电波暗室与电波无反射室的设计要求及注意事项

电波暗室又称为电波消声室或电波无反射室。按结构形式分为：电磁屏蔽半波暗室和微波电波暗室（又称全电波暗室）。其比较如下：

1）半电波暗室用于模拟开阔试验场，五面贴吸波材料，电波传播时只有直射波和地面反射波；微波电波暗室模拟自由空间传播环境，六面贴吸波材料，而且可以不带屏蔽，把吸波材料粘贴于木质墙壁甚至建筑物的普通墙壁和天花板上即可。

2）半电波暗室用于电磁兼容辐射测量，包括电磁辐射干扰测量和电磁辐射敏感度测量；微波电波暗室主要用于微波天线系统的指标测量。

3）半电波暗室用归一化场地衰减和测试面场均匀性来衡量；微波电波暗室性能用静区尺寸大小、反射电平（静度）、固有雷达截面、交叉极化度等参数表示。

4）半电波暗室频率下限扩展到十几兆赫兹，虽然30MHz以下吸波材料的吸波性能下降，但仍可作屏蔽室使用；微波电波暗室用于微波段。

1.半电波暗室的结构

半电波暗室的测试环境是模拟开阔试验场的传播条件，因此暗室尺寸应以开阔试验场的要求为依据：测试距离R为3m、10m等，测试空间的长度为2R，宽度为，高度为加上发射源的高度。由于测试时要对半电波暗室进行归一化场地衰减的测试和评定，要求发射天线的最大高度为2m，所以暗室高度为。进行3m法测试时，接收天线高度要求在1～4m范围内变化；如采用垂直极化天线，还应在4m上加天线上半部储存和天线端与暗室顶部吸波材料尖端之间的距离0.25m。因此，3m法测试空间高度约7m。由于材料的吸波性能与电磁波的入射角密切相关，所以垂直入射时，吸波性能最好，斜射时性能降低。因电波到达暗室两端时是直射的，这时吸波效率最高，暗室长度可适当缩短。在入射角不超过60°时，暗室宽度与高度也可适当减小。

2.吸波材料的选择

材料的吸波性能越好，即入射电波的反射率越小，对暗室中场强测量产生的不确定度就越小。泡沫尖劈型吸波材料的反射率与尖劈长度和使用频率有关，尖劈越长，频率越高，反射率越小。通常根据测量误差要求来确定材料的反射率，然后再确定吸波材料的类型。

目前暗室中所用的吸波材料大致有3种。

（1）单层铁氧体片（图6-8） 不用尖劈吸波材料，直接将铁氧体片粘贴于暗室墙壁及天花板上（或地板）。工作频率范围30～1000MHz，满足CISPR 11的测试要求。国外生产铁氧体片的主要厂家有日本的TDK公司和美国的RANTEC公司。

（2）角锥形含碳海绵复合吸波材料（图6-9） 由聚氨酯类泡沫塑料在碳胶溶液中渗透而成，具有较好的阻燃特性。通常设计成角锥形或楔形，主要是使其传输阻抗尽可能与周围空气介质的阻抗相接近。角锥长度与欲吸收的电磁波频率有关，频率越低，则角锥长度越长，通常应大于或等于最低吸收频率的1/4波长。30MHz时，长度为2.5m。由于吸波材料材料太长，既占空间又易变形，因此近年流行角锥状吸波材料粘贴在双层铁氧体砖上构成复合吸波材料。双层铁氧体砖指一层铁氧体和一层特殊介质材料，此材料起阻抗过渡的作用。铁氧体片的应用，补偿吸波材料低频端的性能，使角锥形吸波材料长度可缩短至1m以内，半电波暗室的测试空间大大增加。最近，美国RANTEC公司又推出一种新型复合吸波材料，呈角锥台形，使长度下降至0.41m。锥形含碳海绵吸波材料的优点是工作频率范围宽，可达40GHz，承受功率较大，可达200V/m。其缺点是颜色发蓝黑，吸光发暗，导致室内光线昏暗；重量偏重，且易掉粉尘，对空气循环、过滤系统要求较高。

