EMI/EMC試験装置にとって試験環境は非常に重要です

製品開発の分野では、 電磁適合性 (EMC) 研究の重要性はますます高まっています。 多くのエンジニアリング部門は独自の部門を持つことを望んでいます。 EMC試験 環境。 EMC 試験では、製品の放射線発射測定が試験環境と機器にとって特に重要です。 放射線発射要件の環境は、オープンフィールド (OATS) または半電子室 (SAC) です。 他の形式については、 EMC試験、十分な作業台または遮蔽室がある。 放射線耐性テストインデックスの実装が使用され、全波暗室が使用されます。

この記事では、主に放射線発射試験に関する会場設計の問題について説明します。 オープンフィールドは好ましい試験会場です。 しかし、ますます深刻化する電磁波「汚染」と気候への依存により、半波暗室は経済の代替品となっています。 この記事は民事を組み合わせたものです EMC試験 放射線発射試験 SAC の設計および構造上の問題についていくつか紹介する規格。

1. シールドルームSACは、吸着材を備えたシールドルームで構成されています。 シールド ルームは、内部静電容量と外部の電磁環境を隔離します。 環境電磁波スペクトルには、テレビ信号、ラジオ、個人通信機器、および人間の環境ノイズが含まれます。 シールド ルームの役割は、シールド ルーム内の外部からの嫌がらせ強度を、試験装置 (EUT) 自体によって強く生成される干渉場よりも大幅に低くすることです。

SACのシールドルームの構造には、結合構造と溶接構造のXNUMXつの基本構造があります。 組み合わせタイプは、壁プレートに接続する器具と壁プレートで構成されます。 壁板は両面合板、または亜鉛メッキの薄い層で覆われた亜鉛メッキ鋼板の場合があります。 この固定具はウォールプレートの設置を一体化し、ウォールプレートの導電性の連続性を確保します。 同時に、シールド性能を向上させるためにパッドや高周波吸収材が使用されることもよくあります。 ほとんどのメーカーが同じシールド システムのコンセプトを適用しているにもかかわらず、機器のそれぞれの特性の違いにより、市場にある各製品の性能は一貫していません。 溶接構造体は、鋼板や銅板を溶接により溶接するための密閉シール体です。 精密な技術が要求される技術です。 高レベルの溶接ボディにより、シールド効果が安定かつ信頼できるものになると同時に、高性能のシールド性能は溶接の脆弱性の排除に依存します。 もちろん、溶接構造の欠点はコストが高いことです。

SAC の電磁両立性テストでは、床材が重要な部分です。 放射線発射試験では、実際のオフィスの状況と同様に、EUTの発射信号の一部が床面で反射し、それを受信アンテナ測定により受信します。 床に導電性を持たせるために良好な床をシミュレートし、表面変動の変化をできるだけ小さくする必要があります。 高層階を建設することでこの効果を実現できます。 いわゆる高床式床とは、壁や天井と同じ金属材料で作られた架空の床のことです。 測定ケーブルや制御ケーブル、電源コード、ターンテーブルなどの機械部品は高床式床下に設置されています。 高床の高さは搬送機構部の状況に応じて30cm～60cm程度が一般的です。 床が完全に連続した導電性を得ることができるようにするために、プラットフォーム上の導電性表面と周囲の床の導電性が確実に連続していることが保証されます。 通常、接地円形空間接続の方法で実装されます。

手術の目的としては、 シールドルーム 必要とされている。 穿孔は慎重に選択する必要があり、建設中はシールド ルームの完全性を維持する必要があります。 典型的な SAC には、以下に紹介するいくつかのタイプの基本的な穿孔が含まれています。
1.1 チャンネルドアは明らかであり、少なくとも XNUMX つのドアがあります。 最も一般的な部分は溝接触装置、つまりシングルナイフとダブルスプリング、ドアによるシングルナイフ構造、ドアフレームの溝構造です。 導通を確認してください。 より人気があり、価格が安いのは、XNUMX つまたは XNUMX つのユニオンを備えたロータリー ドアです。 回転扉はXNUMX～XNUMX台設置可能ですが、扉を開いた後の静止空間が非常に小さくなります。 これを補うために、スライドドアも選択できます。 便利な使用と適切な価格の利点があります。

