磁兼容测试，典型应用是汽车整车的射频辐射抗扰度测试，美国的汽车整车混响室法测试标准SAE J551-16，已经发布了2005年、2012年和2017年三个版本，不过目前国际和中国都还没有对应的标准。

无论是电波暗室还是混响室，都采用屏蔽室的结构，屏蔽室可以屏蔽试验装置对外界的干扰。为了实现这种屏蔽，屏蔽室的隔离材料是金属。电波暗室在屏蔽室的内壁有吸收材料，可以吸收电磁波，这时屏蔽室可以看成是无限大自由空间。混响室的内壁没有吸收材料，这样屏蔽室相当于一个金属波导谐振腔。金属波导谐振腔的谐振波长由谐振腔的形状和尺寸决定，最低谐振频率时的波长大约为谐振腔的长度的两倍，由于谐振时腔体内场强呈现为驻波分布，电磁场均匀性较差，不能满足电磁兼容射频辐射抗扰度的测试要求，因此一般混响室的最低使用频率高于其最低谐振频率的数倍（一般是三倍）以上，以保证有足够的多模谐振。但不同模式的谐振频率不是连续变化的，尽管使用多个模式，一定会有些测试频率处于两个模式的谐振频率之间，这时谐振腔的输入阻抗呈现出电抗，测试频率偏离谐振频率越远，所呈现的输入电抗越大，大的输入电抗会导致大的信号反射，使得实际进入混响室的功率远小于功率放大器的输出功率，这时的激励效率很低，有时只有百分之一左右。为了保证混响室内部的测试信号强度，这时要求的输入功率很大，这样就要使用很大功率的功率放大器，这不仅增加了测试成本，而且功率要求有时会超出现有功率放大器的最大输出功率，从而限制了混响室的可使用范围。另一方面，通常要求有激励信号时，屏蔽室内部的场强的空间分布要均匀，而由于边界条件的固有特性，谐振时的场分布不是均匀的，谐振模式越高，屏蔽室内谐振模式电磁场的均匀性越差。因此通常采用搅拌器随机“搅拌”可动部件的方式，改变边界条件，进而改变谐振模式的场分布，实现时间统计平均意义上的屏蔽室内部的电磁场分布的均匀化，这样的屏蔽室也称为混响室。随着测试频率降低，波长变大，使得混响室内“搅拌”的可动部件的电尺寸变小，“搅拌”的作用也会降低，这时混响室内部的电磁场分布的均匀性也下降。

由于混响室的最低谐振波长和最低可用频率受尺寸限定的关系，因此混响室的尺寸确定后，最低可用频率就确定了。现有通常尺寸的混响室，其最低可用频率一般在80 MHz以上。如果希望最低可用频率比80 MHz低很多，就要建设空间巨大的混响室及体积巨大的搅拌器，使得建造和测试成本急剧上升。因此，实际上很难实现最低可用频率比80MHz低很多的混响室，这就限制了混响室作为电磁兼容试验装置的应用范围。由于汽车行驶中可能遇到各种电磁环境，因而相关标准规定，汽车电磁兼容射频辐射抗扰度测试的频率范围为10kHz到18GHz。现有基于混响室的试验装置无法满足这样的测试要求。

发明内容

技术问题:本实用新型提出一种屏蔽室内行波式电磁兼容试验装置，该试验装置可用于电磁兼容射频辐射抗扰度实验，不仅可以解决基于混响室试验装置的最低可用频率较高的问题，使得最低可用频率可以低于屏蔽室的最低谐振频率，降低测试成本，同时保持内部场强的均匀性，而且激励效率高。

技术方案：

本实用新型的屏蔽室内行波式电磁兼容试验装置，其特征在于该装置包括屏蔽室、馈源、导带阵列和负载电阻阵列；馈源、导带阵列和负载电阻阵列在屏蔽室内；导带阵列、屏蔽室和负载电阻阵列构成了终端负载为电阻的带线；导带阵列是带线的内导体，屏蔽室的两个侧壁、前壁、后壁、底面和顶面均是带线的地；导带阵列由多条导线组成，负载电阻阵列由多根相互平行的电阻线组成；导线一端连接馈源，另一端连接电阻线；导带阵列分为过渡段和平行段两段，两段依次相连；过渡段一端与馈源连接，另一端与平行段连接；在平行段，导线相互平行，且都平行于屏蔽室的底面；平行段位于屏蔽室上部空间，平行段到底面的高度要大于受试件的最大高度，导线的一端连接馈源，导线的另一端连接电阻线；电阻线一端连接导线，电阻线另一端连接屏蔽室的后壁，电阻线与后壁垂直，负载电阻阵列总的等效电阻等于带线的特性阻抗。

