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[摘 要] 详细介绍了新建电波暗室主要技术指标和设计要求，讨论了暗室设计中需考虑的一些实际问题和注意事项，对EMC暗室建设和验收进行经验探讨。
[关键词] 电波暗室 技术要求 实际问题
1.引言
随着我国国家标准17626.3新版的修改，增加了“保护（设备）抵抗数字无线电话射频辐射的试验等级”，频率范围增加到了2.0GHz，试验场强增加到了30V/m，而且2008年4月，IEC61000-4-3发布了最新版本，在附录中删去了原附录D:“其他的试验方法—TEM小室和带状线”，也就是说现阶段IEC不推荐GTEM小室作为替代电波暗室的试验方法，因此国内很多单位现有的射频电磁场测试系统GTEM小室不能满足标准要求，都纷纷筹建或正在兴建电磁兼容电波暗室。
电磁兼容半电波暗室(以下简称暗室)是EMC试验室主要的组成单元，它的性能影响整个EMC试验室的主要技术指标，并且其筹建费用在整个EMC试验室投入资金中占据很大比重，用户在建造前根据自己的被试品测试要求和相关标准提出科学合理的暗室技术要求是非常必要的。
2.电磁兼容电波暗室
2.1开阔测试场
一般认为电磁兼容性辐射发射测量应该在开阔场地进行。CISPR16规定了开阔试验场的结构特征，即它是一个平坦的、空旷的、电导率均匀良好的、无任何反射物的椭圆形试验场地，其长轴是两焦点距离的2倍，短轴是焦距的 倍。发射天线（或EUT）与接收天线分别置于椭圆的两焦点上。在开阔场，接收天线接收两种波：直射波和地面反射波，总的接收信号是它们的矢量和，如图l所示。椭圆两个焦点的距离即是我们所要求的测量距离，根据现有标准可分为3m、10m和30m。目前，电波暗室被广泛地用来模拟开阔试验场地进行电磁兼容测试。
图1 开阔测试场
2.2电波暗室
电波暗室通常在结构上大都由屏蔽室和吸波材料两部分组成。电波暗室一般分为两种：一种是全电波暗室，即在屏蔽室的四壁、天花板和地板等六面全装有吸波材料，模拟自由空间传播环境，主要用作天线测量，性能用静区尺寸、反射电平、固有雷达截面、交叉极化度等参数表示；另一种是半电波暗室，即在电磁屏蔽室的四壁、天花板上安装吸收材料，地板采用金属导电平面，模拟开阔场，主要用于电磁兼容测量，包括电磁辐射发射测量和电磁辐射抗扰度试验（电磁辐射抗扰度试验需要在地板上增加额外的吸波材料），主要性能指标用屏蔽效能、归一化场地衰减(NSA)、场地电压驻波比（S-VSWR）、场均匀性和背景噪声来衡量。
3、半电波暗室的主要技术要求
3.1半电波暗室的尺寸
暗室的长、宽、高是相对于被试品(EUT)的最大尺寸、电波暗室性能指标以及执行的EMC标准确定的。在半电波暗室内进行辐射发射和抗扰度试验时，EUT放置在暗室的静区范围之内(一般将产品置于转台上)，转台边缘一般距吸波材料尖端最小距离为1米。由于我院EUT尺寸较小，一般小于1.2m，所以我院兴建3m法电波暗室即可满足测试需求。
根据开阔场椭圆形要求，暗室净空尺寸为：若收发距离为L，则暗室净空间的长度为2L，宽度为，高度H(m)一般由下列式得出，其中L为收发距离(m)。
另外，对于高度尺寸的确定，还应有如下考虑：由于在3m法暗室中进行测试时，接收天线的高度要求在1m～4m范围内扫描，天线垂直极化时，则应在4m高度上再加天线上半部尺寸和天线端与暗室顶部吸波材料尖端间的距离，为了消除顶部近场效应，此距离我们设置为0.5m。
