EMC实验室的建设设计方案

首先，在方案设计中，参考测试的标准并结合被测物的特点，制定拟建EMC实验室的功能框图。

功能框图主要是定位实验室的架构。它主要由模拟自由空间的开阔试验场（OATS）、半电波暗室（SAR）等组成，对设备和分系统的电磁兼容性进行定量测试。

1、开阔试验场（OATS）

开阔试验场是一个平坦、空旷、电导率均匀良好、无任何反射物的椭圆形试验场地，其长轴是两焦点的2倍，短轴是焦距的√3倍。发射天线(或受试设备)与接收天线分别置于椭圆的两焦点上（图）。

OATS宜选在电磁环境干净的地方。试验场应设有转台及天线升降杆，便于全方位的辐射发射及天线升降测试。此外，还应有单独分隔的接地系统和避雷系统，通常采用单点接地。

另外，在开阔试验场还必须配置一台电磁屏蔽车。它作为工厂的系统级EMC流动测试站，是开阔场的主要配套设施。

2、半电波暗室

1）电波暗室的性能预测

为了模拟开阔场的条件，电磁兼容性试验采用半电波暗室，在建设之前对其进行性能预测是很重要的。最精确的预测方法是数值计算法和计算机数字仿真技术，将各种电磁干扰特性传输函数和敏感度特性用数字模型编制成程序，然后根据预测对象的具体状态，运行预测程序来获得潜在的电磁干扰计算结果。但是其实现过程复杂，实现周期长，且对计算机资源的需求巨大。射线预测法则是一种分析暗室性能的简单方法。

评价电波暗室性能的一个重要指标是NSA（即归一化场地衰减），主要采用ANSIC63.4-1992及CISPR22-1997所规定的测试方案进行。标准要求发射天线在五个地面位置、两种高度、两种极化状态下进行20组测量。对于3米法暗室，接收天线要在1～4米间扫描并记下最大值。测量所得NSA数据与标准值进行比较，如果偏差在±4dB之内，说明该暗室中的测试可以与开阔场的测试等价。

射线预测法是在已知暗室的尺寸、吸波材料的布置以及收发天线的位置之后，按照NSA的测试过程，利用几何光学法的理论来计算接收点在各种状态下的场强值，找出接收天线在1～4米间所计算出的场强最大值，并将其转化为暗室NSA值。将计算所得NSA值与标准值相比较，联系实际情况即可判断所计算暗室是否满足要求。

2）暗室总体设计方案的选择

EMC暗室主要用于代替开阔试验场，进行电磁骚扰（EMI）的测试，一些辐射骚扰抗扰度的测试也可以在电波暗室中进行。电波暗室一般分为标准10米法、标准5米法、标准3米法及一些非标准尺寸（如小3米法）等。在规划暗室的过程中应根据资金状况、可利用土地面积、常用受试体种类、检测目的及将来暗室使用的方便程度，选择一个合适的方案。

暗室尺寸选取时一般遵循两个原则，即受试体的体积和要遵守的标准。一般说来，EMC屏蔽暗室是要模拟开阔试验场的传播条件，其尺寸应以开阔试验场要求为依据，测量空间尺寸为：

L=2R
W=√3R
H=√3R/2+h
其中：R测试距离，为3m、10m、30m等；
L，W，H测量空间的长，宽，高；
H进行归一化场地衰减测试和评定时，要求发射天线的最大高度，一般为2米。

进行3m和10m法测试时，接收天线的高度要求在1～4m范围内改变；如采用垂直极化天线，则在4m上加天线上半部尺寸和天线端与半暗室顶部吸波材料尖端间的距离0.25m。

3）电波暗室建设涉及的问题

暗室在建造时一般会涉及到基础土建、技术设备和检测验收等方面的问题。

基础土建包括土建工程、施工队伍及施工设施。

技术设备包括电波暗室的尺寸，屏蔽门的类型、尺寸和数量，屏蔽板的类型和连接方式，屏蔽室屏蔽性能，吸波材料，电源线和信号线滤波器，信导板和波导通风窗，火情报警装置和照明设施，暗室内的自动化装置和实验室设备的选型，这里重点对设备选型做一说明。

EMC测试设备主要用于在产品开发过程中进行EMC性能的验证,定型产品送检前的EMC性能预测以及生产过程中产品的EMC性能质量控制。所以,在选购设备时应重点考虑设备的实用性和性价比,是否满足指标要求并有足够的裕度。在设备选型过程中还要注意的设备生产厂家的质量保证和售后维修培训等状况。基于以上要求，在配置实验室测试设备时总的设计思路应该是：

· 采用成熟的先进技术，减少技术风险，保证系统的先进性；
· 坚持可靠实用、质量第一，使系统真正成为性能优良的系统；
· 贯彻标准化、通用化、模块化的设计原则，优化系统设计；
· 保证系统具有良好的可扩充性，系统操作简便，便于维护；
· 保证系统各组成部分的电磁兼容性；
· 比较各种可能的方案及承制单位，使系统具有合理的性能价格比。

检测验收也是一个重要的环节，主要是检验建设工程的质量。工程质量直接影响到实验室将来的使用和寿命，主要包括暗室的性能测试和保修培训等方面。由于暗室不仅适用于EMC中的EMI测试，还可用于EMS(电磁敏感度)中的辐射抗扰度测试，因此暗室的性能检测要包括暗室屏蔽体建成后的屏蔽性能测试及暗室全部建造完成后的场地衰减测试和场均匀性测试。这些测试要根据合同要求和国际上暗室建造验收的相关标准来进行，要选择有知名度的和经过权威机构认可的测试机构。实验室性能的检测必须满足GJB2926-97电磁兼容性测试实验室认可要求。

