电子产品电磁兼容测试之二：EMC测试场地之一般要求

如何有效地量测出实际待测产品设备溢出之杂讯，与产生类似EMI之干扰源，用来验证待测产品设备之电磁耐受性，都是EMC工程人员所必须掌握。因此，为了模拟复杂电磁杂讯环境及保证EMC测试结果之重复性、准确性和可靠性，EMC测试对环境有较高之需求，测试场地可分为隔离室(包含 TEM/GTEM Cell等积向电磁波EMC测试室)、电波暗室和室外开放测试区之场地(open Area Test Site，OATS)等。这些EMC测试场地之功能、建材和限制条件简述如下 ：就隔离室而言，隔离室之作法一方面是对外来电子电机干扰加以屏蔽，从而保证室内电磁杂讯环境满足要求，另一方面是对内部如天线等发射源进行屏蔽而不对外界造成干扰。

MIL-STD-461及其它相关电磁相容性标准规定，许多测试项目必须在隔离室内进行，隔离室为一个由金属材料做成之六面体，其建材形式为镀锌钢板式、铜网式、多层复合金板式等等不胜枚举。影响隔离室性能之主要原因有：屏蔽门、屏蔽材料、电源滤波器、通风波导、安装及焊接接缝、接地等。从屏蔽效益来看，钢板式最好，在10kHz至18GHz频率范围，可满足屏蔽效益80~120dB之要求。在使用隔离室进行电磁相容性测试时，要注意隔离室之共振及反射。根据电磁理论，隔离室是一个很大之方形波导共振腔，具有一系列之电磁共振频率，当隔离室发生共振时，将会影响屏蔽效益及测试结果，隔离室基本共振频率公式为： 

 
       式中ｆ为共振频率(MHz)，a，b，c为隔离室之长、宽、高度(公尺)；m，n，p为０及正整数，三者中最多只能一个为零，对于TE波m不能为零，举例来说，商用长、宽、高9x6x6立方厘米之隔离室基本TE101波之共振频率约为30MHz。由式(1)可见，隔离室有许多个共振频率，当隔离室共振时，其屏蔽效益大幅下降，并且会造成很大之测试误差，因此在进行EMC测试时应避免这些共振频率。天线等发射源将会在隔离室壁面上产生多重反射，从而影响测试结果，往往误差大到30～40dB，为此在条件许可之各种状况下，在体积较大之隔离室内进行测试，同时使待测件在保证入射为平面波之前提下，缩短待测件与接收天线之距离，对于最近之反射路径，针对反射点局部加贴吸波材料，可以减少反射波。

就电波暗室(全电波暗室或半电波暗室)而言，全电波暗室是针对一般隔离室各内壁面反射，将会影响测试结果，因而在六个壁面上，加装吸波材料而形成之隔离室(为了模拟室外开放测试区之场地测试，接地地板上不贴吸波材料之电波暗室称为半电波暗室)。吸波材料一般采用介质损耗型(如聚氨脂类之泡沫塑料，亚铁磁砖等)，为了确保其耐燃烧特性需在碳酸溶液中渗透，吸波材料通常作成圆锥状、棱角锥状及方楔形状，以保持连续渐变之焦耳阻抗。军用MIL-STD-462D规范对吸波材料之最小吸收量有所规定，即频率80MHz～250MHz至少6dB，频率大于250MHz则至少10dB以上。而为了保证内部测试场之均匀，吸波体之长度相对于隔离室工作频率下限，

所对应之波长要足够长(1/4波长效果较好)，吸波体之体积也会限制吸波材料之有效工作频率(一般在30MHz以上)减小了隔离室之有效空间，电波暗室之屏蔽效益要求与隔离室相同。此外，商规EMC测试对电波暗室之场地衰减 (Site Attenuation，SA) 规定NSA (Normalized SA)要在理论值±4dB之范围；对电波暗室内部测试场强之均匀度，则要求执行16点场强之均匀度校正试验，此试验之测试方法详加说明如图，发射天线与待测场强之均匀面(1.5m×1.5m)相距3公尺，16点均匀面正方形(4点×4点，点距0.5m)场强之均匀度，至少要求其中12点 (75%) 要符合规格需求，这种测试方法与1993年版之军用MIL-STD-462D规范要求相当就室外开放测试区之场地(OATS)而言，开放测试区之场地通常用于精确测量待测件之发射极限值，OATS要求平坦开阔，远离建筑标地、塔台、电线、树林、地下电缆和金属管道，环境电磁干扰背景要很小(如一般电磁相容性标准和规范要求至少低于允许之极限值6dB)，接地地板可为钢板或其他低阻金属结构，场地尺寸在不同之EMC标准和规范要求不尽相同。