在确定暗室的实际屏蔽体尺寸时，应在暗室净空尺寸的基础上加上吸波材料的高度，使粘贴完吸波材料的暗室的净空尺寸满足上述要求。
3.2静区尺寸
暗室静区是指暗室内受反射干扰最弱的区域，尺寸的大小与暗室的形状、大小、结构、工作频率、所用吸波材料的电性能、静区所要求的反射电平、静区的形状等有关。一般暗室尺寸越大，其静区将越大。静区的尺寸不得小于EUT的尺寸。对于3m法暗室，静区尺寸为直径2米、高2米的圆柱体，并以转台旋转轴为轴线。
3.3屏蔽效能
屏蔽效能定义为：没有屏蔽体时空间某点的电场强度E0（或磁场强度H0）与有屏蔽体时被屏蔽空间在该点的电场强度E1（或磁场强度H1）之比。表示为：
由于场强值通常相差非常悬殊，为便于表达和运算，常采用对数单位——分贝（dB）进行度量，定义为：
暗室的屏蔽效果的好坏不仅与屏蔽材料的性能有关，也与壳体上各种缝隙和孔洞有关，例如屏蔽材料间的焊缝、暗室的通风窗、屏蔽门等。
现阶段由于人工焊接技术的差异性很大，所以大多屏蔽体采用屏蔽钢板拼装方式，在接缝处使用导电衬垫，这样既能提高屏蔽效能，而且能保护钢板平面的平整度、保持整个壳体的电连续性。暗室的通风窗采用蜂窝式截止波导窗，它是利用波导具有类似高通滤波器特性的原理制成的，可以防止波导窗处的电磁能量泄漏。
屏蔽门是暗室的主要进出口，需要经常开启，所以门缝是屏蔽效能的重大影响因素。我们采用的屏蔽门为双刀四簧设计，同时旋转门采用双向折弯的门栓与安装于其中的弹簧系统共同工作，保证了门的平行开闭，减少插簧的摩擦，保证屏蔽效能长期稳定。
暗室的屏蔽效能要求应适当，并非越高越好，我们在各频段屏蔽效能的设计遵守国网要求。屏蔽效能的测量严格按照标准GB 12190—9O《高性能屏蔽室屏蔽效能的测量方法》规定的测试方法进行，重点应对可能造成屏蔽效能降低的接缝、波导窗、屏蔽门等部位进行检测。
3.4归一化场地衰减(NSA)
归一化场地衰减NSA是衡量暗室能否作为合格场地进行EMC测试的关键技术指标。NSA只与场地特性和测试几何位置有关，与收、发天线本身特性无关。
我院暗室严格按照CISPR16-1-4标准要求进行测试。即：在水平面的中心、左、右、前、后5个位置，水平、垂直两个极化方向和两个高度进行测试。
我院暗室特别要求测试时接收天线和转台中心位于暗室中心线位置，相较于偏于中心线位置的情况对吸波材料、暗室尺寸等因素的整体设计要求更高。
3.5场地电压驻波比
为了提高场地评估的准确性和严谨性，IEC于2007年以SVSWR(Site Voltage Standing Wave Ratio，场地电压驻波比)测试取代1GHz以上的NSA测试。SVSWR测试的目的是评估暗室内是否存在超过电平限值要求的电磁波反射，从而避免当一个任意尺寸和形状的EUT被放入测试静区后，对EUT辐射发射测试造成影响。
空间驻波是由直射信号和反射信号叠加产生的，数值上表现为合成信号幅度的最大值和最小值之比，故反射信号越强，产生的空间驻波就越大，对EUT辐射发射测试影响就越大。
我院暗室场地电压驻波比按照CISPR 16-1-4标准对场地进行校准，要求测试时地面铺设等高吸波材料，这一点对吸波材料进行了明确规定，防止厂商鱼目混珠提供不等高吸波材料，影响测试效果。