4）信息技术设备测试用暗室需增加的功能

根据测试信息类设备的需求，需要在一般暗室所具有功能的基础上增加一些信息类设备专用接口，如标准显示器接口、并行打印接口、USB接口、PS/2接口、视频音频接口和IEEE488接口等。这样，今后对这些接口设备进行单独测试就会很方便，为区分和分析骚扰源以及隔离其它设备的影响提供很好的途径。

5）电波暗室建造过程中需注意的问题

·技术标书的对比
·了解暗室建造厂商的实力
·与提供测试设备的生产厂商的协调与配合

因为测试设备与暗室的设备有许多需要联结的地方，测试设备相关电缆的长短和辅助设备的摆放，信号导板上联结端子的数量和类型等都和暗室的设计密切相关。因此，暗室建造过程中一定要与测试设备生产厂家一起讨论相关技术和确定连接细节，协调好他们之间的关系，明确各自的责任。

施工质量的实时检查

在每一阶段的施工过程中，要注意查看屏蔽体连接处连接的紧密性和电气连接性，注意查看滤波器、屏蔽通道及信道板螺钉的紧固程度。粘贴铁氧体瓦时要注意保持屏蔽腔体的温度，注意检查粘贴铁氧体瓦用的胶是否刷的足够和均匀，防止将来铁氧体瓦片从屏蔽腔体上脱落，造成人身伤害。

防火、防水及安全处理措施

最后的验收工作。暗室建造完后，要注意督促暗室建造厂商与测试设备生产厂家一起完成测试设备与暗室设备的安装调试工作，保证系统能够正常工作。要进行背景噪声的测试。要向厂家索要暗室相关设备的使用说明书和相关设备、电源插座等的安装布置图（因它们大部分都安装在高架地板之下），作为将来查找和验收的依据。同时还需要预留一些易损备件，要求提供足够快的维修服务响应。

3、吉赫兹横电磁波（GTEM）室

吉赫兹横电磁波（GTEM）室主要是代替电波暗室与开阔场用来进行辐射发射和辐射抗扰度测量的，其最大的优点是可以用较小的功率激励出较强的电磁场。GTEM小室在足够大的测量空间下，工作频率可以高达数十GHz，同时还具有在较低功率下获得较高场强、不干扰其它电子设备的优点。

4、软件在EMC实验室中的应用

1）电磁兼容性分析与测试软件的应用

电磁兼容性预测是为了分析不兼容的环节，评价系统或设备兼容的安全裕度，为方案修改、防护设计提供依据。同时在研制定型之前通过预先测知发现干扰问题，采取抑制和防护干扰措施。其应用贯穿于系统研制的全过程，已经成为现代电磁兼容设计中不可缺少的一部分。

当系统和设备的功能设计方案初步形成后，即可根据电磁兼容性要求和指标，对方案开展电磁兼容性预测分析，进行电磁耦合仿真计算，分析可能存在的干扰源和敏感设备的电磁敏感度，计算干扰程度，发现不兼容问题并在此基础上进行电磁兼容性检验和防护设计。并且随着研制工程的进展，不断进行预测分析和改进。综合权衡，最终达到系统的兼容性要求，从而采用投资少而系统效能又高的设计方案。

随着实验室中与PC机联用仪器的大量使用，以及"虚拟仪器"概念的出现，软件在测试中正在替代一些成本高昂、开发周期漫长的硬件设备，成为测试设备的一部分。

现在，国内外已经开发出了很多电磁兼容性预测分析软件，它们在电磁兼容工程中的作用归纳起来主要有以下四方面：
· 在已知设备电气特性参数（如干扰源特性、敏感器特性）的情况下，预测和分析系统内部所有设备的电磁兼容性和安全性（安全系数）。
· 当修改某个设备的特性参数（如工作频段或安放方位或信号电缆走向）时，分析比较电磁干扰的变化。
· 对各种防护设计的评估计算。
· 制订干扰极限和敏感度规范。

2）设备管理系统软件的开发与应用

实验室设备种类多，型号各异，管理分类比较费时费力。我们可以结合实际情况，利用现有人力资源使用通用编程语言开发设备管理系统软件。这种软件可以对仪器设备进行分类、查询、增减或变更等操作。每次测试时只需输入相应的测试项目名称，就可自动地列出仪器清单，从而大大提高工作效率。同时，可以根据后续要求的不断更新和提高，对软件进行改进。

3）关于分析手段的设想

计算机软件的应用，从根本上消除了人为因素的影响，使社会生产有了很大的改变，它不但减轻了人们的负担，而且大大提高了生产工作效率。作为EMC实验室，在进行EMI测试和EMS测试时，可以利用软件实现对射频电磁场辐射抗扰度的自动测试。自动测试软件通过控制信号发生器、天线塔转台控制器和场强探头，协调他们之间的工作，完成射频电磁场辐射抗扰度的自动测试，具备很强的通用性。软件操作简单方便，还可自动打印输出。

软件还可提供仪器库和天线库，具备快捷的校准速度，快捷可靠的场均匀性测试功能，我们还可以应用计算机软件来进行抗干扰仿真计算。

因而，计算机软件替代人的操作将是未来发展的一个趋势。我们应该未雨绸缪，主动适应未来的发展趋势。

作者：stoney