屏蔽效果测试

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如今，嵌入式数字处理芯片几乎无处不在:手机、厨房电器、制造设备、磁共振成像(MRI)系统——甚至贺卡。再加上物联网，范围就会爆炸。随着数字技术的广泛应用，Wi-Fi、蓝牙、蜂窝和其他通信形式(包括高频传输)也得到了极大的扩展。

其结果是，无论是在小型无线传感器上，还是在豪华轿车上，越来越多的技术使用可能会产生不必要的干扰。它们都需要组织进行干扰测试以符合法规要求，无论这些组织是工程集团、设计公司、设备制造商、电信公司、医学成像供应商还是其他组织。

干扰测试意味着使用屏蔽外壳。这些隔离设备在数据安全和防止对关键测量和处理设备的干扰方面也发挥着重要作用。

正如干扰测试需要射频外壳一样，隔离系统反过来也需要自己的测试。本文档回顾了测试射频机箱时的一些问题和注意事项。特别重要的是需要评估屏蔽效果和制定外壳遵从性测试计划。

屏蔽框的作用

屏蔽外壳是法拉第笼，或与地面相连的金属结构。它们都防止射频能量进入外壳和泄漏。屏蔽外壳的类型包括核磁共振室，用于测试实验室的外壳(HEMP或Tempest应用)，用于无线通信行业的屏蔽外壳或机柜，以及用于高压行业的大型屏蔽外壳。外壳的大小不一，小到盒子，大到可以容纳像飞机一样大的物体。

小型外壳可能采用全金属结构。较大的外壳有更复杂的要求。它们位于一层楼上面，在围栏顶部和建筑物天花板之间有空间。由于外壳的尺寸，固体金属过于昂贵和笨重。相反，它们通常采用金属网结构。只要网格中的孔相对于频率波长较小，它们就能有效地阻挡信号。即使一些射频能量穿透了外壳，它应该是如此严重的衰减，任何残余量是可以忽略不计的。

屏蔽外壳主要在两个方面发挥作用。更大的是遵从性测试。美国、欧盟和其他地方的监管机构通过IEEE-299或EN 50147-1等标准对RF信号实施限制。如果没有强制性的限制，所有类型的设备都可能发出任意数量的电磁辐射，并干扰医疗设备、通信系统等的正常运行。

法规遵从性要求测量设备发射的信号并与相关标准进行比较。然而，测试过程面临着挑战。大多数环境都充满了来自广播电台、电视、蜂窝、Wi-Fi、卫星传输、太阳活动和许多其他来源的射频能量。屏蔽外壳将测试过程与外界信号干扰隔离开来，使工程师能够更准确地测量设备信号水平和衰减，以便与法规进行比较。

另一个需要屏蔽外壳的一般领域是电磁隔离外部影响。原因可能是安全性和防止信息丢失或隔离电子进程，使其免受可能的意外干扰。

屏蔽效能

屏蔽外壳的隔离效果仅与它们阻止射频场向内或向外扩展超出其墙边界的能力一样好。工程师、设计师和科学家不能认为这是理所当然的。

没有一个围栏是完美的。根据牛津大学2014年的一项研究，用于网格法拉第笼的传统数学模型是有缺陷的，并且夸大了笼内射频场消除的程度。

外壳结构不可避免的方面可能成为射频场破坏的来源。进入外壳的门边缘有铰链和空间，可以打开和关闭，从而形成屏蔽的薄弱环节。边缘和铰链的铜涂层提供额外的屏蔽。随着时间的推移，特别是在可能经历大量振动的制造设施中，覆盖物可能会松动。

屏蔽外壳经常包含表面不规则，如管道或导管通过或火灾警报。电缆互连(允许保持箱内的电缆连接到外部的电缆)可能会经过修改，以增加破坏屏蔽完整性的连接器。通风是另一个例子，通常在屏蔽效果方面存在问题。

合规标准也可能发生变化。

测试屏蔽框

即使合规标准没有改变，它们也需要对外壳进行定期测试——通常每一年或两年进行一次，这取决于标准——以证明它们提供了必要的屏蔽有效性。理想情况下，这足以产生100分贝的衰减隔墙。对于某些制造商、行业或应用来说，60 - 80分贝可能是可以接受的。