1.2 空気の流れと冷却の目的で、導波管の窓はカットオフ周波数よりも低くなります。 ほとんどの波伝導窓の動作周波数は 10GHz に達します。 40GHz などのより高い周波数では、より高度な設計が必要になります。

1.3 屋外電源に取り付けられた電力線フィルタは、ターンテーブル、アンテナ、EUT および屋内関連デバイスのシールドを含む電力フィルタリングに使用されます。 大電流、高電圧（400V）、DCフィルターに適したフィルターです。 参照規格は、電気的性能評価に関する MIL -SD -220A および運用上の安全性に関する UL1283 です。

1.4 候補は屋内に設置できます。 通常、十分な照明を確保し、吸収材への影響を軽減するために、ハイハットランプが設置された天井が使用されます。

1.5 インターフェースボードインターフェースボードには、高周波インターフェース、EUT 信号インターフェース、フィルターインターフェース、光ファイバー導入ポート、および測定測定を開始するための火器管制ケーブルが含まれます。 光ファイバー制御ケーブルは、ターンテーブル、アンテナ、CCTV システムに使用されます。 その他の穿孔には、冷凍目的や風や排気の機械システムなど、さまざまなパイプが含まれます。

2. シールドルームの性能はシールド性能（SE）で定義されます。 遮蔽室の存在によりその重要性は薄れてしまう。 現在、広く使用されている定義済み SE の標準は NSA65-6 です (表 1 を参照)。 この規格では、定義された減衰レベルが試験要件を超えています。 EMC、その他のアプリケーションで十分です。 の応用では、 EMC、SE は 1 つまたはいくつかの特別な周波数で定義されます。 100GHzの共通周波数点では、結合シールド性能は120dBであり、溶接シールドルームではXNUMXdBのシールド性能が得られます。

吸着材を設置する前に、シールドルームのSEをテストして、シールドルームのシールドレベルを確認する必要があります。 NSA65-6 と同様に、シールド効果テストの現在の規格は MIL -SD -285 および IEEE299-1997 です。 学術的な IEEE299-1997 は、285 年に作成された MIL -SD -1956 の後であると考えられています。より詳細で広範囲です。 テスト計画を説明するだけでなく、厳密なテスト位置 (ドア、継ぎ目、その他の穴) も示します。 穿孔付近の SE を保証するのは難しいため、穿孔付近のシールドの完全性に特別な注意を払う必要があります。

3. 電磁波吸収材 電磁波吸収材をシールドルームの壁と天井に設置し、表​​面電磁反射を低減します。 電磁放射線は入射時に吸着材に吸収され、一部の電磁エネルギーが熱エネルギーに変換されました。 もちろん、反射が残っており、検査に支障をきたす可能性があります。

SAC では現在 XNUMX つの広帯域電磁吸収材料が広く使用されています。 それらの作用メカニズムによれば、磁場によって放射される鉄酸素体を吸収するものと、電場放射を放射する炭素発泡体として区別されます。 混合材料はこれら XNUMX つの材料で構成されます。 もちろん特殊なデザインもありますが、あまり普及していません。 発泡タイプの吸着材は円錐状のものが多いですが、混合タイプは尖った形状になっています。 鉄製酸素パッチは通常、パッチの高周波性能を向上させるために、非導電性の壁（通常は合板）に設置されます。 ブロードバンドの設計 EMC 吸引材料は、低周波と高周波の性能、サイズ、エンジニアリングコストを比較検討し、調整する必要がある複雑なプロセスです。 一般に、メーカーは吸引材料を設計するために試行的な方法を使用することがよくあります。 デザインを通じて、彼らは繰り返し作業を試みます。 設計プロセスを加速し、経済性を高めるために、多くの製造業者はコンピュータ支援設計を使用しています。 コンピューター支援設計を使用すると、材料の製造と測定を吸収するだけで管理する必要がなくなります。 設計が必要なだけで、コンピューターが最適化されます。 正確なモデルを使用すると、多数の吸引材料のパラメータが決定されます。 何度も試作を繰り返す設計手法でも、コンピュータによる補助設計でも、高品質な吸着材を生産できます。

