我們(men) 經常看到筆記本電腦、數碼相機等的數據線或電源線上有一小塊鼓出來一個(ge) 圓柱,其實裏麵卡著鐵氧體(ti) 磁環的箝位濾波器。這是電磁兼容電波暗室測試結果引發的。
如果電子產(chan) 品開發時降噪處理得好,就不需要這個(ge) 濾波器。但是產(chan) 品本身已經開發完,測試中還發現有問題,最簡單的辦法就是卡個(ge) 濾波器。原因之一是數據在傳(chuan) 輸過程中,線纜也會(hui) 輻射出電磁波。
電波暗室需求逐年增長
最早的電磁兼容(EMC)測試多是在室外的開闊場進行。相比開闊場,電波暗室的優(you) 越性越來越突出。早期的電波暗室主要用於(yu) 軍(jun) 事領域,上世紀1970年左右開始普及,當時主要用於(yu) 汽車車載電裝產(chan) 品的測試。到了上世紀90年代,其市場需求量開始激增。特別是在1996年,歐洲頒布了CE,規定上市產(chan) 品都要滿足CE(類似中國的3C認證)。因此從(cong) 1996年開始,電波暗室每年的建設數量成1音增長。近些年,興(xing) 起了無線網絡、新能源汽車、太陽能發電、智能電網等,也是促進電波暗室發展的原因。
據磁性材料廠商TDK介紹,從(cong) 1969年到現在的42年中,TDK已向世界各國提供了1100座以上的電波暗室,該公司占有世界市場份額25%左右。我國也是電波暗室的一個(ge) 重要的市場,TDK稱中國市場的需求量比十年前增長了近五倍:中國市場的規模或將很快趕超日本。
EMC標準越來越嚴(yan)
人們(men) 通常所說的電磁兼容包括兩(liang) 部分:EMI(電磁幹擾)測試和EMS(電磁耐受性)測試。
目前世界各國都有針對電磁兼容方麵的標準要求,標準也趨向於(yu) 越來越嚴(yan) 格。特別是近年來無線傳(chuan) 輸信號、無線網絡發展迅速;還有新興(xing) 的混合動力汽車和電動汽車等,由於(yu) 使用的電機很多,其輻射的電磁波的影響也開始越來越嚴(yan) 重,所以對它們(men) 的測試也開始向高頻方向發展。因此,高性能電波暗室的需求量開始逐年增長。
測試頻段高頻化
在電波暗室中進行的測試,目前以EMI測試為(wei) 主,截止到去年,測試頻段從(cong) 30MHz到1GHz,目前新的標準規定其測試頻段應該達到3GHz以上,對於(yu) 電波暗室的性能校準已經達到了18GHz。通常電波暗室供應商的標準要高於(yu) 規定,例如TDK的吸波材料可以達到40GHz。隨著電子產(chan) 品的不斷發展,將來測試的頻段可能會(hui) 擴展到18GHz以上。
在EMS測試方麵,通常是從(cong) 30MHz到6GHz,將來很有可能發展到18GHz以上。目前電子產(chan) 品的使用頻率逐漸在向高頻方麵擴展。以電腦為(wei) 例,目前的電腦大都在3GHz左右的使用頻段,所以電子產(chan) 品的頻率擴展是將來的發展趨勢。
精度越來越高
電磁兼容測試的定義(yi) 是在標準的開闊場地上進行測試。開闊場分為(wei) 兩(liang) 種,一種是進行天線的性能校準方麵的測試,一般稱為(wei) 校正場地;另一種是一般的電磁兼容方麵的測試,稱之為(wei) 一般的電磁兼容場地。
