标准规范下载简介
GB／T 39278-2020 0.1m～2m屏蔽壳体屏蔽效能的测量方法.pdf内部辐射法是在被测屏蔽壳体内部产生 一个电磁辐射场，测量屏蔽壳体屏蔽效能的方法。适用于 任一边长不大于2m的屏鼓壳体屏蔽效能的测量
测量频率范围50Hz~40GHz.向上可扩展到10
将一个辐射场置于被测屏蔽壳体内部，用接收设备测量有、无屏蔽壳体时接收到的信号电平强度， 比较这两个信号电平即可得到被测屏蔽壳体的屏蔽效能。被测屏蔽壳体内部的辐射场可用两种方 法产生： a） 采用不需外部供电电源即可独立工作并形成一个辐射电磁场的辐射源产生，称为“辐射源内 置法”； b） 采用信号发生器通过线缆向发射天线注入一定能量的信号电平产生辐射电磁场，称为“发射 天线内置法”
内部辐射法的测量场地应在 求，则应在没有强电磁场和工 影响测量结果的频率点
测量所用设备如下： a）信号发生器，输出频率和输出功率应能满足测量要求； b）辐射源，输出频率和输出功率应能满足测量要求，结构尺寸应尽量小，其边缘距被测屏蔽壳体 每个边壁不小于2cm； C 发射大线，工作频段和承受功率应能满足测量要求，选用结构尺寸应尽量小的环大线、双锥大 线和偶极子天线等，其边缘距被测屏蔽壳体每个边壁不小于2cm； 接收测量设备，可选用频谱分析仪、测量接收机或其他选频测量设备，频率和动态范围满足测 量要求； e 接收天线，可根据测量频段选用环天线、杆天线、双锥天线、偶极子天线、对数周期天线、喇叭天 线和开口波导天线GY/T 5098-2022 广播电视卫星集成播出平台工程建设技术标准，也可使用其他满足测量要求的线极化天线，
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录此时该频率点接收的最大信号电平数值A2； i 改变信号发生器的频率，重复步骤g），直到测量完成该发射天线工作频段内所有频率点 的测量； / 如需更换发射天线继续进行测量时，则重复步骤a)至步骤h），直到完成所有发射天线各频率 点的测量； k 按式（E.1)计算被测屏蔽壳体的屏蔽效能
环天线共面与共轴的比软
环天线共面和环天线共轴在屏蔽壳体表面所激励出的电流有着显著的差别。共面环天线在屏蔽壳 体上感应的电流集中在共面的一条线上，而共轴环天线感应的电流则集中在与激励环平行的一个圆环 上，从而导致了测量的差异，主要体现在以下三个方面： a 位置的准确性，确定缝隙缺陷的位置时，使用共面环天线的情况（单一电流流过缝隙）要比使用 共轴环天线（两股电流流过缝隙）更准确。这一点在多个缺陷存在时尤为重要。 b） 环阻抗，在靠近屏蔽壳体和离开屏蔽壳体时，共轴环天线的输人阻抗变化要比共面环天线的 输人阻抗变化剧烈。按6.4.5，可使源天线中保持相同的电流，避免对源场强产生影响 C 源功率：在共轴情况时，由于环与环之间的紧耦合作用，激励共轴发射环天线所需的功率比共 面时所需的功率小。 基于以上原因，宜采用共面环天线法
高磁导率铁磁性材料屏蔽壳体的非线性
强磁场可使磁材料饱和从而使磁场强度的测量结果不准确。非线性的影响可通过将源天线与接收 环天线分别布置在屏蔽壁板几何中心的两侧如图2所示，然后测量磁场屏蔽效能与源场强的函数关系。 则量时，信号发生器的输出按10dB步进递增，通常为0.1W、1W和10W。如果磁场屏蔽效能值降低 了2dB以上，就要在上述输出值的中间选择其他值再进行测量。绘出结果曲线，以确定线性特性（在 土1dB之内）下对应的最大电平。
F.3.2推荐的测量频率
在选择测量频率时，应参见国家或军队无线电频率管理机构规定的频率。宜从供工业、科学和医疗
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设备使用的频率见表F.1和表F.2中选择频率。 表F.2中测量频率点之间的间隔是不均匀的,以避免与已知的未获批准的频率发生冲突
表F.1工业、科学及医疗器械使用频率
F.29kHz~18GHz范围内的推荐测量频率点
