混响室提供最真实的模拟/等价腔内电子功能。
Er-Ping李和Xing-Chang魏
电磁实验室,高性能计算研究所,新加坡
介绍
问题是熟悉的,但增长。电子设备的广泛和日益增长的使用与高速组件增加电磁干扰的风险。在当今社会,有担忧的生物对人类的影响和电子设备EMI带来有害的影响。因此,国际和政府机构建立了关于电磁排放标准,免疫力和测试程序。
测试设备/系统的遵守这些国际标准导致了各种测试设备的发展,专门设计用于执行各种测试EMC(电磁兼容)。例如,RFI和EMI免疫测试是通过使用TEM细胞,消声室或屏蔽房间。最近,一个新的测试技术RFI和EMI免疫吸引了越来越多的关注:使用一个混响室测试。混响室是一个大空腔形成的高导电金属墙壁配备搅拌器。这些调酒棒改变腔内的电磁场分布,从而提供一个统计上各向同性和均匀场EMI测量的时间和测试环境。1、2、3
多年来,混响室已经为越来越多的电磁测试,如天线测量4和移动通信的信道模型。5混响室的主要优势在传统的消声室:
- 高导电率允许字段使用温和的输入功率水平;
- 低建设成本可能因为不需要吸收;
- 最重要的优势是,混响表提供了最现实的模拟/等价电子cavity-such作为飞机内的功能,一个房间,或内阁。
电磁兼容测量的混响室于1968年首先提出的。6不幸的是,并不是每个人都准备好接受统计的概念统一EMC测试环境,明显背离传统的统一环境通过从环境中吸收多余的反射或将得(被测试设备)在一个自由的空间。不过,广泛的研究后,混响测试终于EMC社会公认的。事实上,混响室的使用变得更为常见,尤其是在航空航天、汽车、和国防工业在美国和欧洲。
在新加坡,EMC研究社区在混响室的先锋研究和应用程序。介绍了混响室测试技术对该地区在1999年。EMC研究小组IHPC设计并建造了一个小型研究于2000年在新加坡混响室测试,并进行了全面的研究混响特征使用电磁CAD技术。多年来,EMC社区在新加坡一直积极参与混响室的发展和应用,建立了一个数量的RC网站国内EMC测试的电气和电子产品,包括汽车和航天应用。这项工作在亚洲引发了混响室活动增加,这个测试方法研究和使用更广泛。特别是,自2003年以来发生的重大进展,当独立选举委员会公布了标准61000-4-21,要求使用EMC测试的混响室。
混响室特征
混响室通常是一个矩形外壳与墙壁,完美执行测试项下的设备被放置在一个矩形在EMC / EMI测试工作区域。完全封闭腔内进行的墙壁,电磁场分布的特点驻波因为从墙上反射模式。根据电磁理论,在电磁场有许多不同的模式。每个模式都代表一定的空间的电磁场的驻波分布模式。字段值的总和所有现有模式内部的室。模式将改变腔的边界,从而改变腔边界内的驻波模式。通常,搅拌器是用来改变的边界在混响室室,。在搅拌器的转动,每个位置内工作容积波起伏的经历,和预计他们将遭受相同最大、最小和平均的电磁场值。在这个例子中,这个室搅拌好,它可以提供一个统计统一的EMC / EMI测试环境。
当线性接收天线放置在工作容积的搅拌好,其平均接收功率在搅拌器的旋转应该影响至于其极化,方向,位置。这些都是各向同性,无方向性的,统一的理想的属性。这些属性,得过放置在工作容积accurately-i.e将被测试。没有任何测试结果被测试设置本身倾斜。实际的商会,统计需求必须满足一些范围内的不确定性。有标准的统计参数的定量评估室工作。常用的标准之一是卡方假说:权力受到线性天线在搅拌器的旋转应该遵循卡方分布在两个纬度。另一个标准是场均匀性:最大的值x,y,z组件和均方根(RMS)的电场在搅拌器的旋转应该工作容积内的均匀分布。很多标准8、9网站一定程度的宽容,标准偏差的最大值不能超过。在本文的第三部分,现有的兼容环境室验证使用这些标准。
