EMC電磁兼容設計中半屏蔽場地的基本原理是如何的

電子產品EMC完善的設計依賴于測試現場、測試設備、診斷設備，EMC輔助工具的設計，EMC工程師的工程經驗，其中測試場地和設備是固定資產投資的關鍵。目前，大多數企業的產品研發EMC都需要依靠第三方商業實驗室的測試能力，導致研發成本EMC測試和診斷的成本是巨大的。由于巨大的一次性投資和持續的維護成本，一些企業建立了自己的電波暗室來控制測試成本，這也降低了他們的財務優勢。通過對基本標準測試原理的分析和研究，對解決了基于開放場原理的半屏蔽測試場地EMC測試資源的預測具有一定的參考意義。

標準認證級EMC基本標準要求測試場地的分類和性能CISPR16-1-4定義，其中OATS(openareatestsite)10米開放場地是標準定義的標準場地，取代場地（alternativetestsites）包括氣候屏蔽的開闊場和帶吸波材料的屏蔽室（Absorber-linedshieldedroom）,半電波暗室SAC（Semi-anechoicchamber）是大多數產品標準引用的最常見的暗室。

輻射發射試驗的基本原理是利用接收天線測量受試設備的直接發射和地面反射的最大值。因此，開放場是自然最標準的試驗場，半電波暗室利用吸波材料吸收五個表面的輻射來模擬開放場。測試距離、邊界、天線高度、NSA(Normalizedsiteattenuation)標準中規定了歸一化場地衰減等相關指標。

圖1.輻射測試原理

圖2.標準測試場地距離和邊界定義

圖3.帶雨水遮蔽的開闊場

開放式場地是電磁兼容性早期發展階段性能優異、成本低的最佳測試場地。然而，隨著電子設備的廣泛應用，越來越難找到滿足背景發射電平限值以下的6dB即30dBuV/m建造認證測試開放場地，昂貴的半電波暗室成為主流方案。作者在預測試的半屏蔽場地EMC在R&D活動實踐中，逐步設計、開發和完善了一種非標準測試場地。與開放式場地和半電波暗室相比，它在方便性、可靠性、準確性和成本方面具有獨特的優勢，在近10年的工程應用中發揮了巨大的作用。這里簡要說明一下基本原理和使用方法，供大家參考。

圖4.半屏蔽場地測試輻射測試示意圖

半屏蔽場預測原理參考標準10米開放場，但與標準場地有下列異同：

1.地板金屬板設計與開闊場相同，符合天線接收直接發射和地面反射的要求；

2.與開闊場輻射發射限值相比，半屏蔽場需要根據測試距離反比計算轉換限值，即3m測試距離限值比10m限值提高10dB，2m測試距離限值比10m限值提高14dB，1m測試距離限值比10米高20米dB；

3.與開放場地相比，半屏蔽場地增加了兩側垂直金屬墻，在一定程度上阻擋了天線主瓣空間環境中的噪聲源，保持了射頻空間的開放性，不會導致半電波暗室的腔諧振；

4.與開放場地的組合天線相比，半屏蔽場地使用雙錐和對數天線更加緊湊靈活；

5.與開闊場相比，只測試EUT半屏蔽場地的直接發射和地面反射增加了兩個垂直墻反射EUT從而增加天線接收的發射EUT信號提高信噪比，確保測試結果不低于標準開放場測試結果；

6.與開放場地的低不確定性相比，半屏蔽場地300MHz以下6-10dB在實踐中，裕量更安全。

7.與開闊場10米的測試距離相比，半屏蔽場的測試距離降低到3米或1米，以提高信噪比和限值；

8.與開闊場相比，背景噪音300dBuV/m半屏蔽場地背景噪聲要求3米40米dBuV/m或1米距離50dBuV/m；

9.接收天線放置在與三個面交角45度的延長線上，以確保接收三個面的反射和EUT直射；

從以上比較可以看出，半屏蔽場地借鑒了標準開放場地的原理，通過增加反射和減小測試距離EUT信號從環境背景噪聲中突出，輻射信號的測量在沒有屏蔽和吸波設計的情況下實現。它是一種基于標準的實際擴展，而不是無源的水。半屏蔽場地不屬于開放場地，不能用于標準認證測試，只能用于EMC研發工程實踐中的預測試依賴于經驗豐富的場地預測試EMC工程師的設備操作、參數設置、驗證和校準。然而，半屏蔽場地寬松的環境噪聲電平要求、靈活的場地設計和極低的成本自然適合大多數企業的內部建設。依靠豐富的經驗EMC在工程實踐中，展可以在工程實踐中盡快找到EMC問題在實踐中很有意義。

圖5.PCB板級EMC診斷布置

半屏蔽場地的應用不僅可以通過轉換限值和系數進行輻射預測試，還可以擴展到子系統/PCB板級預測試驗診斷整改現場——利用天線測試遠場電場，近場探頭測量近場，電流探頭測量電纜發射，顯示器放大頻譜曲線，便于比較觀察。如上圖所示，硬件工程師PCB同時，在遠場1米處進行電場測試和近場探頭探測。通過兩者的直觀比較，可以在設計初期準確掌握初級研發樣品EMC直接評估和優化改進設計，有效降低溝通成本EMC檢查工作量。

半屏蔽場地的應用不依賴于昂貴的接收器和自動化測試軟件。使用頻譜儀可以完成輻射發射的預測試和診斷，因此預算成本投資很小，但對EMC工程師的能力和經驗要求很高。

配備頻譜儀、天線、傳導阻抗網絡(用于傳導標準測試)、電流探頭(用于電纜EMI診斷)、電壓探頭(用于射頻電壓測試、頻譜測試)、近場探頭(用于EMI插損夾具(用于探頭校準和插損試驗)，ESD槍（用于ESD傳導抗擾度測試系統(用于傳導抗擾度測試)。

SURGE/EFT用于浪涌和脈沖群標準測試的組合波發生器和耦合網絡EMC測試診斷能力，特別是標準測試暗室所不具備的分析診斷能力。實際上，場地在EMC在預測試驗和診斷分析中都取得了良好的應用效果，在此推薦給大家。