電磁泄漏發射屏蔽機柜性能測試方法研究

　　中頻段（30MHz至1GHz）發射機和天線的體積都能滿足屏蔽機柜尺寸的要求，可以采用普通的測試方法，把發射部分放入屏蔽機柜腔體內，接收部分置于外部，測試需要在屏蔽暗室中進行，接收天線加磁環抑制共模干擾帶來的測量誤差，如圖3所示：

　　高頻段（2GHz至10GHz）發射信號源體積同樣滿足不了屏蔽機柜的尺寸要求，發射的喇叭天線體積不大，可以置于屏蔽機柜內，通過同軸連接器與信號源相連，如圖4所示：

　　采用同軸電纜開孔法必須要破壞被測屏蔽機柜的箱體，安裝同軸電纜連接器，在進行抽樣測試時，廠商難以承受。此法對屏蔽電纜的性能要求較高，屏蔽電纜的屏蔽效能必須大于被測機柜的屏蔽效能。

　

　　采用光纖的方法與同軸電纜開孔法類似，不同的是不需要破壞屏蔽機柜箱體，可以通過波導窗把光纖引出。如圖5所示：

　　低頻段測試與同軸電纜開孔法類似，把接收天線放入屏蔽機柜內。中頻段測試可以用普通的測試方法，如圖3所示。

　　此種方法也可將發射部分置于屏蔽機柜外部，接收傳感器選用光電探頭，置于機柜內部，通過光纖與接收部分連接。光電探頭的靈敏度通常較低，需要發射部分提供大功率的信號。

　　采用光纖法不會破壞屏蔽機柜箱體，需要額外的光電轉換設備。在高頻段測試時需要10GHz的模擬電光轉換裝置，目前國內這樣的產品還不太多見。波導窗能否穿過光纖，是這種方法的關鍵。

　

　　屏蔽機柜屏蔽效能測試通常都選一些固定的頻點，針對某幾個相鄰的頻點可以研制小體積的大功率發射機。信號源體積縮小后可直接放入屏蔽機柜內，如圖6所示：

　　不同頻段測試選用不同的定制點信號源和天線。這種方法發射部分都位于屏蔽箱體內，接受部分位于箱體外，更接近于實際使用情況，測試結果也更科學。信號源可用電池供電，也可通過機柜提供的電源接口交流供電。采用機柜供電的信號源，屏蔽機柜的傳導泄漏發射抑制不用單獨測試，可與屏蔽效能測試同時完成。點信號源的研制成為實現這種測試方法的關鍵。

　　時域脈沖測試法與同軸電纜開孔法類似，不同的是采用脈沖信號作為測試信號，接收機為高性能數字示波器，在時域對屏蔽效能進行分析，不依賴于電波暗室，測試布置如圖7所示：

　

　　式中V₁是沒有屏蔽機柜時數字示波器接收到的優勢峰值幅度，V₂是使用屏蔽機柜時數字示波器接收到的峰值幅度。時域脈沖法不需要在電波暗室進行，方法簡單，測試得到的是最小屏蔽效能，不能反映出屏蔽效能與頻率的關系。 

三、結論 

　　屏蔽機柜類產品既有相似于屏蔽室的特點，又有低泄射設備的特性，研究能夠正確評價其性能的測試方法非常必要。對電磁泄漏發射屏蔽機柜性能的評價，目前的測試方法大多采用低泄射設備測試法，對機柜本身性能不能給出單獨的評價；時域脈沖測試法不能反映全頻段內屏蔽效能與頻率的關系，屏蔽效能算法還有待深入研究；同軸電纜開孔法破壞了機柜的結構；光纖法設備過于復雜，波導窗的位置結構直接影響測試的進行；點源法簡單并接近于實際使用情況，是今后研究的重點。值得一提的是，電磁泄漏發射屏蔽機柜測試方法形成的測試結果應與現行的相關TEMPEST標準統一。