式中： E,—无屏蔽壳体时的电场强度，单位为微伏每米分贝［dB(μV/m)]； E 在屏蔽壳体内测得的电场强度，单位为微伏每米分贝厂dB（uV/m） H， 无屏蔽壳体时的磁场强度，单位为微安每米分贝［dB（uA/m)]； H2 在屏蔽壳体内测得的磁场强度，单位为微安每米分贝［dB(μA/m)]； V 无屏蔽壳体时的电压，单位为微伏分贝（dBuV）； V2 在屏蔽壳体内测得的电压，单位为微伏分贝（dBuV）； P1 无屏蔽壳体时的功率，单位为毫瓦分贝（dBm）； P 在屏蔽壳体内测得的功率，单位为毫瓦分贝（dBm）
E,——无屏蔽壳体时的电场强度，单位为微伏每米分贝［dB(μV/m)]； E2 在屏蔽壳体内测得的电场强度，单位为微伏每米分贝[dB（uV/m）； 无屏蔽壳体时的磁场强度，单位为微安每米分贝［dB（uA/m)]； H2 在屏蔽壳体内测得的磁场强度，单位为微安每米分贝［dB(μA/m)]； V 无屏蔽壳体时的电压，单位为微伏分贝（dBuV）； V2 在屏蔽壳体内测得的电压，单位为微伏分贝（dBuV）； P1 无屏蔽壳体时的功率，单位为毫瓦分贝（dBm）； P， 在屏蔽壳体内测得的功率，单位为毫瓦分贝（dBm）
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附录 H （资料性附录） 0.75m~2m屏蔽壳体的屏蔽效能测量基础
本附录对0.75m～2m屏蔽壳体的， 日涉及的测量位置选取、谐振等内容进行介绍，为 0.75m~2m屏蔽壳体的屏蔽效能测量提供 测量基碰
H.2有关屏蔽效能测量方法的考虑
9kHz～18GHz频率范围内的测量结果可用于比较不同屏蔽壳体的屏蔽效能。 标准测量位置如下： a）预选的屏蔽壳体人口屏蔽壁面上的门缝和连接部位； b）所有屏蔽壳体壁面上可接近的屏蔽壳体接口板所在部位
在正式测量开始之前可进行初测，以便找到屏蔽效能较差的部位。如果屏蔽效能达不到要求，在 量之前可进行改进， 经验表明：在低频段，磁场屏蔽效能是对屏蔽壳体最严格的要求。因此，在此频段并没有提供电 效能的测量方法
性特性，这将导致屏蔽效能的变化。附录F中F.2给 定发射功率范围内界定明显非线性特性的可选方法
H.2.4扩展频率范围
对屏蔽壳体进行测量时，应考虑测量中会出现谐振现象。谐振频率范围大概从0.8f.到3f.，f.是 指屏蔽壳体的最低谐振频率。在该频段进行测量时，应考虑采取专门的预防措施。
H.3.2腔体谐振的考虑
由导电壁面构成的屏蔽壳体会成为谐振腔体。在一定的条件下，当电磁能量进入屏蔽壳体，在高于
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最低谐振频率于，的频率上电磁场呈驻波分布。由于驻波的影响，屏蔽壳体内的电磁场分布不均匀，出 现了与该激励频率相关的极大值和极小值 谐振频率和模式取决于屏蔽壳体的几何尺寸和形状。几乎任何形状的屏蔽壳体都会产生谐振，但 通常只对相对简单的长方体、圆柱体和球体的谐振频率进行数学分析。大部分屏蔽壳体是六面长方体 结构，这种屏蔽壳体的谐振频率计算，见式（H.1）：
2V[() +(3) +()
式中： f张一一屏蔽壳体谐振频率，单位为赫兹（Hz)； 产 屏蔽壳体内部介质的磁导率，单位为亨每米（H/m）； 屏蔽壳体内部介质的介电常数，单位为法每米（F/m）； 屏蔽壳体的最长边长，单位为米（m）； 6 屏蔽壳体较长两个边的另一个边长，单位为米（m）； 屏蔽壳体的最短边长，单位为米（m）。 上式中a≥b≥c，且i、j、k为0,1,2,3..等整数，但i、j、k中每次最多只能有一个取0 在理想情况下，谐振频率的计算，见式（H.2）：
=150×10°×）（）+（）+（）
式中： f丞一一屏蔽壳体谐振频率，单位为赫兹（Hz）； 屏蔽壳体的最长边长，单位为米（m）； 6 一一屏蔽壳体较长两个边的另一个边长，单位为米（m）； 一屏蔽壳体的最短边长，单位为米（m）。 上式中a≥b≥c，且i、j、k为0,1,2,3.....等整数，但i、j、k中每次最多只能有一个取0。 令i、j、k中与最短边长（c)对应的系数为0，另外两个系数（如i、j)为1，则最低谐振频率的计算，见 式（H.3）：
f.=fuo=150×10°×/[()+（)