ほとんどのメーカーは、吸着材の性能は垂直入射の状況のみを考慮していると説明しています。 吸着材による直接垂直射撃の性能のみを最適化したデータです。 ただし、SAC では垂直方向よりも斜め方向の射撃の方が重要です。 これはシールドの表面での波の減衰に関係します。 ほとんどの吸着材は垂直入射に非常に適しています。 ただし、SAC での傾斜射撃を考慮することは、垂直方向よりも重要です。 入射角の増加に伴い、吸着材の性能は大幅に低下します。 したがって、これは暗室を設計する際の重要な要素です。 SACでは、吸着材の性能は吸着材の基本設計性能だけで決まるわけではありません。 吸着材の取り付け品質も大きな役割を果たします。 特に鉄酸素は、混合設計の有無にかかわらず、不適切な取り付けにより性能が低下します。 単一の酸素鉄のサイズには限界があるため、XNUMX つの密着したパッチの間には小さな空気の継ぎ目が存在します。

これらの小さなガスの継ぎ目は磁気抵抗のようなもので、パッチ間の磁気エネルギーの連続性が低下するため、吸収効果が低下します。 注意深く設置した場合、単一のガスの継ぎ目の幅は 30 ～ 150 ミリメートル未満になります。 ガスの継ぎ目が大きいと、小さな入射減衰がわずかに減少するため、シールドされた部屋の壁の特別な部分に大きな反射が生じる可能性があります。 吸収材とダークラジオ暗室の設計では、いわゆるガスシーム効果を考慮する必要があります。これは、実際の設置ではガスシームが頻繁に発生するためです。 たとえ小さなガスの継ぎ目があったとしても、鉄製酸素パッチの性能は低下し、実際のレベルは理論レベルよりも低くなります。 吸着材の測定は、その性能を確認するための重要な部分です。 SAC の低周波性能要件は厳しいため、吸気材は下限 30MHz の性能を確認する必要があります。 100MHzから800MHz以下までは同軸導波管で測定可能です。 高周波数帯域では、他のタイプの導波管 (XNUMXMHz 以上) や自由空間 (XNUMXMHz 以上) をテストに使用できます。

4. 会場減衰の要件を満たす SAC を構築するために、測定された戻り会場減衰値と理想的なオープン フィールド (規格 ANSIC63.4-1992 による) が 4DB より測定されます。 この指標は、特に低周波数帯域で多くの課題に直面しています。 電界吸入材のサイズは小さく、電磁性能は非常に劣ります。 したがって、暗室を構築する前に、デジタル シミュレーションを使用して暗室の設計を確認し、最適化する必要があります。 メーカーが設計を行うこともできますが、それには多大な時間とコストがかかります。 内蔵暗室の性能測定データの補正を組み合わせたデジタルシミュレーションは、今日の電波室の設計者にとって効果的な設計ツールです。 使用周波数範囲の中高域では、吸着材に取り込まれた電磁波は平面波と考えることができます。 この場合、レイ トラッキングの方法を使用して暗室のパフォーマンスをシミュレートすると、暗室のパフォーマンスの信頼できる計算が得られます。 低周波条件の場合、グラフィック波形の仮定は有効ではなくなります。

低周波数領域については、電波の性能モデルを実行する方法は 3 つあります。10 つは高周波でレイトラッキング技術をシミュレートする方法、もう 3 つは吸着材を備えたシールドルームで 10D の場合のマクスウェル方程式を実行する方法です。 解決。 レイトラッキングの場合、吸着材の低周波性能と電波室の大きさにより多重反射を考慮する必要があります。 低周波帯吸着材の試験データは垂直条件に比べてどの角度でも測定することが難しいため、数値シミュレーションデータが使用されることが多いです。 このシミュレーション吸引材の性能データは、放射線室のシミュレーションにおけるシステムエラーを回避するために、垂直入射の測定データと密接に関連していることに注意する必要があります。 多段光線追跡モデルでは、測定された XNUMXM 無線暗室のパフォーマンス シミュレーションは、XNUMXM 無線暗室よりも優れています。 XNUMXM無線室の電気スペースが十分に広いためです。 XNUMX 次元マクスウェル方程式の解法は深くて綿密な計算作業であるため、通常は有限要素法または有限差分が使用されます。 これらのメソッドは、マクスウェル方程式を演算に使用するために計算する必要がある個別のユニットに分割されます。 低周波帯域の場合、吸着材はほぼ低周波の薄い層であるため、計算の困難さを軽減できます。 ただし、このアルゴリズムの精度は、吸着材モデルの使用、吸着材の性能テスト、および大量のデータに依存します。 理論的には、この方法は光線追跡方法よりも正確で信頼性があります。 しかし、多段光線技術と比較すると、波動吸収材の設置や設置の制限、暗室測定の制限などにより、実装プロセスに不確実性が生じると同時に、実際の設計の精度には限界があります。