電磁屏蔽柜適用于防止外界對光電數據交換機的干擾的信息數據傳輸交換系統

參數

■ 外形尺寸： 700*700*2000（毫米） 700*700*1800（毫米）

■凈空間尺寸：468*550*1700（毫米） 468*550*1500（毫米）

■外形尺寸： 700*700*1600（毫米） 700*700*1200（毫米）

■凈空間尺寸：468*550*1300（毫米） 468*550*900（毫米）

■外形尺寸： 700*980*2000（毫米） 700*980*1800（毫米）

■凈空間尺寸：468*800*1700（毫米） 468*800*1500（毫米）

■功率：交流電220V*16A；

■屏蔽效能：150KHz 95dB
450MHz 103dB
930MHz 102db

■重量：≈145公斤

■主要結構組

■屏蔽殼體：冷軋鋼板焊接成的全密閉的箱體，經過鍍鋅與油漆等防腐蝕處理；

■屏蔽門：優質材料經過精心制作與處理的屏蔽簧片、冷軋鋼板焊接成的門扇組成的屏蔽門；

■濾波器：電源濾波器具有寬抑制頻帶和高的插入損耗；

■通風波導窗：蜂窩型通風波導窗，頂部波導窗設有微型軸流風機四只，單只排風量1.4m3/min；

■傳輸窗：傳輸窗設有帶彈性夾頭的銅制傳輸導管；

■光導管：φ14*100鍍銅光纖輸導管；

■服務器支架：上下前后可調位置的服務器安裝支架；

■電器插座與開關。

●安裝調試

■使用環境：環境溫度- 25℃——+70℃ 相對濕度 ≯85% 防止與腐蝕性物質和氣體相接觸；

■設備移至確定位置，保持平穩，將四只定位螺栓調下，防止機柜使用時移位；

■屏蔽柜應可靠接地，接地電阻應≤1Ω，接地樁引出端子與屏蔽柜接地螺栓搭接地電阻應≤0.1Ω。

■通電前必須接地；接地時電源插座前不能有漏電保安器，如本棟建筑物接電系統有漏電保安器，
則應在漏電保安器前段單獨拉一路電源來給本機柜供電。 因濾波器是電容電感組成，電容有充放作用，
否則在插座前加隔離變壓器或專用電源插座；

■不接地時屏蔽柜對地電阻應大于1000Ω。

■安裝進入機柜的光纖線和屏蔽銅纜必須要經過屏蔽柜后面的波導管孔
（具體數量應在訂購機柜時確定，并在生產時做好）.

■同時響應的線纜上的屏蔽網絲和金屬線應截斷,并從屏蔽柜前內,外兩方面,
把截斷的屏蔽網絲和金屬線固定在波導管兩端的金屬鑼口中.使之通過屏蔽柜良好接地.達到屏蔽效果.

■屏蔽柜的波導管的數量應按客戶的實際需求在生產時訂制安裝.一根線纜進入屏蔽柜需要一個波導管.
并需要區分光纖和屏蔽銅纜.

屏蔽機柜相關配件： 　　電源濾波器： 15A~50A 插入損耗：14KHz~10GHz≥85dB 　　通風波導窗： 300×300mm法蘭式 安裝在機柜的頂部。 　　機柜內擱置板1.2mm厚的鋼板制成，用作放置服務器、顯示器、交換機、路由器和電信、通信設備等。 　　超五類屏蔽線接頭設有帶彈性夾頭的銅制傳輸導管。 　　走線槽主要用作整理機柜內部的布線用途，使線路明了，易于工作人員管理及維護。 屏蔽機柜接口的定義： 　　ISO11801標準指出3類的雙絞線不能與其類型不相符的端接類型相連結，以避免造成阻抗不匹配。 　　ISO11801標準強調屏蔽系統的優點而EIA/TIA568A標準則沒有。 　　在光纖傳輸方面，ISO11801推薦SC接口優先于ST接口。