提供一个合格的统计统一的环境下,商会应在over-mode工作条件,搅拌器必须有效。在某些标准,over-mode条件规定模式数量不少于100。模式数量增加而室的大小和操作频率。因此,室尺寸确定的最低可用频率提出over-mode条件。搅拌器必须充分改变边界效应的显著变化的字段模式。一旦这种变化发生在该领域结构,任何样品从产生的领域获得新的搅拌器位置是统计独立的获得使用前面的搅拌器位置。搅拌器是验证的效率统计独立样本的数量可以提供。在本文的第三部分,独立样本的数量是根据相关系数计算。
混响室设施及其测量系统
以下部分描述了一个新的混响室的测试结果在新加坡建造。测试室建成工业和军事电子和电气设备测试。室的电磁性能进行了优化利用电磁模拟器的“Ansoft基于”。
一个典型的场分布如图1所示(一个),和建筑模型如图1所示(b)。混响室系统由一个大的屏蔽罩,一个控制室,一个放大器的房间。仪表和控制个人电脑房间位于放大器和控制房间。领域的高效搅拌模式,两个搅拌器(横向和纵向)腔内的定位。水平搅拌器作为主要的搅拌器,大于垂直。
整个混响室控制示意图如图2所示。在这个系统中,所有设备由桌面计算机通过GPIB总线控制系统。灰色的线在图2中表示GPIB总线。搅拌器是由马达驱动的,通过电动机控制器是由电脑控制的。系统集中控制和监视控制软件名为“从Ansoft RC软”公司。这个软件自动曲调搅拌器,控制仪器收集测量数据,并分析了测量结果。
对准确计算输电效率,所有的损失所有电缆连接仪器测试进行之前必须确定。不过,这不是可行的衡量每个电缆的功率损耗。为了减少测试和校准时间,控制系统如图2所示是校准作为一个整体,而不是每个电缆和仪器校准单独。有三个参数,必须计算在此校准:远期收益,扭转亏损,有线电视接收天线的损失l处方,(见图2)。
校准结果
室的校准和调试根据标准IEC 61000-4-21进行8,包括关键parameters-efficiency搅拌器,卡方检验假设,和场均匀性。测量结果如下所示:
搅拌器的效率估计的相关系数8的收到了搅拌器的旋转的整个持续时间。一个较小的相关系数表明提高效率。然而,相关系数来衡量rO与样本数量将会改变。例如,测量rO将更大的一个更小的样本号码吗N。计算样本的数字测量相关性的影响,确保一个准确评估,在显著性水平α。显著性水平是一个定量的评价的影响相关系数来衡量。被定义为的重要性水平10
Γγ函数。因此,如果我们获得的相关系数比较小,不太可能样品是不相关的。事实上,上面的样本数量计算大于最大独立室可以提供的数量。根据给定的α,我们可以计算出最大独立搅拌器可以提供的数量。通常,α,调用相关显著;α,相关性非常重要。
显著性水平与不同的样本数据如图3所示为三种不同的频率,传输天线放置的位置在一个角落里,和接收天线放置体积的中心工作。最大样本号码是400,水平和垂直搅拌器的步数是40和10个,分别。我们已经观察到显著性水平是提高较小的样本数量。另一方面,鉴于室的电磁特性,我们可以预见,随着样本数量降低,搅拌器将改变边界更有效,因为更大的优化步骤。因此,数据预计将更不相关的在处理一个更小的样本数量。计算显著性水平同意这个结论。
卡方检验确保商会遇到了统计要求。在这里使用的搅拌机效率验证,卡方的定义是基于测量数据与理论数据之间的误差。11图4显示了显著性水平为200兆赫和2.5 GHz。图5显示了测量基于400个样本的概率分布函数在200兆赫和2.5 GHz。卡方分布的协议是好的。
室场均匀性验证从80兆赫到18 GHz。混响室可以用来执行测试的频率以上室符合场均匀性的要求。图6显示了三个电场分量的测量标准偏差:交货,唱片和Ez的RMS值电场。IEC 61000-4-21标准的一致性宽容是比较的绘制。测试过程也遵循standard8,八个角落工作容积的测试,并为每个角落75 (80 MHz - 200 MHz), 12 (200 MHz - 18 GHz)使用搅拌器位置。观察到磁场均匀性满足要求。
总结
大型混响室建成EMC测试的电气和电子设备,包括汽车和军事设备。进行了标定和调试,混响室符合国际标准的要求。
引用
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