3.6场均匀性
对该指标的要求保证了在暗室中进行电磁辐射抗扰度试验的准确性。抗扰度试验中要求在EUT处产生规定的均匀场强(3V／m、10V／m、30V／m)，考察是否会引起EUT工作性能下降。
我院暗室按照IEC61000-4-3标准要求对场均匀性进行测试，距地面0.8米高的1.5m×1.5m垂直面内测试的16点中的75%的表面上场的幅值在标称值的-0dB～+6.0dB，如图3所示，测试时地面铺设等高复合吸波材料，并且要求保证在试验中使用校准场的天线和电缆。在频率范围80MHz－3GHz测试时使用本方案中抗扰度测试的仪器进行场地校准。
3.7背景噪声
在暗室没有EUT的情况下，暗室内部所有配置的电子产品（包括测试系统）同时正常工作时，测试暗室的背景噪声。我院暗室要求背景噪声在30MHz～6GHz频率范围内，低于CISPR22 CLASS B辐射骚扰限值10dB，在6GHz以上频率，低于6GHz频率时背景噪声；在150kHz～30MHz频率范围内，低于CISPR22 CLASS B传导骚扰限值10dB，在30MHz以上频率，低于30MHz频率时背景噪声。
4、总结
电波暗室在整个EMC实验室中占据重要位置，五大方面性能要求决定了整个暗室的技术水平，要使新建暗室既能满足当前的测试需求，又要充分考虑实验室今后的发展前景，必须在暗室兴建期间提出恰当的技术要求，这样才能使暗室物尽其用，真正成为EMC试验项目中标志性指标。
参 考 文 献
[1] 徐鹏根．电磁兼容原理及应用[M]．北京：国防工业出版社，1996．
[2] 陈淑凤，马蔚宇，马晓庆，电磁兼容试验技术[M]．北京：北京邮电大学出版社，2001．3．
[3] 谢鸣．吴钒，洪力，电波暗室1—18GHz性能的测试方法[J]．安全与电磁兼容．2005．(3)．
[关键词] 电波暗室 技术要求 实际问题
1.引言
随着我国国家标准17626.3新版的修改，增加了“保护（设备）抵抗数字无线电话射频辐射的试验等级”，频率范围增加到了2.0GHz，试验场强增加到了30V/m，而且2008年4月，IEC61000-4-3发布了最新版本，在附录中删去了原附录D:“其他的试验方法—TEM小室和带状线”，也就是说现阶段IEC不推荐GTEM小室作为替代电波暗室的试验方法，因此国内很多单位现有的射频电磁场测试系统GTEM小室不能满足标准要求，都纷纷筹建或正在兴建电磁兼容电波暗室。
电磁兼容半电波暗室(以下简称暗室)是EMC试验室主要的组成单元，它的性能影响整个EMC试验室的主要技术指标，并且其筹建费用在整个EMC试验室投入资金中占据很大比重，用户在建造前根据自己的被试品测试要求和相关标准提出科学合理的暗室技术要求是非常必要的。
2.电磁兼容电波暗室
2.1开阔测试场
一般认为电磁兼容性辐射发射测量应该在开阔场地进行。CISPR16规定了开阔试验场的结构特征，即它是一个平坦的、空旷的、电导率均匀良好的、无任何反射物的椭圆形试验场地，其长轴是两焦点距离的2倍，短轴是焦距的 倍。发射天线（或EUT）与接收天线分别置于椭圆的两焦点上。在开阔场，接收天线接收两种波：直射波和地面反射波，总的接收信号是它们的矢量和，如图l所示。椭圆两个焦点的距离即是我们所要求的测量距离，根据现有标准可分为3m、10m和30m。目前，电波暗室被广泛地用来模拟开阔试验场地进行电磁兼容测试。