手機測試屏蔽箱

主要適用于移動電話、對講機、無線網卡、以太網模塊、無線 PCMCIA 等的生產中進行測試時不受射頻干擾而設計制造，以及接收機靈敏度測試、發射機輻射功率的測試；用于小型 UHF 系統的 EMI 、 EMS 測試。 屏蔽箱屏蔽性能： 1MHz~3GHz 大于 60--100dB 屏蔽箱配置接口： 　　RF 連接器： 外部 N 型接口 內部 SMA 接口； 25 針 D 型； RF 接口： N 型； RF 連接器： SMA 型等 　　數據接口：DB9 和 DB25 接口 帶 1000pF 濾波 　　數據接口參數：電壓最大 100V 電流最大 3A 　　控制接口：RS232 3 線 DB9 接口 　　電源規格：AC110-240V 頻率 :50-60 HZ 功率 : 15W 屏蔽箱規格尺寸： 可按用戶要求制造，可供臺置、落地移動式； 　　外尺寸： 780 X 600 X 800 mm 　　工作空間： 650 X 650 X 650 mm 　　門尺寸： 620 （ W ） x 620 （ H ） mm 　　頻率范圍 1MHz-3GHz 制作方法： 　　1 屏蔽層采用優質鐵基材料達到屏蔽指標最高性能，屏蔽箱內外表面進行靜電噴涂處理。 　　2 制作工藝采用二氧化碳無泄露焊接。 　　3 所有連接插件均采用屏蔽濾波技術處理。 　　4 箱門縫隙采用鈹銅指型簧片保證良好的電氣連續性。 　　5 箱門配置鎖扣，手動開啟、關閉箱門。 　　6 屏蔽箱落地點安裝絕緣塊。 我公司還可為你定制各種用途、規格的屏蔽箱。

晨怡熱管 http://nx8.net/news/62/ 2006-10-2 2:06:06

日期:2006-3-24 7:14:57 來源:來自網絡 查看:[大 中 小] 作者：不詳 熱度：

---劉云清/長春理工大學

各權威機構或專家對電磁兼容都有自己的見解，互相略有不同。通俗的說電磁兼容（ EMC）是設備或分系統在其電磁環境中能正常工作且不對該環境中的任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力。

解決電磁兼容應該站在系統的角度，全面地看待問題。電磁兼容涉及電路設計、 PCB布線、電纜設計、系統布局 、結構設計等多方面問題，甚至與軟件設計都有關系。

當設備中“電磁干擾源—耦合路徑—敏感部件”三要素同時存在時，才會出現 EMI問題。

EMC設計就是針對三要素中的一個或幾個，采取某些技術措施，限制或消除其影響，從而得到兼容性好、成本和重量可接受的設計。

從理論上講，單板是所有EMI問題的源頭，即“電磁干擾源”，是EMC設計的重中之重。應該花費90%的精力放在單板設計上面。

結構和電纜屏蔽設計是解決“耦合路徑”的有效辦法，也是解決RE（目前最棘手的問題）的有效手段，但是一般不要提出太高的要求。由于結構屏蔽的工藝穩定性差、加工安裝影響十分大，其一致性差，設計時應該留較大的安全余量。結構的屏蔽是以成本為代價的，要求越高，成本會急劇增加。

結構屏蔽是實現產品電磁兼容的重要手段，完整的結構屏蔽體要達到 90dB 的屏蔽效能是毫不困難的。屏蔽體由于散熱、部件安裝、縫隙等問題降低了屏蔽效能。開孔時必須考慮到屏蔽輻射干擾的因素。

