您一定想了解的混响室经典五问

Q1. 什么是混响室?

混响室一词在声学领域和电磁学领域都有应用,而电磁学领域混响室一词其实是源于声学领域。声学混响室是一个能在所有边界上全部反射声能,并在其中充分扩散,使形成各处能量密度均匀、在各传播方向作无规分布的扩散场的实验室。电磁混响室是个电大尺寸且具有高导电反射墙面构成的屏蔽腔室,常用混响室为机械搅拌式,腔室中通常安装一个或几个机械式搅拌器或调谐器,通过搅拌器的转动改变腔室的边界条件,进而在腔室内形成统计均匀、各向同性和随机极化的电磁环境

Q2. 为什么需要混响室?

电磁混响室是继电波暗室、吉赫兹横电磁波传输(GTEM)室、开阔场之后提出的电磁兼容性测试新技术与新平台,在部分电磁兼容测试上暗室法正逐步被混响室法取代。比如,在电磁抗扰度测试上,混响室法较暗室法在如下三方面有突出的优势

  1. 混响室较暗室方案,测试效率显著提升 (具体提升程度受搅拌步长、待测件大小等因素影响)。传统暗室法要求天线在水平和垂直两个极化方向上进行测试,同时在空间上也要尽可能多的覆盖。因此,需要多次调整源天线的极化(2个极化)与位置(n个高度),需要2n次测试,并经过进一步的数据分析处理后方能得到测试结果。而混响室方案则是仅需要搅拌器旋转一周(搅拌器旋转步进m度),仅需360/m次测试即可得到可靠的测试结果。
  2. 混响室较暗室方案,建造成本降低约4倍,更适用于强场强测试。由于混响室品质因数很高,同时电磁波在射频屏蔽墙体之间不断反射被叠加至最大,因此,混响室使用较小的发射功率便可在整个测试区域产生很高的场强,轻松实现200V/m以及更高的测试场强。暗室则需要靠高增益天线以及高功率放大器实现狭小测试区域的较大的场强,而高功率功放成本特别高,使得暗室整体建造成本是混响室4倍多
  3. 混响室较暗室方案,测试精度更高即使暗室测试方案考虑了水平和垂直两个极化方向,以及发射源天线的高度等,但实际实现的仍为一个离散的空间分布。同时由于特定的受试件方向模式与其表面未必垂直,因而导致测试并不全面。由于暗室中电磁波为面源,在测试大尺寸物体时,场强更加不均匀。而混响室方案,在其测试区域场极化信息更丰富,同时整个测试区域场均匀分布,对于待测件是沉浸式的连续场区。因此,混响室法测试结果较暗室法更加可靠。

Q3. 混响室、暗室、以及屏蔽室有什么差异?

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Q4. 混响室适用于哪些领域和场景?

混响室在电磁兼容性测试和设备性能评估中发挥了越来越关键的作用,尤其是越来越多的产品采用复杂的高频辐射模式,现有开阔场和暗室法EMI测量的重复性将会非常低,混响室将成为首选测试环境。适用领域广泛,从通信、新能源汽车、汽车电子、消费电子到军事航天和医疗设备,混响室都发挥着至关重要的作用。通过使用混响室进行详细的电磁测试,可以确保设备在各种电磁环境下的可靠性和符合性,满足严格的国际标准和市场需求。

适用领域

1. 通信系统:

测试无线通信设备(如手机、无线网络设备)在复杂电磁环境下的性能,包括信号传输、接收能力以及抗干扰性能。

2. 新能源汽车与汽车电子: 评估汽车电子设备(如车载雷达、车载通信系统)在多路径环境下的表现,确保其在实际驾驶条件中的可靠性和安全性。将在整车电磁兼容设计和测试中展示出更明显的优势,能在复杂电磁环境、新能源汽车高压系统屏蔽效能、汽车抗扰度测试等。

3. 消费电子: 测试各类消费电子产品(如电视机、音响设备)在多路径环境下的辐射特性,确保产品符合市场上的EMC标准。

4.军事和航天: 在军事和航天领域,混响室用于评估军事通信设备、雷达系统等高频设备的电磁兼容性,确保其在极端环境下的可靠性和有效性,特别适合于大型设备级的电磁兼容测试。