研究室は上記の部分に建てられています。 SACのデザイン、シールド性能、吸着材、ラジオ暗室モデルなど、いくつかの大きな問題点を紹介しました。 このパートでは、これらの側面の全体的な実装に焦点を当てます。 マルチレベル反射光線追跡方法には、計算が便利という利点があります。 この技術を応用することで、設計者は多くのデザイン案の中から最適なデザインを選択することができます。 経験豊富な設計エンジニアは、モデルベースのテクノロジーに固有の制限を考慮することなく、データを分析および整理して、電波のパフォーマンスを保証できます。

構築するとき EMC試験 研究室では、暗室と関連機器を収容するための広いスペースが必要です。 また、荷重吸収材の品質を確保し、その完全性を確保するために、防火設備、高床、強化された遮蔽室についても考慮する必要があります。

SAC および関連デバイスの構築後は、その理想を SAC に置き換える OATS が実現可能であることを証明するために、その性能を検証する必要があります。 人々の中で EMC 施設の場合、SAC パフォーマンス テストは、規格 ANSIC63.4-1992、CISPR22、または関連規格に記載されている代替方法に基づいています。 これらの試験手順は、暗室と OATS の減衰を比較して電波の性能を確認することで確認されます。 会場減衰は規格の代替箇所で説明されている理論であり、測定はターンテーブル上の EUT の周囲の静的領域に配置されます。 このテストプログラムの周波数範囲は、EUT テストの EUT テストの要件に従って決定されます。 初期検証が決定された後、SAC の運用は年次検証に基づいて行われるべきです。 SAC のパフォーマンスは多くの要因に依存します。 一つは吸盤の設置です。 鉄製酸素パッチのガスシーム効果は特に考慮する必要があります。特にドアやその他の穴では、吸引材料が不連続です。 ドア、インターフェースボード、窓の配置にも注意が必要です。 吸着材の不連続な箇所での性能上の問題や、非処理反射物質による寄生反射や起動に注意してください。 さらに、床は非常に平坦である必要があり、テーブルの周囲で電気的導通が保証されている必要があります。

暗室を検証する場合、アンテナ係数は厳密な役割を果たします。 また、長時間経過すると吸収材、特に割れた気泡が傾き、性能への影響は小さいですが、悪影響が生じます。 重要な問題は、吸着材や暗室のメーカーを選択する際に品質管理が必要であることです。 吸着材の性能はSACの電磁性能において最も重要な要素であるため、メーカーが工場で生産する吸着材の各バッチの性能が一貫していることを保証できるかどうかに注意を払う必要があります。 品質管理プログラムを用意して、吸引材の各バッチの電磁性能が低周波範囲内で厳密にテストされるようにすることが最善です。 また、ダーク暗室の性能は吸着材の施工品質にも関係します。 したがって、設置には経験豊富な人材の品質が求められます。 一般的に言えば、 EMC試験 デバイスは SAC だけではありません。 予算や実験のニーズに応じて、シールド制御室や実験室を増設することも可能です。 また、完全な電波暗室と予測電波暗室を増やすこともでき、抵抗を増やすこともできます。 最低限必要なのは、テスト機器とオペレーターを収容するのに十分なスペースを確保することです。

結論として:
この記事では、SAC の構築における一般的な状況について説明しますが、SAC の構築に伴うすべての問題を網羅しているわけではありません。 防火性や構造的完全性など、さらなる研究が必要ないくつかの重要な問題。 つまり、SAC の構築は単純な作業ではなく、SAC の電磁性能と機能に影響を与える多くの要因があります。 特に、試験距離が3mまたは10mの完全適応電波暗室では、品質管理、設計能力、既存の作業実績が電波暗室メーカーの選択に重要な役割を果たします。 さらに、EMC装置の正常な動作は、テストアクセサリ（ターンテーブル、アンテナ、アンテナ、ケーブル）および測定器の使用に関連しており、実験者の経験も重要です。

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