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小屏蔽体电磁屏蔽效能测试方法研究

发表时间：2020/5/21 来源：《基层建设》2020年第3期作者：王浩轩张海旭

[导读] 摘要：外置辐射源法和内置辐射源法是测试小屏蔽体电磁屏效效能的常用方法，本文通过仿真分析和实测，对比两种测试方法的差异。

        中国电子科学研究院北京 100041
        摘要：外置辐射源法和内置辐射源法是测试小屏蔽体电磁屏效效能的常用方法，本文通过仿真分析和实测，对比两种测试方法的差异。结果表明，内置辐射源法测试屏蔽效能结果相对较大。
        关键词：屏蔽效能；外置辐射源法；内置辐射源法
        Abstract: Method of radiator and method of radiator inside are commonly used to test the electromagnetic shielding efficiency of small shielding body. In this paper, the differences between the two methods are compared through simulation analysis and actual measurement. The results show that the measurement result of the method of radiator inside is larger.
        Keywords: shielding effectiveness; Method of radiator ; method of radiator inside
        0引言
        随着科学技术的发展，电子产品所处的电磁环境日趋复杂。合理使用屏蔽体可以有效对其内的电子元器件进行防护，同时减少内部对外界的电磁干扰。因此对屏蔽体屏蔽效能的评估分析很有必要。对于小屏蔽体屏蔽效能的测试可参照《GJB5185-2003小屏蔽体屏蔽效能测量方法》进行，该标准适用于任一边长最大尺寸不大于2m的屏蔽体屏蔽效能的测量，并提供了多种测试方法，所以有必要对不同测试方法的差异进行分析。
        1基本原理
        1.1屏蔽效能
        屏蔽效能SE用来衡量屏蔽体的有效性，其定义为：
        SE=20lg（E1/E2）
        其中：E1为不加屏蔽时辐射体在空间某个位置处的场强，E2为增加屏蔽后辐射体在该位置的场强，两者的比值就是所增加屏蔽体的屏蔽效能，它表明了屏蔽体对电磁波的衰减程度[1]，通常用分贝来表示。
        1.2小屏蔽体屏蔽效能测试方法
        小屏蔽体的屏蔽效能测试可采用外置辐射源法或内置辐射源法。
        外置辐射源法是指在被测屏蔽体外部产生一个辐射场，测量被测屏蔽体屏蔽效能的方法。测试布置如图1所示。

        图1外置辐射源法测试布置
        内置辐射源法是指在被测屏蔽体内部产生一个辐射场，测量被测屏蔽体屏蔽效能的方法[2]。测试布置如图2所示。

        图2内置辐射源法测试布置
        2模型建立
        本文利用电磁仿真软件CST仿真屏蔽体在950MHz时的屏蔽效能。结合标准推荐的辐射天线类型，建立偶极子天线辐射源模型，屏蔽体设置为1000mm×1000mm×1000mm的金属立方体。根据标准中对测试距离的要求，天线距屏蔽体的间距R设置为1m。对屏蔽体分别采用外置辐射源法和内置辐射源法进行仿真，对比分析两种测试方法下的结果差异。
        3仿真结果
        3.1外置辐射源法屏蔽效能仿真结果
        首先，建立偶极子天线模型作为辐射源模型，通过对其尺寸进行优化调整后，使其中心工作频率在950MHz处，天线驻波比S11如图3所示。

        图3偶极子天线驻波比
        在距辐射天线前1m处放置金属屏蔽体，屏蔽体尺寸为1000mm×1000mm×1000mm，材料设置为理想导体，并在距天线一侧屏蔽体中心开出50mm×50mm方孔，在屏蔽体几何中心处设置电场探针用于监测电场强度。模型如图4所示。

        图4外置辐射源法仿真模型
        经过仿真计算得到外置辐射源法屏蔽效能仿真结果，如图5所示。

        图5外置辐射源法屏蔽效能仿真结果
        3.2内置辐射源法屏蔽效能仿真结果
        将偶极子天线与电场探针位置互换后，即为内置辐射源模型，如图6所示。

        图6内置辐射源法仿真模型
        经过仿真计算得到内置辐射源法屏蔽效能仿真结果，如图7所示。

        图7内置辐射源法屏蔽效能仿真结果
        对比两种方法的仿真结果可见，在950MHz处内置源法较外置源法屏蔽效能仿真结果大约10dB。

        图8外置辐射源与内置辐射源结果比对
        通过分析内置源法天线驻波比可知，受屏蔽体反射影响天线辐射效率大幅降低。

        图9小屏蔽体内天线驻波比
        4实测结果
        在微波暗室内，对尺寸为800mm×800mm×800mm金属立方体进行屏蔽效能测试。分别采用内置辐射源法和外置辐射源法，测试频率为950MHz。测试结果如表1所示。
        表1屏蔽效能实测结果

        实测数据表明，内置辐射源法测试结果较外置辐射源法测试结果大4.5dB~5.5dB。实测结果与仿真结果结论一致。
        5结束语
        对屏蔽体屏蔽效能的仿真和实测结果均表明，外置辐射源法和内置辐射源法在小屏蔽体屏蔽效能测试结果中存在一定差异。采用内置辐射源法测试屏蔽效能时，发射天线受屏蔽体影响，辐射效率降低，测试结果相对较大。
        参考文献
        [1]张亮.电磁兼容（EMC）技术及应用实例详解[M].电子工业出版社.
        [2]GJB5185-2003小屏蔽体屏蔽效能测量方法