电波暗室低频NSA计量的发展趋势

   2017-06-20 安规与电磁兼容网世纪汇泽6580

从以上几个方面综合考虑,电波暗室/测试天线/测试电缆/接收机的性能在CISPR16对应的要求里面都已经有了非常明确和详细的要求,而测试布置目前来看并没有特别规范的要求,大多数实验室对于EUT的布置已经非常清晰和了解,而对于测试链路上的布置及要求并不是特别了解,甚至现在部分实验室对于高频测试需要使用低介电系数的测试桌都没有充分的重视。

 一个典型的辐射发射不确定度计算公式:

Em=[Er*Af*Cl]*Rx*Ad*Ah*Ap*Ai*Dv*Si*Mm

其中Er为测量接收机读数,Af为天线校准因子,Cl*为电缆衰减校准,Rx为接收机性能指标,Ad为天线方向性,Ah为天线因子,Ap为天线相位中心变化,Ai为天线因子频率内插,Dv为测量距离的变化,Si为场地不完善因子,Mm为接收机与天线失配。

一个典型的不确定度计算结果:

其中电波暗室性能的不确定度计算公式Si=暗室性能/√6,暗室性能为±4.0dB的时候不确定度为1.633,电波暗室性能为±3.0dB的时候不确定度为1.225,暗室性能为±2.0dB的时候不确定度为0.816,可以看到电波暗室性能从±4.0dB提升到±2.0dB的时候对于不确定度的贡献仅为0.816dB,事实上目前主流的电波暗室性能(NSA)基本可以确保在3.5dB以内,一个±3.5dB和一个±3.0dB暗室对于不确定度的贡献差值为0.203dB。

因此从不确定度本身的计算来看,暗室本身并没有必要去定义太高的性能,从实际不确定度来看,天线校准因子、接收机性能、天线和接收机失配因子在其中的影响更为重要,相对来说接收机的性能在正常条件下随时间推移变化的概率不大,但天线(随之而来的接收机和天线失配)随着时间的推移材料的老化是不可避免的,因此建议实验室在条件允许的情况下定期计量天线,如果出现天线性能下降比较大的情况,建议更换天线。

以上的分析得出,唯一可能影响低频辐射发射测试和暗室相关的项目是低频磁场辐射发射测试,通常低频磁场发射采用的是环形天线,一般常规的尺寸是60cm直径以内的环形天线,这也是GB4824和GB 18387定义的天线类型。

参照此次的CISPR讨论,存在一个很大的争议是产品标准是否会引入此标准,因为根据性能研究的前提“发射环天线和接收环天线的馈入点布置时成对角线分布”,而目前暗室(矩形暗室)的转台是中轴线分布的,即使暗室的30MHz以下NSA能够满足性能研究的要求,在实际测试时候无法使用转台,这和民品测试要求旋转转台的时候是互相矛盾的。

对于NSA理论计算来说,考虑的也不仅仅是吸波材料本身的吸收特性,和30MHz以上的NSA一样,电磁波入射到物体上的能量损耗可以分为发射损耗、吸收损耗和多次反射损耗,这样总的衰减就包括这三部分之和,即公式如下:

其中SER为反射损失,SEA为吸收损失,SEM为多次反射损失,分别的计算公式如下:

从此次研究的议题上来看,对于一个特定的暗室来看,吸收损失显然是一个相对来说比较固定的值,事实上对于低频(尤其是10MHz以下),无论是铁氧体还是长尖劈的性能都极差(通常10MHz吸收性能已经<6dB,目前10MHz以下材料本身特性仍然在考虑之中,而30MHz以上高频特性通常至少>20dB),显然从增加吸收损失上来看不是一个可行的方法,因为如果增加低频特性必然会导致高频特性的下降,事实上没有一种材料可以做到覆盖低频到高频完美的特性,尤其对于已建的暗室更是不可能实现的方法。

因此增加反射损失包括多次反射损失才是研究的方向,因为这2种损失只是通过改变布置即可实现,对角线分布的时候减小了入射角,事实上即使对于同样一种材料,不同的入射角带来的性能也是完全不一样的,参加下图:

因此这也是国外厂家推荐在计量NSA的时候不采用中轴线布置的原因所在,对于低频NSA的研究来说也是一样。

从以上分析可以看出,低频NSA的性能研究是一个长期的过程,目前只是确定了仿真的理论方法而已,对于不同材料、不同暗室的尺寸以及随着时间推移这些材料性能下降曲线的研究都是一个漫长的过程,也是一个极为复杂的过程,而仿真之后的实测及标准的制定更是一个长期过程,最核心的是产品标准是否有必要引入该性能测试则是一个另外值得讨论的关键问题。

 
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