每条电阻线的阻值相等，电阻线的越靠近平行段，该部分的电阻值越大，以提高屏蔽室被测区域内场强的纵向均匀性。

每条电阻线的长度不能太短，以保证测试区域场强的均匀性和避免腔体谐振模式的干涉，每条电阻线的长度大于平行段导线高度的二分之一。

每条电阻线的长度低于最大工作波长的八分之一，以避免谐振。

平行段的宽度大于受试件的宽度，平行段的长度大于受试件的长度。

为了提高屏蔽室被测区域内场强的横向均匀性，平行段的宽度应该尽可能大，在满足此条件和平行段的高度大于受试件的最大高度并保持一定工作余量的基础上，可以改变平行段在屏蔽室的横向位置，以调节带线的特性阻抗，方便与负载电阻阵列总的等效电阻匹配。

导带阵列在过渡段形状要实现阻抗从其与馈源连接处的阻抗过渡到平行段的阻抗，并且减少带线场与腔体模式的冲突。

电阻线的电阻是分布式电阻，或者是位于电阻线上的一个或数个集中参数电阻，导带阵列在过渡段形状要实现阻抗从其与馈源连接处的阻抗过渡到平行段的阻抗。

本试验装置方案实际上把整个屏蔽室构成一个负载为电阻的双导体传输线（简称带线）。带线的纵向是从馈源朝着负载的方向，也就是屏蔽室的前壁朝着后壁的方向。与纵向垂直的方向称为横向。现有基于混响室试验装置相当于波导谐振腔，混响室的横向尺寸是试验装置最低工作频率对应的波长的数倍。另一方面，由于带线的终端负载是电阻，当电阻等于带线的特性阻抗时，带线的终端没有反射，带线处于匹配状态，因此纵向也没有驻波，因此纵向尺寸也不会限制测试频率的大小，而且由于带线是匹配状态，处于横电波行波模式，带线的场强沿纵向是均匀分布的，符合电磁兼容抗扰测试对场分布的要求。

在原理上，不同于现有混响室试验装置工作在谐振状态，本屏蔽室的行波式电磁兼容试验装置方案中，屏蔽室工作在非谐振模式，因此本屏蔽室的行波式电磁兼容试验装置的最低可用频率不同于混响室试验装置所要求的几倍于最低谐振频率。因此同样的几何尺寸条件下，本屏蔽室的行波式电磁兼容试验装置最低可用频率低于现有混响室试验装置、甚至可以直到直流。同时，因为工作在匹配状态，馈源激励处的反射小，因此激励效率高。

因为与功率输出源的阻抗匹配要求，带线平行段的特性阻抗因此限定在一定范围内变化，变化范围取决与电压驻波比的要求，为此可以调节平行段离顶面的距离以及本身的宽度来实现特性阻抗调节，终端负载阻抗值根据此特性阻抗来设计，通过分布式电阻网络的设计是的该电阻网路的集总参数的阻值与平行段特性阻抗相等，以消除反射，电阻线的数量越多，每条电阻线的阻值越高，则有利于电阻的散热，降低对电阻功率容量的要求

有益效果：本实用新型的有益效果是：所提出的屏蔽室内行波式电磁兼容试验装置，该试验装置可用于电磁兼容射频辐射抗扰度实验，解决了现有基于混响室技术导致的最低可用频率较高的问题，本装置最低可用频率可以在10KHz到30MHz范围甚至更低，降低了测试成本，同时保持内部场强的均匀性，而且改善了激励效率。

附图说明

图1是本实用新型的屏蔽室内行波式电磁兼容试验装置的示意图；

图2是本实用新型的屏蔽室内行波式电磁兼容试验装置的侧视图

图3是本实用新型的屏蔽室内行波式电磁兼容试验装置的顶视图；

图中有，屏蔽室（10）、侧壁（11）、前壁（12）、后壁（13）、底面（14）、顶面（15）、馈源（20）、导带阵列（30）、导线（31）、过渡段（32）、平行段（33）、负载电阻阵列（40）和电阻线（41）。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