式中： .一一屏蔽壳体的最低谐振频率，单位为赫兹（Hz）； 一一屏蔽壳体的最长边长，单位为米（m）； b一一屏蔽壳体较长两个边的另一个边长，单位为米（m）。 当频率高于f，时，屏蔽壳体才会维持谐振，而频率低于f时则不会维持谐振。 对长、宽、高都为2m的屏蔽壳体，三个最低模式（即TM110、TE11和TE101）会有相同的谐振频率f， f11o=106MHz。对于最大尺寸在0.75m～2m的屏蔽壳体，最低谐振频率在106MHz～283MHz。 腔体内能量损耗用品质因数Q表示。Q为一个周期内储存的能量与损耗的能量的比值的2元倍。 在空腔体内，能量损耗是屏蔽壁所用金属材料电导率的函数，因此当使用铜等一类高电导率材料时，能 量损耗小
H.3.3缝隙谐振的考虚
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缝隙谐振效应是屏蔽壳体固有特性，在测量过程中应加以考虑
天量的试验表明：接收天线与接收设备之间的连接电缆会影响屏蔽壳体内的场强，对屏蔽效能的结 果产生影响。因此应使用带有巴伦的天线并在电缆上套上磁环，以尽量降低电缆自身对测量结果的影 响。宜在屏蔽壳体内只用同一根长电缆进行测量。如果使用不同长度的电缆对同一个屏蔽壳体进行测 量则可能得出不同的测量值，影响测量结果的重复性。应将电缆的长度写人测试报告中， 如果怀疑谐振效应对屏蔽壳体的屏蔽效能产生了显著影响，可在所关心的频率点附近进行频率扫 苗，从低于所关心频率点扫描到高于所关心频率点；或者在所关心频率点附近选若干离散的频率点进行 则量。这样做的目的是减小测量不确定度进而提高测量的可信度。如果在该频段内屏蔽效能的值变化 超过6dB，则认为谐振效应明显。 通常谐振效应在频率低于0.8f.时可忽略。对于给定的屏蔽壳体，应尽量在计算出的固有谐振频 率f.的80%或更低的频率处测量。 如果接收天线距离屏蔽壁太近，天线本身的特性将受到影响。 在复杂的腔体内，例如，高频激励的屏蔽壳体内，天线的方向性不明；再加上因屏蔽壳体Q值的影 向导致屏蔽壳体内场强增加，最终导致屏蔽壳体内的场强测量错误。6.5.8.2中对于1GHz以上的频率 段，优先使用标准增益天线进行屏蔽效能测量，使测量结果具备可比性。 为修正天线增益的影响，可用式（H.4）和式（H.5）计算参考场强E1和屏蔽壳体内测量场强E2，并 代人表中的公式中
式中： ? 参考电场强度，单位为伏每米（V/m）； E2 屏蔽壳体内电场强度，单位为伏每米（V/m）； P, 接收的功率，单位为瓦（W)； ? 波长，单位为米（m）； G 接收天线增益，无量纲。 注：屏戴壳体的屏蔽效能测量假定自由空间的
H.4屏蔽壳体位置及其影响
H.4.1屏蔽壳体被测位置
通常建筑物内的屏蔽壳体除了地板和顶部外还有一到两个面是测量过程中不易接近的，因此，尽管 时所有面都应进行测量，但是对所有面进行测量不切实际，只能对所有可接近的面进行测量， 在较高频段的实际测量表明，外部环境反射的射频能量可穿过不易接近的屏蔽壳体的缝隙或接缝 造成屏蔽壳体整体屏蔽效能的下降。因此，应对这些区域用非直接照射的方式检查有无明显的泄漏。 对大部分屏蔽壳体，所有出入门所在的壁面都是可接近的，应对本标准规定的位置进行测量。 对出入门所在屏蔽壳体壁面有部分或全部装饰处理（包括但不限于：无浆砌墙和/或无金属衬底的 绝缘、消声材料、木制或金属龙骨材料）的屏蔽壳体，应根据频率范围选用合适的测量方法。同时，设置
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发射大线与接收大缘 为屏蔽壳体的一部分。由于出入门所在壁面不会包 含所有的贯穿口，在该壁面进行的测量不能用于推测出屏蔽壳体所有壁面的屏蔽效能。因此需要对所 可接近的、靠近贯穿口的壁面区域的屏蔽效能进行测量。对于从外侧不能接近的贯穿口，应采用非直 妾的、反射波照射的方式检查贯穿口处有无泄漏
H.4.2屏蔽壳体所在位置的影响
宽的天线口径可接收周围环境的反射信号。在有反射的封闭环境中测量时，最好在没有被测屏 体的状态下得到该位置的参考响应曲线基准。如果无法做到，可与理想测量位置类似的屏蔽壳体 效能数据比较，得到测量环境的影响