（3）角锥形含碳苯板复合吸波材料（图6-10） 此角锥由数块含碳苯板拼组而成，粘贴于铁氧体砖上。含碳苯板是指加入碳粉（或碳纤维）和阻燃剂的灰黑色泡沫塑料板，具有良好的吸波特性和阻燃特性，且质轻不易变形。它有一个突出优点：在拼组而成的尖锥顶部有一个凸台，可将一块配套的白色泡沫塑料板戴在凸台上，既美观又明亮。而且粉尘被隔离在白色苯板与墙壁之间的尖劈空隙内，并被抽掉，避免进入测试空间。

图6-8 铁氧体片

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图6-9 角锥形含碳海绵复合吸波材料

图6-10 角锥形含碳苯板复合吸波材料

吸波材料性能的抽样测试，可在暗室或开阔场中用功率电平反射法和空间驻波法进行。对泡沫介质材料必须进行防火阻燃性能试验，包括氧指数、电打火、阻燃等。

3.地板和电源

暗室的地板是电磁波唯一的反射面，要求是：平整无凸凹。金属板焊接时，焊缝高度不得超过1mm；平面不平度应小于3mm/2m，不能有超过最小工作波长1/10的缝隙，以便保持地板的导电连续性；接地线和电源线要靠墙角布设，不要横越室内；电线还应穿金属管，并保持金属管与地板良好搭接；金属地板上最好不要再铺木地板或塑料地板。测试表明，木地板对暗室的归一化场地衰减有一定影响，特别是100MHz以下，影响较大。另外，暗室和控制室要采用独立的供电系统，使用不同相的电源，经过各自的滤波器，以避免控制室的干扰通过电源线进入暗室内。

4.半电波暗室的测试

暗室在完成屏蔽壳体的建造后，应进行屏蔽效能的测试。在粘贴吸波材料后，则应进行归一化场地衰减和测试面场均匀性的测试。

法国PSA公司电磁兼容实验室共有3个暗室：一个用于整车，一个用于零部件和车用接收机调整，另外一个专门用于零部件测试。测试整车的暗室尺寸为15.5m×10m×6m，转台直径8.4m，轴距调整范围为2000～3700mm。欧洲各国EMC实验室总计上百个，其他拥有大型汽车EMC实验室的机构有德国宝马汽车公司、奥迪汽车公司（图6-11）、法国U-TAC、英国汽车工业研究会（MIRA）、意大利菲亚特汽车公司等。美国底特律的戴姆勒·克莱斯勒公司技术中心电磁兼容实验室共有4个暗室，分别是测量整车EMI和EMS的暗室、测量车载接收机受到来自车内设备产生电磁干扰的暗室、测量测量汽车电子零部件的TEM室和暗室。通用、福特等汽车公司也都拥有自己的EMC实验暗室。日本本田汽车公司有测量整车EMI和EMS的实验室，该暗室的尺寸为26m×14m×8.6m。另外，丰田汽车公司1978年建成了自己的电磁兼容实验室。图6-12所示为韩国现代汽车公司EMC暗室。

图6-11 德国奥迪汽车公司EMC暗室图

图6-12 韩国现代汽车公司EMC暗室

国内汽车行业现有电磁兼容试验室有上海计量院、上海大众汽车有限公司、天津汽车技术研究中心和国家汽车质量监督检验中心等。上海计量院电磁兼容研究室拥有19m×12m×6.5m（10m法）半电波暗室（图6-13），工作频率为30MHz～18GHz，配备直径6m、载重5t的转台和3m×3m的暗室大门，拥有国内第一座符合EN50147-3《电磁兼容性 主要发射标准 第3部分：在消声室内的发射测量》标准的9m×6.5m×5.5m（3m法）全电波暗室，拥有各种用途的屏蔽室7间，还有专用的汽车零部件抗干扰实验室，专用的EMC整改室。上海大众汽车有限公司电磁兼容试验室是德国RS公司和SIEMENS公司为其承建的，试验室包括3m法暗室、屏蔽室和放大器室。天津中国汽车技术研究中心电磁兼容试验室由美国LINDGREN公司为其承建暗室、屏蔽室和放大器室；暗室为3m法暗室，配备的转台直径为4m。国家汽车质量监督检验中心（长春）电磁兼容试验室包括暗室、屏蔽室和放大器室；暗室尺寸为10.5m×8m×6.3m，配有直径为4m的转台，主要用于汽车电子零部件的EMI和EMS测试，同时也可以进行部分整车项目的测试。