图1 开阔测试场
2.2电波暗室
电波暗室通常在结构上大都由屏蔽室和吸波材料两部分组成。电波暗室一般分为两种：一种是全电波暗室，即在屏蔽室的四壁、天花板和地板等六面全装有吸波材料，模拟自由空间传播环境，主要用作天线测量，性能用静区尺寸、反射电平、固有雷达截面、交叉极化度等参数表示；另一种是半电波暗室，即在电磁屏蔽室的四壁、天花板上安装吸收材料，地板采用金属导电平面，模拟开阔场，主要用于电磁兼容测量，包括电磁辐射发射测量和电磁辐射抗扰度试验（电磁辐射抗扰度试验需要在地板上增加额外的吸波材料），主要性能指标用屏蔽效能、归一化场地衰减(NSA)、场地电压驻波比（S-VSWR）、场均匀性和背景噪声来衡量。
3、半电波暗室的主要技术要求
3.1半电波暗室的尺寸
暗室的长、宽、高是相对于被试品(EUT)的最大尺寸、电波暗室性能指标以及执行的EMC标准确定的。在半电波暗室内进行辐射发射和抗扰度试验时，EUT放置在暗室的静区范围之内(一般将产品置于转台上)，转台边缘一般距吸波材料尖端最小距离为1米。由于我院EUT尺寸较小，一般小于1.2m，所以我院兴建3m法电波暗室即可满足测试需求。
根据开阔场椭圆形要求，暗室净空尺寸为：若收发距离为L，则暗室净空间的长度为2L，宽度为，高度H(m)一般由下列式得出，其中L为收发距离(m)。
另外，对于高度尺寸的确定，还应有如下考虑：由于在3m法暗室中进行测试时，接收天线的高度要求在1m～4m范围内扫描，天线垂直极化时，则应在4m高度上再加天线上半部尺寸和天线端与暗室顶部吸波材料尖端间的距离，为了消除顶部近场效应，此距离我们设置为0.5m。
在确定暗室的实际屏蔽体尺寸时，应在暗室净空尺寸的基础上加上吸波材料的高度，使粘贴完吸波材料的暗室的净空尺寸满足上述要求。
3.2静区尺寸
暗室静区是指暗室内受反射干扰最弱的区域，尺寸的大小与暗室的形状、大小、结构、工作频率、所用吸波材料的电性能、静区所要求的反射电平、静区的形状等有关。一般暗室尺寸越大，其静区将越大。静区的尺寸不得小于EUT的尺寸。对于3m法暗室，静区尺寸为直径2米、高2米的圆柱体，并以转台旋转轴为轴线。
3.3屏蔽效能
屏蔽效能定义为：没有屏蔽体时空间某点的电场强度E0（或磁场强度H0）与有屏蔽体时被屏蔽空间在该点的电场强度E1（或磁场强度H1）之比。表示为：
由于场强值通常相差非常悬殊，为便于表达和运算，常采用对数单位——分贝（dB）进行度量，定义为：
暗室的屏蔽效果的好坏不仅与屏蔽材料的性能有关，也与壳体上各种缝隙和孔洞有关，例如屏蔽材料间的焊缝、暗室的通风窗、屏蔽门等。
现阶段由于人工焊接技术的差异性很大，所以大多屏蔽体采用屏蔽钢板拼装方式，在接缝处使用导电衬垫，这样既能提高屏蔽效能，而且能保护钢板平面的平整度、保持整个壳体的电连续性。暗室的通风窗采用蜂窝式截止波导窗，它是利用波导具有类似高通滤波器特性的原理制成的，可以防止波导窗处的电磁能量泄漏。
屏蔽门是暗室的主要进出口，需要经常开启，所以门缝是屏蔽效能的重大影响因素。我们采用的屏蔽门为双刀四簧设计，同时旋转门采用双向折弯的门栓与安装于其中的弹簧系统共同工作，保证了门的平行开闭，减少插簧的摩擦，保证屏蔽效能长期稳定。