测量过程中： a）在非理想情况下（例如，在容纳屏蔽壳体的典型环境里）使用现有商品化设备进行测量； b）尽量减小天线固有阻抗的变化（由于临近屏蔽壳体造成）对测量数据的影响
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附录1 （资料性附录） 安装在壁面上单极子天线的工作原理
对于安装在屏蔽壳体壁面上的单极子大线，在进行屏蔽壳体内的功率测量时既可放在屏蔽壳体中 心处，也可安装在屏蔽壳体壁面上。混波室中，在距离壁面、搅拌器和源足够远（一般指大于入/2）处，电 场幅值平方的均值（对机械搅拌的所有搅拌器位置或对频率搅拌的所有频率的平均）与位置无关。电场 幅值平方的均值记做E。，在混波室环境中，天线的平均接收功率与位置和方向无关，见式（1.1)：
L.2屏蔽壳体壁面附近的场 ([E,(r,y,之) [2)cemter = E，（α，y，2）——距离壁面、搅拌器和源足够远处y方向的电场幅值，单位为伏每米（V/m）； E 一距离壁面、搅拌器和源足够远处的电场幅值，单位为伏每米（V/m）。 在壁面处(v=0)时,见式(1.3): <[E;(,0,2) [2>= ZE E，（，0，之）一一y=0的壁面处的法向电场幅值，单位为伏每米（V/m）。 因此，壁面处电场法向分量的均方值是远离壁面位置的2倍。这两个量可用于确定混波室中心 极子天线或者安装在混波室壁面上的单极子天线的接收功率， L.3偶极子和单极子天线的接收功率 GB/T 39278—2020 本附录的目的是表明在混波室中心处的偶极子天线与安装在混波室壁面上的单极子天线接收到的 功率相同。当发射偶极子天线沿3方向布置，中心位置为y二y时，其上的电流近似为正弦分布，见式 （14 I（y）一一偶极子天线上的电流，单位为安（A）； I。 一一偶极子天线中点的电流，单位为安（A）； K 传播常数，单位为弧度每米（rad/m）； H 偶极子长度的一半，单位为米（m）。 H<入/2时，电流分布可用式（I.4)表示。当接收天线为偶极子时，可由感应电动势（EMF)方法 开路电压V.见式（1.5）： ·· *···· (I.5) 式中： Vo 天线的开路电压，单位为伏（V）； I。 偶极子天线中点的电流，单位为安（A）； 3 偶极子天线中点的y方向坐标，单位为米（m）； E（y）一一y方向的入射电场幅值，单位为伏每米（V/m）。 因为假定偶极子远离混波室壁面，所以人射场在4元球面角度上积分，而不是壁面安装的单极子天 线的2元球面角度。 当偶极子天线端接匹配负载时，即Z.=Z，Z。是偶极子的阻抗，平均接收功率，见式（I.6）： 式中： 天线的开路电压，单位为伏（V）； I。 偶极子天线中点的电流，单位为安（A）； y 偶极子天线中点的方向坐标，单位为米（m）； H 偶极子长度的一半，单位为米（m）； 一y方向的人射电场幅值，单位为伏每米（V/m）； 偶极子天线上的电流，单位为安（A）。 应用式（I.4)以及场分量的表达式可求出该积分。将其代入式(I.6），可得处于混波室中间的偶极子 GB/T 39278—2020 天线的接收功率，见式（1.8）： 单极子天线上的电流，单位为安（A）； I. 单极子天线靠近混波室壁面的端点上的电流，单位为安（A）； 传播常数，单位为弧度每米（rad/m）； H 单极子的长度，单位为米（m）。 同式（1.5），可用感应EMF法计算开路电压，见式（I.10）： GB/T 39278—2020 Rd 偶极子的输人电阻，单位为欧姆（Q） 式（1.12)中的后一个等式成立，是因为长度为H的单极子天线的输入阻抗和输入电阻是长度 H的偶极子天线的一半，见式（1.13）： 1的偶极子大线的一半，见式（1.13）： Zm=Za/2;Rm=Ra/2 ·（1.13） 式中： Zm——单极子的输入阻抗，单位为欧姆（Q）； Z。一—偶极子的输入阻抗，单位为欧姆（Q）； Rm———单极子的输入电阻，单位为欧姆（Q）； Rd 偶极子的输入电阻，单位为欧姆（Q）。 