本实用新型所采用的实施方案是：屏蔽室内行波式电磁兼容试验装置包括屏蔽室10、馈源20、导带阵列30和负载电阻阵列40；馈源20、导带阵列30和负载电阻阵列40在屏蔽室10内；导带阵列30、屏蔽室10和负载电阻阵列40构成了终端负载为电阻的带线；导带阵列30是带线的内导体，屏蔽室10的两个侧壁11、前壁12、后壁13、底面14和顶面15均是带线的地；导带阵列30由多条导线31组成，负载电阻阵列40由多根相互平行的电阻线41组成；导线31一端连接馈源20，另一端连接电阻线41；导带阵列30分为过渡段32和平行段33两段，两段依次相连；过渡段32一端与馈源20连接，另一端与平行段33连接；在平行段33，导线31相互平行，且都平行于屏蔽室的底面14；平行段33位于屏蔽室10上部空间，平行段33到底面14的高度要大于受试件的最大高度，导线31的一端连接馈源20，导线31的另一端连接电阻线41；电阻线41一端连接导线31，电阻线41另一端连接屏蔽室的后壁13，电阻线41与后壁13垂直，负载电阻阵列40总的等效电阻等于带线在平行段33的特性阻抗。

每条电阻线41的阻值相等，电阻线的越靠近平行段33，该部分的电阻值越大，以提高屏蔽室10被测区域内场强的纵向均匀性。

每条电阻线41的长度不能太短，以保证测试区域场强的均匀性和避免腔体谐振模式的干涉，每条电阻线41的长度大于平行段33导线31高度的二分之一。

每条电阻线41的长度低于最大工作波长的八分之一，以避免谐振。

平行段33的宽度大于受试件的宽度，平行段33的长度大于受试件的长度。

为了提高屏蔽室10被测区域内场强的横向均匀性，平行段33的宽度应该尽可能大，在满足此条件和平行段33的高度大于受试件的最大高度并保持一定工作余量的基础上，可以改变平行段33在屏蔽室10的横向位置，以调节带线的特性阻抗，方便与负载电阻阵列40总的等效电阻匹配。

导带阵列30在过渡段32形状要实现阻抗从其与馈源20连接处的阻抗过渡到平行段33的阻抗，并且减少带线场与腔体模式的冲突。

电阻线41的电阻是分布式电阻，或者是位于电阻线上的一个或数个集中参数电阻，导带阵列30在过渡段形状要实现阻抗从其与馈源连接处的阻抗过渡到平行段33的阻抗。

本装置实施例实际上把整个屏蔽室构成一个负载为电阻的双导体传输线（简称带线）。带线的纵向是从馈源朝着负载的方向，也就是屏蔽室的前壁朝着后壁的方向。与纵向垂直的方向称为横向。已有混响室试验装置相当于波导谐振腔，而且需要多个工作模式，混响室的横向尺寸是试验装置最低工作频率对应的波长的数倍。不同于波导，本实施例的带线的横向尺寸可以任意小，因此横向尺寸不会限制测试频率的大小。另一方面，由于带线的终端负载是电阻，当电阻等于带线的特性阻抗时，带线的终端没有反射，带线处于匹配状态，因此纵向也没有驻波，因此纵向尺寸也不会限制测试频率的大小，而且由于带线是匹配状态，带线的场强沿纵向是均匀分布的，符合电磁兼容测试对场分布的要求。

在原理上，不同于现有基于混响室试验装置工作在谐振状态，本装置的实施例中，屏蔽室工作在非谐振模式，因此本试验装置的可使用的最低测试频率不再由屏蔽室的谐振频率决定。因此同样的几何尺寸条件下，本屏蔽室的行波式电磁兼容试验装置的最低可用频率低于现有的混响室试验装置，甚至可以直到直流。同时，没有使用搅拌器，成本低。由于工作在匹配状态，馈源激励处的反射小，因此激励效率高。

如果电阻线41采用分布参数电阻，设电阻线41总的条数为n，每条电阻线41的阻值为r，每条电阻线41的耐受功率p，期望达到的总功率P，带线平行段33的特性阻抗为Z，则应该满足如下关系：

n≥P/p;