暗室的屏蔽效能要求应适当，并非越高越好，我们在各频段屏蔽效能的设计遵守国网要求。屏蔽效能的测量严格按照标准GB 12190—9O《高性能屏蔽室屏蔽效能的测量方法》规定的测试方法进行，重点应对可能造成屏蔽效能降低的接缝、波导窗、屏蔽门等部位进行检测。
3.4归一化场地衰减(NSA)
归一化场地衰减NSA是衡量暗室能否作为合格场地进行EMC测试的关键技术指标。NSA只与场地特性和测试几何位置有关，与收、发天线本身特性无关。
我院暗室严格按照CISPR16-1-4标准要求进行测试。即：在水平面的中心、左、右、前、后5个位置，水平、垂直两个极化方向和两个高度进行测试。
我院暗室特别要求测试时接收天线和转台中心位于暗室中心线位置，相较于偏于中心线位置的情况对吸波材料、暗室尺寸等因素的整体设计要求更高。
3.5场地电压驻波比
为了提高场地评估的准确性和严谨性，IEC于2007年以SVSWR(Site Voltage Standing Wave Ratio，场地电压驻波比)测试取代1GHz以上的NSA测试。SVSWR测试的目的是评估暗室内是否存在超过电平限值要求的电磁波反射，从而避免当一个任意尺寸和形状的EUT被放入测试静区后，对EUT辐射发射测试造成影响。
空间驻波是由直射信号和反射信号叠加产生的，数值上表现为合成信号幅度的最大值和最小值之比，故反射信号越强，产生的空间驻波就越大，对EUT辐射发射测试影响就越大。
我院暗室场地电压驻波比按照CISPR 16-1-4标准对场地进行校准，要求测试时地面铺设等高吸波材料，这一点对吸波材料进行了明确规定，防止厂商鱼目混珠提供不等高吸波材料，影响测试效果。
3.6场均匀性
对该指标的要求保证了在暗室中进行电磁辐射抗扰度试验的准确性。抗扰度试验中要求在EUT处产生规定的均匀场强(3V／m、10V／m、30V／m)，考察是否会引起EUT工作性能下降。
我院暗室按照IEC61000-4-3标准要求对场均匀性进行测试，距地面0.8米高的1.5m×1.5m垂直面内测试的16点中的75%的表面上场的幅值在标称值的-0dB～+6.0dB，如图3所示，测试时地面铺设等高复合吸波材料，并且要求保证在试验中使用校准场的天线和电缆。在频率范围80MHz－3GHz测试时使用本方案中抗扰度测试的仪器进行场地校准。
3.7背景噪声
在暗室没有EUT的情况下，暗室内部所有配置的电子产品（包括测试系统）同时正常工作时，测试暗室的背景噪声。我院暗室要求背景噪声在30MHz～6GHz频率范围内，低于CISPR22 CLASS B辐射骚扰限值10dB，在6GHz以上频率，低于6GHz频率时背景噪声；在150kHz～30MHz频率范围内，低于CISPR22 CLASS B传导骚扰限值10dB，在30MHz以上频率，低于30MHz频率时背景噪声。
4、总结
电波暗室在整个EMC实验室中占据重要位置，五大方面性能要求决定了整个暗室的技术水平，要使新建暗室既能满足当前的测试需求，又要充分考虑实验室今后的发展前景，必须在暗室兴建期间提出恰当的技术要求，这样才能使暗室物尽其用，真正成为EMC试验项目中标志性指标。
参 考 文 献
[1] 徐鹏根．电磁兼容原理及应用[M]．北京：国防工业出版社，1996．
[2] 陈淑凤，马蔚宇，马晓庆，电磁兼容试验技术[M]．北京：北京邮电大学出版社，2001．3．
[3] 谢鸣．吴钒，洪力，电波暗室1—18GHz性能的测试方法[J]．安全与电磁兼容．2005．(3)．