测试屏蔽外壳的有效性可能还有其他原因。对外壳或其环境的修改可能表明需要进行测试。电缆互连的增加或地震事件是重新测试屏蔽效果可能是谨慎的两个例子。在电气方面的产品重新设计，如提高无线操作的频率，将需要验证屏蔽在新设计中继续充分工作。

封装测试的核心是测试计划。具体情况因使用的排放标准而异。一般来说，它们涉及测试过程的开发，该测试过程使用基本测试程序来验证测试外壳中各个点的屏蔽有效性。

基本程序是执行测试的人设置两个天线，每个天线在外壳表面的一侧。bob足球客户端下载通常情况下，每个天线位于距离外壳表面边缘30厘米的地方，并且端到端、端到边或边到边对齐，因此最大的传输或接收强度指向相反的天线。一根天线连接发射机，另一根连接接收器。信号发生器与发射机相连，产生已知信号。在接收器处测量信号强度可以让测试人员计算衰减。

在测量信号衰减之前，人员首先必须计算出动态范围，以保证测量的准确性。工作人员将发射和接收天线及相关设备设置在彼此相距60厘米处，但两者之间没有任何东西。bob足球客户端下载然后他们测量得到的最大信号。在只有接收机工作的情况下进行单独测量会得到最小信号，这是天线和接收机的地板噪声，并增加了额外的安全裕度，通常为6 dB，以提供误差裕度。另一个因素，通常是6分贝，将是必要的使用功率放大器及其额外的信号噪声。

动态范围是最大信号和最小信号之间的差值。动态范围的量必须大于外壳屏蔽所需的信号衰减量。否则，看起来衰减不足可能只不过是系统噪声的掩蔽效应。

该计划列出了需要测试的外壳的具体点——通常是墙壁、地板、天花板、角落、门、凸起物和电缆舱壁——以及人员将在每个点测试的具体频率和相关动态范围。

测试计划注意事项

除了测试点、频率和动态范围的列表之外，一个好的测试计划还包括其他重要的考虑因素。

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天线的设计因其最佳响应频率的不同而不同。测试的频率范围越宽，所需天线的选择就越广。bob足球客户端下载监管标准一般规定了使用哪些天线。bob足球客户端下载在某些情况下，可能会有选择。例如，在300mhz到1ghz范围内，标准可能建议使用偶极子。相反，对数周期天线可能是一个更有效的选择，因为额外的增益扩大动态范围。任何替代都需要在测试计划和动态范围的重新计算中提供文档。

设备

该计划应该指出除了天线、接收器和传输设备之外，哪些设备是必要的。bob足球客户端下载当测试设置的动态范围不足时，这将包括放大器和前置放大器。电缆长度的规格是重要的。太长的电缆会增加衰减，降低动态范围。但电缆必须足够长，以达到外壳的顶部和底部。

天线的三脚架必须是无反射bob足球客户端下载的。其他设备可能包括在房间里移动的推车、延长线和各种常规工具。

典型的错误和遗漏

任何封闭测试都可能因为计划或执行中的错误而失败。有三个典型的例子。

动态范围不足

在没有足够动态范围的情况下进行测试是经常发生的。结果是测量结果不可信。解决方案是注意确定动态范围，然后增加放大或不同的天线设计来增加增益。

天线物理对准

天线不对中会导致信号强度变弱，造成外bob足球客户端下载壳衰减更大的错觉。让人们远离天线和三脚架，可以最大限度地减少有人意外接触其中bob足球客户端下载一个单元并改变对齐方式的可能性。另一个值得考虑的好原则是对老木匠格言“量两次，切一次”的变化。在这种情况下，测量三次:在测量衰减之前，仔细检查距离测量。

频率调整

确保所有频率都适当匹配。

在关闭

射频框的维护需要定期测试，以确保其有效性。建立一个可靠的测试计划和对细节的关注将能够对设备进行有效和准确的射频测试。

有关射频测试的更多信息，请查看以下内容:

IEEE 299 - 2006- IEEE测量电磁屏蔽罩有效性的标准方法
Mil-std-285，军事标准:电子测试用外壳、电磁屏蔽的衰减测量
Nsa 94-106测量电磁屏蔽外壳的有效性
Iec 50147-1电磁屏蔽外壳有效性的测量
ben 50147-1:1997-暗室。屏蔽衰减测量
动态范围计算
ak - 285 r-接收天线套件的屏蔽效果
ak - 285 t-用于屏蔽效果的发射天线套件