Z=r/n。

如果电阻线41采用集中参数电阻作为负载电阻，设电阻元件的阻值r，耐受功率p，期望达到的总功率P，带线平行段（33）的特性阻抗为Z，电阻总数量N与电阻线41的条数为n，则应满足如下关系：

N≥P/p;

Z=r٠N/n²。

所用的电阻线41或者其上的集中参数电阻的寄生电感应该尽可能低，以利于减少反射。

本试验装置，也可采用快速可拆卸的安装方式，以便在使用后，可以恢复为屏蔽室的混响模式，以提高屏蔽室的使用效率。

根据以上所述，便可实现本实用新型。

Claims

1.屏蔽室内行波式电磁兼容试验装置，其特征在于该装置包括屏蔽室（10）、馈源（20）、导带阵列（30）和负载电阻阵列（40）；馈源（20）、导带阵列（30）和负载电阻阵列（40）在屏蔽室（10）内；导带阵列（30）、屏蔽室（10）和负载电阻阵列（40）构成了终端负载为电阻的带线；导带阵列（30）是带线的内导体，屏蔽室（10）的两个侧壁（11）、前壁（12）、后壁（13）、底面（14）和顶面（15）均是带线的地；导带阵列（30）由多条导线（31）组成，负载电阻阵列（40）由多根相互平行的电阻线（41）组成；导线（31）一端连接馈源（20），另一端连接电阻线（41）；导带阵列（30）分为过渡段（32）和平行段（33）两段，两段依次相连；过渡段（32）一端与馈源（20）连接，另一端与平行段（33）连接；在平行段（33），导线（31）相互平行，且都平行于屏蔽室的底面（14）；平行段（33）位于屏蔽室（10）上部空间，平行段（33）到底面（14）的高度要大于受试件的最大高度，导线（31）的一端连接馈源（20），导线（31）的另一端连接电阻线（41）；电阻线（41）一端连接导线（31），电阻线（41）另一端连接屏蔽室的后壁（13），电阻线（41）与后壁（13）垂直，负载电阻阵列（40）总的等效电阻等于带线在平行段（33）的特性阻抗。

2.根据权利要求1所述的屏蔽室内行波式电磁兼容试验装置，其特征在于每条电阻线（41）的阻值相等，电阻线的越靠近平行段（33），该部分的电阻值越大，以提高屏蔽室（10）被测区域内场强的纵向均匀性。

3.根据权利要求1所述的屏蔽室内行波式电磁兼容试验装置，其特征在于每条电阻线（41）的长度不能太短，以保证测试区域场强的均匀性和避免腔体谐振模式的干涉，每条电阻线（41）的长度大于平行段（33）导线（31）高度的二分之一。

4.根据权利要求1所述的屏蔽室内行波式电磁兼容试验装置，其特征在于每条电阻线（41）的长度低于最大工作波长的八分之一，以避免谐振。

5.根据权利要求1所述的屏蔽室内行波式电磁兼容试验装置，其特征在于平行段（33）的宽度大于受试件的宽度，平行段（33）的长度大于受试件的长度。

6.根据权利要求1所述的屏蔽室内行波式电磁兼容试验装置，其特征在于为了提高屏蔽室（10）被测区域内场强的横向均匀性，平行段（33）的宽度应该尽可能大，在满足此条件和平行段（33）的高度大于受试件的最大高度并保持一定工作余量的基础上，可以改变平行段（33）在屏蔽室（10）的横向位置，以调节带线的特性阻抗，方便与负载电阻阵列（40）总的等效电阻匹配。

7.根据权利要求1所述的屏蔽室内行波式电磁兼容试验装置，其特征在于导带阵列（30）在过渡段（32）形状要实现阻抗从其与馈源（20）连接处的阻抗过渡到平行段（33）的阻抗，并且减少带线场与腔体模式的冲突。

8.根据权利要求1或2所述的屏蔽室内行波式电磁兼容试验装置，其特征在于电阻线（41）的电阻是分布式电阻，或者是位于电阻线上的一个或数个集中参数电阻，导带阵列（30）在过渡段形状要实现阻抗从其与馈源连接处的阻抗过渡到平行段（33）的阻抗。