摘要 針對現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)推薦的小屏蔽體屏蔽效能測量方法，分析了測量中的一些問題，介紹了各種方法的適用條件和范圍，并對各方法的測量頻率范圍、屏蔽效能動態(tài)范圍、可測體積等進(jìn)行列表比較，以便用戶根據(jù)實(shí)際情況選擇適合的測量方法。
關(guān)鍵詞 屏蔽效能；小屏蔽體；測量方法
Abstract According to the test method of shielding effectiveness for small-sized shielding enclosure recommended by current standards , some problems during test are analyzed. The application condition and scope of various methods are introduced . Measuring frequency range, shielding effectiveness dynamic range, measurable volume are listed for comparing , users may choose suitable measurement method according to actual situation.Keywords shielding effectiveness; small-sized shielding enclosure; test method
引言
目前，各種屏蔽機(jī)箱、機(jī)柜、帳篷等小屏蔽體廣泛應(yīng)用于各個(gè)涉密行業(yè)，需要屏蔽的信號頻率范圍越來越寬，從 9 kHz~18 GHz 擴(kuò)展到 50 Hz~40 GHz 甚至到 100 GHz，屏蔽效能指標(biāo)從 30~50 dB 提高到 80~100 dB。但是至今沒有一套完整可操作的、滿足全頻段全動態(tài)范圍測試要求的小屏蔽體屏蔽效能測量方法的國家標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)，雖然有一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但要求和側(cè)重點(diǎn)的不同給小屏蔽體的屏蔽效能測量方案選擇帶來困難。本文歸納了現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)推薦的小屏蔽體屏蔽效能的測量方法及適用范圍，以便用戶根據(jù)實(shí)際情況選擇。
1、 小屏蔽體的定義與特點(diǎn)
任一邊長在 0.1~2 m 范圍內(nèi)的屏蔽體稱為小屏蔽體。小屏蔽體的特點(diǎn) ：a）內(nèi)部空間小，電磁波在其中的反射、折射、吸收，諧振情況復(fù)雜 ；b）無論接收天線還是發(fā)射天線，若放在屏蔽體內(nèi)都必須要小型化設(shè)計(jì)，以保障天線距離各壁面有大于等于 5 cm 的空間，以減少各壁面與天線之間的“寄生效應(yīng)”；c）盡量選用點(diǎn)頻測量方式，點(diǎn)頻測量天線具有體積小、增益高的特點(diǎn)（30 MHz 以下十分明顯）；d）諧振計(jì)算公式在小屏蔽體的諧振頻率計(jì)算中只是部分適用，特別是在 30 MHz 以下頻段，屏蔽效能需要通過實(shí)驗(yàn)確定（很多實(shí)際測試結(jié)果表明不能用諧振現(xiàn)象解釋）。2 小屏蔽體屏蔽效能測量方法分類
小屏蔽體屏蔽效能測量方法分為內(nèi)置輻射源法和外置輻射源法。內(nèi)置輻射源法又分為輻射源內(nèi)置法和輻射天線內(nèi)置法 ：外置輻射源法分為屏蔽室法、TEM 傳輸室法、GTEM 傳輸室法和混響室法。（1）內(nèi)置輻射源法內(nèi)置輻射源法就是在被測屏蔽體內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)輻射場，屏蔽體外部接收、測量被測屏蔽體屏蔽效能的方法。a）輻射源內(nèi)置法如圖 1 所示，將信號源，功放和發(fā)射天線集成在一起放入屏蔽體內(nèi)。這是目前應(yīng)用最廣泛的一種方法，成本低、操作簡單，可在 50 Hz~40 GHz頻率范圍內(nèi)測量，邊長 0.5~2 m 的小屏蔽體；動態(tài)范圍：50 Hz~9 kHz 大 于 60 dB，9 kHz~30 MHz 大 于 80 dB， 30 MHz~40 GHz 大于 100 dB。
注意 ：不同邊長的小屏蔽體可能在不同頻點(diǎn)上產(chǎn)生諧振現(xiàn)象 0.1~0.3 m 邊長的小屏蔽體情況更復(fù)雜。b）輻射天線內(nèi)置法如圖 2 所示，只有輻射天線放入屏蔽體內(nèi)，源和功放在屏蔽體外。