可由式（1.10)推导出开路电压平方的平均值，见式（1.14) 式中： Z——单极子的输入阻抗，单位为欧姆（Q）： Z。—偶极子的输入阻抗，单位为欧姆（Q）： Rm—单极子的输入电阻，单位为欧姆（Q) 偶极子的输入电阻，单位为欧姆（Q) 可由式(1.10)推导出开路电压平方的平均值 Z.=Z./2;R=R./2 Z.=Z./2;R.=R./2 +++++++++++++++++++++( I.13 IVoc|")=J。J《E,(y})E,(y2))I(y,)I(y2)dyidy 式中： Voc 天线的开路电压，单位为伏（V）； I。 单极子天线靠近混波室壁面的端点上的电流，单位为安（A）； H 单极子长度，单位为米（m）； E y方向的总电场幅值，单位为伏每米（V/m）； I 一 单极子天线上的电流，单位为安（A）。 利用式（1.9)中以及场分量的表达式可求出该积分。将其代入式（1.12），可求得安装于混波室壁面 单极子天线的接收功率，见式（1.15）： (Pm） 单极子天线端接匹配负载时的平均接收功率，单位为瓦（W）； E。 距离壁面、搅拌器和源足够远处的电场幅值，单位为伏每米（V/m）； 自由空间的波阻抗，单位为欧姆（Q），其值为377Q； 人 一自由空间的波长，单位为米（m）。 式（1.15)与式（1.1)和式（1.8)给出的孤立偶极子的接收功率表达式相同。表明利用安装于壁面的单 极子天线可测得小室中心处的电场强度。因此，对于屏蔽壳体内的场强监测而言，将偶极子天线放置在 混波室中心和将单极子天线安装在壁面上的天线布置是等效的。 对于电短单极子天线（kH<<1）.其接收的平均功率，见式（1.16） 式中： GB/T 39278—2020偶极子天线二图1.1放置在混波室中心位置的偶极子接收天线单极子天线图1.2安装于混波室壁面的单极子接收天线52 GB/T 39278—2020附录J（规范性附录）阻抗失配修正J.1被测屏蔽壳体内接收天线的阻抗失配修正屏蔽壳体屏蔽效能测量时的天线配置如图J.1所示。当被测屏蔽壳体内接收天线为单极子天线时，应考虑阻抗失配问题。在典型混波室应用中，通常使用良好匹配的天线进行测量。然而，利用单极子天线进行测量时，由于阻抗失配会引起能量反射。为了取得一致的结果，应进行阻抗失配修正。如果单极子天线的耦合系数C31为 GB/T 39278—2020 式中： SE一一屏蔽壳体的屏蔽效能，单位为分贝（dB)； S21一一发射天线到参考天线的传输系数，无量纲； S31一一发射天线到单极子天线的传输系数，无量纲； S22一一参考天线在自由空间的反射系数，无量纲 S33一一单极子天线在自由空间的反射系数，无量纲， 式（J.4)的第2项用于修正天线阻抗失配。当阻抗匹配良好时，该值接近于1。如果不对S33进行修 正，将高估屏蔽壳体的屏蔽效能；另一方面，如果不对S22进行修正，将低估屏蔽壳体的屏蔽效能。被测 屏蔽壳体内使用小单极子天线时需要修正项的分子。由于外部混波室常使用良好匹配的天线，因此修 正项的分母接近于1。 发射天线也可能匹配不好。对于这种情况，应在式（J.1）和式（J.2）中包含修正项。依据式（J.3）的 定义，式（J.1)和式（J.2)中修正项相抵消，因此GB 50017-2017 钢结构设计标准（条文说明）20180307，无需进行发射天线的阻抗失配修正。宜在所关心的频率 范围内将良好匹配的天线作为外部混波室中的发射天线 GB/T39278—2020附录K（资料性附录）在外部混波室中使用的孤立单极子天线如7.8和7.9所述，任何天线均可用于被测屏蔽壳体外的功率监测。如果使用孤立的单极子天线，例如，延长同轴电缆的内导体，如图K.1所示，由于很难确定天线的起始点和馈线的终点，单极子天线部分不太明确（同轴电缆的屏蔽层上通常会感应电流）。如果增加一个地平面，其边长应至少是最低测量频率对应波长的一半，如图K.2所示，则屏蔽了馈电线缆，单极子天线将等效于其他有效的良好匹配的天线。在有关微带传输线辐射体馈电的研究中分析了这些影响。单极子天线图K.1混波室中没有地平面的单极子天线单极子天线地平面图K.2混波室中有地平面的单极子天线56