電纜設計主要是線纜布局以及是否采用屏蔽電纜。

單板的 EMC 設計、電纜設計這里不予討論，主要論述結構的屏蔽問題。

結構設計與產品 EMC指標相關的主要有：

輻射發射（ RE），輻射敏感度（RS）—— 屏蔽、接地

工頻磁場敏感度（ MS） —— 磁屏蔽

靜電放電（ ESD）—— 接地

傳導發射（ CE），傳導敏感度（CS） ——濾波器的接地

結構設計影響最大的指標是輻射發射（ RE），靜電放電（ESD），一般不考慮快速瞬態脈沖串（EFT）、浪涌（SURGE）、電壓跌落與中斷（DIPS）三個指標。

按欲屏蔽的電磁場性質分類，通常分為三大類：電場屏蔽、磁場屏蔽及電磁場屏蔽。

電場屏蔽的基本原理是利用金屬屏蔽體的電場屏蔽作用，其必須滿足完善的屏蔽和良好接地兩個條件才能完成電場屏蔽。

磁場屏蔽的基本原理是利用高磁導率金屬屏蔽體進行磁場屏蔽。

電磁場屏蔽的原理主要是基于電磁波穿過金屬屏蔽體產生波反射和波吸收的機理。

反射主要取決于波阻抗與金屬的阻抗之比。比值越大，反射越大。因此：對于高阻場（電場）主要是反射，低阻場（磁場）幾乎沒有反射。這就是低頻磁場屏蔽十分困難的原因。在高頻段，為平面波，其波阻抗固定為 377歐姆。

電磁波在金屬材料中傳輸會發身衰減，衰減程度取決于材料的導磁率、導電率。對于電場，導電率高的材料衰減大；對于磁場，導磁率高的材料衰減大。顯然，材料越厚，衰減程度大，屏蔽效果好。

當屏蔽體存在縫隙時，對反射和衰減的影響較大。

反射：當縫隙最大尺寸大于 λ/4時，幾乎沒有屏蔽效果；小于λ/20時有基本的屏蔽效果，小于λ/100時有理想的屏蔽效果。當縫隙的深度較大時，由于多次反射的累計效果，可以大大提高縫隙的屏蔽效果，這就是波導通風板的原理。

衰減：縫隙對電磁波衰減的影響見下圖所示，可見由于縫隙的存在減弱了衰減作用。

圖1

如圖 2所示，設在金屬屏蔽體中有一無限長縫隙，其間隙為g，屏蔽體厚度為t，入射電磁波的磁場強度為H 0 ，泄漏到屏蔽體中的磁場強度為H p ，當趨膚深度§>0.3g，有 H p ＝H 0 -?t/g

公式表明： t越大，g越小，泄漏越小。當縫隙的直線尺寸接近波長時，屏蔽體本身可能成為輻射體

圖2

單個縫隙的屏效近似計算（平面波）

SE = 20 lg (1+N)2/4N + 27.3t/g

式中： N = j 6.69 f g X 10-5 f : 頻率(MHz)

g: 縫隙的長度(cm) t : 縫隙深度(cm)

實際應用中困難在于縫隙的長度 g如何取值，應該根據緊固點的距離、零件的剛性以及結合面的表面特性決定最終取值。從經濟性和可操作性的角度考慮，緊固點距離取以下經驗值：

對于型材、壓鑄件之間的配合，取150 - 200，甚至更大；

對于鈑金件之間，特別是單層板直接連接，例如右圖，取20-50。

具體取值還需考慮縫隙的深度以及基材的剛性和表面狀態等因素。例如，當折彎次數多時，由于零件的剛性好，可以取大值；如果僅僅是單層鋼板（或鋁板）直接壓緊，由于剛性差，應該取小值。

舉例：兩個1.5mm鋼板，折彎10mm，螺釘間距25mm，屏效大約為1GHz：35dB。

從工程實際的角度看片面要求緊固點多是不實際的，再者一般要求縫隙的最大尺寸為mm級，單單要求緊固點多也是沒有意義。為了提高縫隙的屏效，可采取的措施有：

提高零件的剛性、表面精度等

增加縫隙的深度

在縫隙中安裝屏蔽材料

由于散熱、安裝按鈕、開關等原因，需要在屏蔽體上開圓形、正方形或矩形的孔洞，如圖 3所示，這時應注意孔的方向，以保證渦流能在材料中的均勻分布。顯然（d）效果較好，（b）和（c）不能達到屏蔽要求，有可能成為狹縫天線。設孔面積為S，屏蔽體面積為A，當滿足A>>S,圓孔的直徑或方孔的邊長比波長小的多時，有 H p ＝4（S/A） 3/2 H 0