輻射天線內(nèi)置法要在屏蔽體上打孔，用屏蔽電纜連接信號源和功放，輻射源內(nèi)置法不用打孔，兩種方法可測頻率范圍相同。但輻射天線內(nèi)置法可測體積還可再小（從 0.2~2 m）但動態(tài)范圍和 C 點(diǎn)電聯(lián)接器的屏蔽效能有關(guān)，比該點(diǎn)的屏蔽效能要小 10 dB。輻射天線內(nèi)置法和輻射源內(nèi)置法適用于防止屏蔽體內(nèi)的射頻信號向外輻射的屏蔽效能測試。（2）外置輻射源法外置輻射源法是在被測屏蔽體外部產(chǎn)生一個(gè)輻射場，測量被測屏蔽體屏蔽效能的方法，如圖 3 所示。外置輻射源法可在 50 Hz~40 GHz 頻率范圍內(nèi)測量邊長 0.3~2 m 的小屏蔽體（依據(jù)現(xiàn)有該頻段的天線最小尺寸來確定小屏蔽體的最小尺寸），動態(tài)范圍受到電連接器和連接電纜屏蔽效能值的影響。
外置輻射源法還可采用 TEM、GTEM 傳輸室法及混響室法測量。TEM 傳輸室法（圖 4）測量頻率范圍為9 kHz~500 MHz， GTEM 傳輸室法（圖 5）測量頻率范圖 2 輻射天線內(nèi)置法圍為 9 kHz~18 GHz，測量動態(tài)范圍由電連接器、連接電纜的屏蔽效能值的最小值再減 10 dB 決定，被測屏蔽體體積應(yīng)小于 TEM 和 GTEM 傳輸室半個(gè)腔體的 1/3 空間。圖 6 為混響室法測量屏效示意圖，測量頻率范圍為 500 MHz~18 GHz，測量動態(tài)范圍仍由電連接器與屏蔽電纜的屏效值的最小值減 10 dB 決定。
圖6 混響室法測量示意圖
3、 小屏蔽體屏蔽效能測量的頻點(diǎn)及天線選擇
（1）頻率應(yīng)滿足的條件 ：盡量選擇點(diǎn)頻測量，一般為 60 Hz、1 kHz、100 kHz、200 kHz、15 MHz、100 MHz、 450 MHz、950 MHz、3 GHz、6 GHz、10 GHz、18 GHz、26 GHz、35 GHz、40 GHz。避開被測屏蔽體的固有諧振頻率，屏蔽體的固有諧振頻率按以下公式計(jì)算 ：
式中，μ 為屏蔽體內(nèi)部的磁導(dǎo)率；ε 為屏蔽體內(nèi)部的介電常數(shù)；a 為屏蔽體的長度，單位為米（m）；b 為屏蔽體的寬度，單位為 m；c 為屏蔽體的高度，單位為 m。a>b>c，且 i、j、k 為整數(shù)，但 i、j、k 中每次最多只能有一個(gè)取 0。同時(shí)取兩個(gè)或三個(gè) 0 的分布情況十分復(fù)雜，除了固有諧振頻率影響外還有其它因素影響測量，特別是在 30 MHz 以下頻段，如果在實(shí)測中發(fā)現(xiàn)停振或失鎖等，避開該頻率點(diǎn)后再測。（2）小屏蔽體屏蔽效能測試天線的選取規(guī)則● 小屏蔽體外的接收或發(fā)射天線 ：50 Hz~9 kHz 環(huán)型天線 ；9 kHz~30 MHz 環(huán)型天線 ；30 MHz~1 GHz 雙錐天線（或偶極子天線）；1~40 GHz 喇叭天線。● 小 屏 蔽 體 內(nèi) 的 接 收 天 線 或 發(fā) 射 天 線 ：50 Hz~9 kHz 小型環(huán)天線 ；9 kHz~30 MHz 小型環(huán)天線 ；30~ 300 MHz 小雙錐天線（或縮短偶極子天線 ；）300 MHz~ 1 GHz 偶極子天線（或縮短偶極子天線）；1~40 GHz 小喇叭天線。小屏蔽體內(nèi)的天線一般選擇具有選頻功能的“點(diǎn)頻”天線或窄帶天線，以縮小體積提高效率，小屏蔽體外的天線沒有這方面要求。
4、 小屏蔽體屏蔽效能測試方法的選擇
小屏蔽體屏蔽效能測試方法一般要根據(jù)小屏蔽體的用途來選，如果是用于屏蔽殼體內(nèi)的電磁信號向外輻射，建議采用內(nèi)置輻射源法 ；如果是用于屏蔽外部信號對殼體內(nèi)敏感部位輻射，建議采用外置輻射源法，具體參考指標(biāo)見表 1。
5、 結(jié)語
從測量頻率范圍、測量動態(tài)范圍、被測物的體積大小等幾項(xiàng)指標(biāo)來看，采用內(nèi)置輻射源法是比較好的選擇，關(guān)鍵是要把內(nèi)置的發(fā)射天線做好，特別是 30 MHz 以下的內(nèi)置發(fā)射天線，不僅要體積小還要效率高。隨著電子信息化的快速發(fā)展，制定一套規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的測量方法來統(tǒng)一小屏蔽體的屏蔽效能測量迫在眉睫，希望本文能為相關(guān)人員提供參考。
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