5. 医疗设备: 对医疗设备(如影像设备、监测仪器)进行电磁兼容性测试,确保其在医疗环境中的安全性和性能稳定性。

测试场景

  1. 抗干扰测试: 评估设备在多路径环境中的抗干扰能力,测试其在各种干扰信号条件下的性能表现。

  2. 辐射发射测试: 在混响室内进行设备的辐射发射测试,以评估其在不同反射条件下的辐射强度和方向性。

  3. 系统级测试: 对整体系统进行测试,检查系统中所有组件在复杂电磁环境下的综合表现,包括设备之间的相互干扰和信号传输质量。

  4. 标准符合性测试: 按照国际和国家标准进行测试,验证设备是否符合相关的电磁兼容性要求。

相关标准

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Q5. 建造混响室需要关注哪些指标?

混响室系统复杂精密,指标、功能介绍天花乱坠,是不是正苦恼着、纠结着、焦虑着该如何选择?正担心建造的方案是不是能满足测试需求?正担心所选的方案是不是最优的?正担心有限的经费是不是花在了最需要的地方?正担心。。。接下来,将从混响室的技术核心出发,教你如何抓住最核心要素,快速抉择,做最科学选择

混响室用户需求分析表

  • 第一步:明确量化自己的测试需求,频率需求、场强需求、有效测试区域大小
  • 第二步:明确自己可支配的建造场地情况,详细的尺寸信息
  • 第三步:明确整体预算
  • 第四步:测试仪器是否已有,若无配套,仪器选择有无国产化需求,有无特别高精度要求?
  • 第五步:后期测试项是不是比较多变,是否需要高频次校准?
  • 第六步:根据预算以及测试需求,制定测试仪器、探头方案

混响室关键技术指标

  • 指标1:测试区域场均匀性,A公司约2dB,B公司约2.5dB,该怎么选?不用过度焦虑,混响室标准明确规定,测试区域场均匀度低频4dB,高频3dB即为符合要求的。另外,场的均匀度会受到“搅拌机转动步长”、“测试区域范围”、“源天线位置、角度”等多个因素的综合影响,不同公司的测试结果前提可能存在较大差异,因此不必纠结具体的数值,只要符合标准即可。用户角度可以更多的考虑是在什么样的测试设置下可以满足测试标准
  • 指标2场强大小选择,A公司可达到200v/m,B公司可达100v/m,A一定好于B么?显然不是的,测试区域最大场强会受到"信号源发射功率"、"功放饱和功率"、“天线增益”、“射频链路损耗”、以及“混响室系统反射损耗”等多个因素的强影响。用户应该明确自身最大场强需求,以最低的代价找到最适合自身的方案。即使后续有更高的需求,该性能是可以通过以上几种因素的优化,进一步提升。唯一后期不可变的因素为“混响室系统反射损耗”,因此该指标也体现了混响室制造商的技术水平。
  • 指标3搅拌器形状、搅拌方案天花烂坠,哪个好?搅拌器理论上是越大越好,但需要考虑搅拌器增大导致的有效测试区域的缩减,最终影响需要靠有效测试区域占比、以及场均匀度来衡量。对于搅拌器在功能实现的基础上,最重要的是考虑其结构稳定性,能够在测试过程中保持稳定、不易煽动,快速制动。有助于提升测试速度、结果稳定度。
  • 指标4测试效率。测试效率是非常关键的指标,直接决定了系统的测试速度。比如,搅拌器转动步长越大,测试效率越高,但其场均匀度理论上会越差。因此,怎么在最优的步长下实现测试所需要的场均匀度,体现了混响室的整体测试水平。
  • 指标5:校准效率与探头如何选择?首先探头的选择一定需要选择标准探头,探头精度一定程度上决定了混响室的测试精度。混响室校准通常是个大工程,对于单探头方案,校准过程甚至需要耗时2~3天,导致混响室校准不是随着测试项目一一开展,通常采用月底校准。因此,混响室的校准效率也是关键参考,校准效率与混响室的整体方案水平息息相关,同时如果预算充足,采用阵列多探头可以显著线性提升校准效率,但标准探头一般价格昂贵,需要找到预期效率和预算成本的平衡
  • 指标6软件控制系统犹如整个测试系统的血液,在有好的硬件基础上,软件控制系统直接决定了测试效率、测试便捷度、以及用户体验情况。因此,智能化、友好的人机交互、以及后续的更新迭代至关重要。