若有 n個孔構成陣列孔，則： H p ＝4n（S/A） 3/2 H 0

圖 3

在實際使用中，陣列孔的屏效工程計算公式如下：

SE = Aa + Ra + Ba + K1 + K2 + K3

Aa：孔的傳輸衰減

Ra：孔的單次反射損耗

Ba：多次放射修正

K1：孔個數有關的修正項

K2：趨膚深度不同引起的低頻修正項

K3：相鄰孔耦合的修正項

該計算公式經過美國軍方某實驗室反復測試驗證過，是比較實用的計算公式。

舉例：

鋼板，孔徑 3.2，間距4.5，板厚1.2，數量900個，屏效30MHz:50dB，1GHz: 35dB

對于陣列孔，影響因素最大的是孔的深度，其次是孔的最大尺寸。當散熱與屏蔽存在矛盾時，比較理想的方式是增加孔的深度，同時增加孔的最大尺寸，或者減小孔的最大尺寸，同時減小孔間距（增加孔的數量）。

工程實際中，陣列孔的屏蔽效能最高為30dB/1GHz。如果需要更高等級，或者屏蔽和散熱矛盾十分突出，可以考慮采用波導通風板。波導通風板的屏蔽效能可以十分高（一般至少可以達到60dB/1GHz），孔隙率大（高于90%），是一種理想的通風方式。但必須注意其昂貴的價格，還有目前應用還不成熟，除非特殊情況，一般不建議使用。

通風孔的屏蔽效能穩定性、一致性十分好，設計時基本上不必考慮安全余量問題。

為了減少輻射，一般情況下對開孔可以進行屏蔽。屏蔽材料大致分為 5 類：

1. 金屬絲網

金屬絲網是通過對金屬薄板切縫，再整體拉伸而制成的。金屬絲網通風量大，成本低，是目前通風孔屏蔽（民用）主要采用的一種方法。但這種材料的最大缺點是高頻性能較差，尤其對高于 500MHz以上的電磁波幾乎不起屏蔽作用，因此已不能滿足現代電子設備的屏蔽要求。

2. 打孔金屬板

打孔金屬板是在金屬板上采用數控鉆床（沖床）打出通風孔陣而制成的，是目前各類設備，尤其是民用設備應用最多的一種通風屏蔽形式，所具有的優點與金屬絲網相同。這種材料的缺點仍然是高頻性能較差，其屏蔽效能隨頻率的增加而以 20dB/10倍頻程下降。（例如Φ3孔陣的打孔金屬板在1GHz時，屏蔽效能只有20dB左右），從而大大限制了打孔金屬板的使用范圍。

鋁制波導通風窗：鋁制波導通風窗是采用普通鋁箔經涂膠粘接、拉伸成型、固化、與外框連接、導電處理等工藝過程而制成的。具有通風量大、重量輕、高頻性能好的突出優點，是目前各類電子設備，尤其是軍用電子設備應用最多的屏蔽通風部件。其不足是通風窗由鋁材制成，因而其低頻磁屏蔽效能較差。

鋼制波導通風窗：鋼制通風波導窗是采用碳鋼帶經沖壓成型、拼接、真空釬焊而制成的。與鋁制通風波導窗相比，其最突出的優點是低頻磁屏蔽效能較高，整體剛性好，特別適用于頻帶較寬、應用環境惡劣的設備。

鋁帶疊壓網通風窗采用多層表面涂有聚乙烯粘接材料的鋁制帶狀物（寬度約 2 ~ 3mm）疊壓而制成的，除了有一定的屏蔽效能外，還具有濾塵的作用。由于鋁制帶狀物具有較大的間隙，因此其低頻和高頻屏蔽效能都較低。

發泡金屬通風窗是由經特殊工藝制成的帶有大量層疊微孔的鎳、鐵等發泡金屬通風窗組成。