我們經(jīng)??吹焦P記本電腦、數(shù)碼相機(jī)等的數(shù)據(jù)線或電源線上有一小塊鼓出來一個(gè)圓柱,其實(shí)里面卡著鐵氧體磁環(huán)的箝位濾波器。這是電磁兼容電波暗室測(cè)試結(jié)果引發(fā)的。
如果電子產(chǎn)品開發(fā)時(shí)降噪處理得好,就不需要這個(gè)濾波器。但是產(chǎn)品本身已經(jīng)開發(fā)完,測(cè)試中還發(fā)現(xiàn)有問題,最簡(jiǎn)單的辦法就是卡個(gè)濾波器。原因之一是數(shù)據(jù)在傳輸過程中,線纜也會(huì)輻射出電磁波。
電波暗室需求逐年增長(zhǎng)
最早的電磁兼容(EMC)測(cè)試多是在室外的開闊場(chǎng)進(jìn)行。相比開闊場(chǎng),電波暗室的優(yōu)越性越來越突出。早期的電波暗室主要用于軍事領(lǐng)域,上世紀(jì)1970年左右開始普及,當(dāng)時(shí)主要用于汽車車載電裝產(chǎn)品的測(cè)試。到了上世紀(jì)90年代,其市場(chǎng)需求量開始激增。特別是在1996年,歐洲頒布了CE,規(guī)定上市產(chǎn)品都要滿足CE(類似中國(guó)的3C認(rèn)證)。因此從1996年開始,電波暗室每年的建設(shè)數(shù)量成1音增長(zhǎng)。近些年,興起了無線網(wǎng)絡(luò)、新能源汽車、太陽(yáng)能發(fā)電、智能電網(wǎng)等,也是促進(jìn)電波暗室發(fā)展的原因。
據(jù)磁性材料廠商TDK介紹,從1969年到現(xiàn)在的42年中,TDK已向世界各國(guó)提供了1100座以上的電波暗室,該公司占有世界市場(chǎng)份額25%左右。我國(guó)也是電波暗室的一個(gè)重要的市場(chǎng),TDK稱中國(guó)市場(chǎng)的需求量比十年前增長(zhǎng)了近五倍:中國(guó)市場(chǎng)的規(guī)?;?qū)⒑芸熠s超日本。
EMC標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)
人們通常所說的電磁兼容包括兩部分:EMI(電磁干擾)測(cè)試和EMS(電磁耐受性)測(cè)試。
目前世界各國(guó)都有針對(duì)電磁兼容方面的標(biāo)準(zhǔn)要求,標(biāo)準(zhǔn)也趨向于越來越嚴(yán)格。特別是近年來無線傳輸信號(hào)、無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展迅速;還有新興的混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)汽車等,由于使用的電機(jī)很多,其輻射的電磁波的影響也開始越來越嚴(yán)重,所以對(duì)它們的測(cè)試也開始向高頻方向發(fā)展。因此,高性能電波暗室的需求量開始逐年增長(zhǎng)。
測(cè)試頻段高頻化
在電波暗室中進(jìn)行的測(cè)試,目前以EMI測(cè)試為主,截止到去年,測(cè)試頻段從30MHz到1GHz,目前新的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定其測(cè)試頻段應(yīng)該達(dá)到3GHz以上,對(duì)于電波暗室的性能校準(zhǔn)已經(jīng)達(dá)到了18GHz。通常電波暗室供應(yīng)商的標(biāo)準(zhǔn)要高于規(guī)定,例如TDK的吸波材料可以達(dá)到40GHz。隨著電子產(chǎn)品的不斷發(fā)展,將來測(cè)試的頻段可能會(huì)擴(kuò)展到18GHz以上。
在EMS測(cè)試方面,通常是從30MHz到6GHz,將來很有可能發(fā)展到18GHz以上。目前電子產(chǎn)品的使用頻率逐漸在向高頻方面擴(kuò)展。以電腦為例,目前的電腦大都在3GHz左右的使用頻段,所以電子產(chǎn)品的頻率擴(kuò)展是將來的發(fā)展趨勢(shì)。
精度越來越高
電磁兼容測(cè)試的定義是在標(biāo)準(zhǔn)的開闊場(chǎng)地上進(jìn)行測(cè)試。開闊場(chǎng)分為兩種,一種是進(jìn)行天線的性能校準(zhǔn)方面的測(cè)試,一般稱為校正場(chǎng)地;另一種是一般的電磁兼容方面的測(cè)試,稱之為一般的電磁兼容場(chǎng)地。