在標準開闊場中進行測試會(hui) 有很多困難,目前衍生出來的代替品――電波暗室的性能如何規定?通常標準要求,電波暗室的專(zhuan) 業(ye) 術語――衰減值不能超過±4dB:另外一種衡量方法是電波暗室中所測試出來的場地衰減與(yu) 標準開闊場所測試出的場地衰減的值需要在±3aB或±4dB以內(nei) 。近年來,由於(yu) 高性能需求越來越大,與(yu) 場地溯源的測試值要求在±2dB甚至±1dB之內(nei) 暗室的需求量越來大。
那麽(me) ,既然標準是±4dB,為(wei) 什麽(me) 客戶還需要±2dB甚至±1dB的暗室?TDK日本電波工程事業(ye) 部的技術部栗原弘部長解釋道,主要有兩(liang) 方麵:首先,國際標準定的±4dB隻是最低限度的標準:另一個(ge) 更主要的原因是雖然±4dB滿足標準可以使用,但是實際測試過程中,由於(yu) 不同暗室之間的誤差較大,有可能因為(wei) 暗室誤差的原因,到檢驗認證機關(guan) 測試時使產(chan) 品不能達標,如果自家的暗室本身性能很高,不滿足標準的幾率就非常小,所以一些產(chan) 品製造商會(hui) 投資建設高性能的電波暗室。
電波暗室牆壁的材料
電波暗室的牆壁是屏蔽殼體(ti) ,用於(yu) 遮蔽室內(nei) 外電磁波的幹擾,通常在牆裏鋪上吸波材料,例如鐵氧體(ti) 材料、長尖劈等。
一般300MHz以下使用鐵氧體(ti) ,300MHz以上使用導電性的尖錐型吸波材料――長尖劈。由於(yu) 整個(ge) 電波暗室的性能評價(jia) 需要30MHz到18GHz。如果把鐵氧體(ti) 和吸波材料的性能結合在一起,就成為(wei) 一種複合型材料,兩(liang) 者之間進行性能匹配。性能匹配做得好時,複合型吸波材料的性能可均勻地在20dB-30dB衰減,而且越高頻率衰減越呈上升的趨勢。
這是因為(wei) 鐵氧體(ti) 最大的長處是在低頻段起到一定的吸收作用,使吸波材料的長度降到了1m以內(nei) 。理論上,一個(ge) 高性能的暗室如果不使用鐵氧體(ti) ,吸波材料長度需要5m以上,使暗室的體(ti) 積很大。1969年,TDK開發了鐵氧體(ti) 和長尖劈的複合型材料,把吸波材料的長度由原來的3-Sm降至現在的1m左右,並申請了專(zhuan) 利。不過,上世紀90年代此專(zhuan) 利失效,其他廠商也開始采用鐵氧體(ti) 和長尖劈結合的材料。
地域應用特點
去年TDK在日本興(xing) 建成了一座大型的電波暗室,因大型和高性能震動了國際EMC界。這是由於(yu) 一些日本的汽車和家電、醫療設備製造商會(hui) 要求電波暗室的性能更高,這就意味著測試精度更準確,使在電波暗室中測試到的數據更接近於(yu) 在標準開闊場測試的數據。雖然歐美有更大的電波暗室,但它們(men) 是測試一些軍(jun) 品(飛機等),性能並不一定要求很高。所以不能從(cong) 尺寸大小角度判斷暗室的好壞。
另外,日本比較特殊的就是產(chan) 品製造商比較多,每家製造商會(hui) 用很多個(ge) 電波暗室進行測試。但每個(ge) 電波暗室所測試出來的結果肯定有不同,那麽(me) 需要以哪個(ge) 為(wei) 準呢?在中國可能以國家計量院所校正的數據為(wei) 準,因此,在日本每家公司有自己的標準,行業(ye) 標準要領先於(yu) 國家標準/國際標準,每個(ge) 公司會(hui) 有自己定的溯源,所以日本建造高性能、超高性能的電波暗室的需求比其他國家高。
中國用戶也有自己的特點,例如需求量大;而且測試還是主要是由官方測試機構評定。而官方的測試機構由於(yu) 所要測試的領域比較廣,需要很多特殊的設計要求。