在標(biāo)準(zhǔn)開闊場(chǎng)中進(jìn)行測(cè)試會(huì)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(guī)定?通常標(biāo)準(zhǔn)要求,電波暗室的專業(yè)術(shù)語(yǔ)――衰減值不能超過±4dB:另外一種衡量方法是電波暗室中所測(cè)試出來的場(chǎng)地衰減與標(biāo)準(zhǔn)開闊場(chǎng)所測(cè)試出的場(chǎng)地衰減的值需要在±3aB或±4dB以內(nèi)。近年來,由于高性能需求越來越大,與場(chǎng)地溯源的測(cè)試值要求在±2dB甚至±1dB之內(nèi)暗室的需求量越來大。
那么,既然標(biāo)準(zhǔn)是±4dB,為什么客戶還需要±2dB甚至±1dB的暗室?TDK日本電波工程事業(yè)部的技術(shù)部栗原弘部長(zhǎng)解釋道,主要有兩方面:首先,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)定的±4dB只是最低限度的標(biāo)準(zhǔn):另一個(gè)更主要的原因是雖然±4dB滿足標(biāo)準(zhǔn)可以使用,但是實(shí)際測(cè)試過程中,由于不同暗室之間的誤差較大,有可能因?yàn)榘凳艺`差的原因,到檢驗(yàn)認(rèn)證機(jī)關(guān)測(cè)試時(shí)使產(chǎn)品不能達(dá)標(biāo),如果自家的暗室本身性能很高,不滿足標(biāo)準(zhǔn)的幾率就非常小,所以一些產(chǎn)品制造商會(huì)投資建設(shè)高性能的電波暗室。
電波暗室墻壁的材料
電波暗室的墻壁是屏蔽殼體,用于遮蔽室內(nèi)外電磁波的干擾,通常在墻里鋪上吸波材料,例如鐵氧體材料、長(zhǎng)尖劈等。
一般300MHz以下使用鐵氧體,300MHz以上使用導(dǎo)電性的尖錐型吸波材料――長(zhǎng)尖劈。由于整個(gè)電波暗室的性能評(píng)價(jià)需要30MHz到18GHz。如果把鐵氧體和吸波材料的性能結(jié)合在一起,就成為一種復(fù)合型材料,兩者之間進(jìn)行性能匹配。性能匹配做得好時(shí),復(fù)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(shì)。
這是因?yàn)殍F氧體最大的長(zhǎng)處是在低頻段起到一定的吸收作用,使吸波材料的長(zhǎng)度降到了1m以內(nèi)。理論上,一個(gè)高性能的暗室如果不使用鐵氧體,吸波材料長(zhǎng)度需要5m以上,使暗室的體積很大。1969年,TDK開發(fā)了鐵氧體和長(zhǎng)尖劈的復(fù)合型材料,把吸波材料的長(zhǎng)度由原來的3-Sm降至現(xiàn)在的1m左右,并申請(qǐng)了專利。不過,上世紀(jì)90年代此專利失效,其他廠商也開始采用鐵氧體和長(zhǎng)尖劈結(jié)合的材料。
地域應(yīng)用特點(diǎn)
去年TDK在日本興建成了一座大型的電波暗室,因大型和高性能震動(dòng)了國(guó)際EMC界。這是由于一些日本的汽車和家電、醫(yī)療設(shè)備制造商會(huì)要求電波暗室的性能更高,這就意味著測(cè)試精度更準(zhǔn)確,使在電波暗室中測(cè)試到的數(shù)據(jù)更接近于在標(biāo)準(zhǔn)開闊場(chǎng)測(cè)試的數(shù)據(jù)。雖然歐美有更大的電波暗室,但它們是測(cè)試一些軍品(飛機(jī)等),性能并不一定要求很高。所以不能從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(chǎn)品制造商比較多,每家制造商會(huì)用很多個(gè)電波暗室進(jìn)行測(cè)試。但每個(gè)電波暗室所測(cè)試出來的結(jié)果肯定有不同,那么需要以哪個(gè)為準(zhǔn)呢?在中國(guó)可能以國(guó)家計(jì)量院所校正的數(shù)據(jù)為準(zhǔn),因此,在日本每家公司有自己的標(biāo)準(zhǔn),行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要領(lǐng)先于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)/國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),每個(gè)公司會(huì)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(guó)家高。
中國(guó)用戶也有自己的特點(diǎn),例如需求量大;而且測(cè)試還是主要是由官方測(cè)試機(jī)構(gòu)評(píng)定。而官方的測(cè)試機(jī)構(gòu)由于所要測(cè)試的領(lǐng)域比較廣,需要很多特殊的設(shè)計(jì)要求。