【航天工业行业标准(QJ)】 电磁屏蔽室屏蔽效能测量方法

中华人民共和国航天工业部部标准QJ1213-87
电磁屏蔽室屏蔽效能的测量方法Method of shielding effectiveness measurementsfor electromagnetic shielding enclosures1987-06-18发布
1988-04—01实施
中华人民共和国航天工业部批准中华人民共和国航天工业部部标准电磁屏蔽室屏蔽效能的测量方法Mothod of shielding effectiveness measureinentsfor electromagnetic shieldingenclosuresQJ1213—87
本标准适用于在100Hz~18GH7频率范围内的各种电磁屏蔽室屏蔽效能的测量方法。本标准主要是参照美国电气与电子工程协会IFFF-299—1969“高效能屏蔽室屏蔽效能的推荐测最方法”制定的。
1名调术语
1.1解蔽效能
空间某区域屏蔽后的电磁场强度，比屏蔽前电磁场强度降低的分贝数。通常用S表示。1.2平均解蔽效能
在相同频率下，不同位置和不同极化方向上作多次测景，然后取平均值，称平均屏蔽室能。通常5表示。
1.3大环法
大环法是采用绝缘多股绞铜线围着屏蔽室绕成一个平形四边形，来测量磁场强度的方法。
在环中心产生的磁场强度可由大环中流过的电流和屏蔽室的尺寸间接地确定，而屏蔽效中心产生的磁场强度用接收环天线和接收设备测得。1.4小环法
小环法是用单股漆包线绕成多匝的圆环天线，来测量磁场强度的方法。用线径2，4mm的单股漆包线，绕成直径为30cm，匝数为3的圆环。1.5半波极子
天线长度等于半个波长的谐振偶极子。1.6小偶极子
天线长度小于半个波长的非谐振偶极子。1.7模拟空间电磁场
理想空间电磁场是在反无射的、理想环境条件下产生的电磁场。实际上，总是会有反射而产生驻波，因此，用模拟的空间电磁场来代替理想空间电磁场。即利用屏蔽室的外表面做为二个基本均匀的反射面。当屏蔽室外表面被电磁波照射时，反射波和入射波将产生驻波，驻波在小范围内最大值和最小值的平均值，称为模拟空间电磁场。款天工业部1987-06-18发布
1988-—04-01实施
屏蔽效能的测量
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屏蔽效能的测量首先要分别测得电磁波穿透屏蔽体前后的电场分量或磁场分量，然后可通过公式计算得到。
2.1100Hz～200kHz频段
在此频率范围内采用大环法测量磁场分量，用来评价屏散室整体的屏蔽效能。屏蔽效能S.可表示为
Sa=201g（
S-—表示磁场分量的屏蔽效能，dB，式中：
H.一-无屏蔽时被测点的磁场强度，A/mH2一·有屏蔽附被测点的磁场强度，A/msn
式中：S.--磁场分量的平均屏蔽效能、dB;Sni-在n次测量中第i次测量的磁场分量屏蔽能dBn——-测量次数。
2.1.1测量设备
.（1）www.bzxz.net
2.1.1.1信号源：应能满足本频率范固测量要求的连续波信号源或脉冲信号源，输出电压应大于30伏，频率稳定度优于土5%。2:1.1.2接收设备，高输入阻抗的低频频谱仪、选频表或高输入阻抗的射频电压表，其输入阻抗均应大于环的感抗。
2.1.1.3发射环：用直径为1.5mm的绝缘多股绞铜线绕一圈。2.1.1.4#
接收环：用线径Φ2.4mm单股漆包线绕成直径为0.76m、函数为11的圆环。2.1.1.5热电偶：应能承受20~200m八的电流。2.1.1.6金属膜电阻：阻值为1Q，功率为2W。2.1.1.7
数字电压表：4位，频率响应大于200kHz。2.1.1.8匹配变压器：用于匹配信号源和发射环的阻抗，以便获得最大的发射功率。2.1.2测量设备布量
用绞铜线圃着屏蔽室绕成一个平形四边形的大环，平形四边形的锐角效到屏蔽室对角线的两个项点上，其钝角放到另外的两个垂直棱处，如图1所示。大环与屏蔽室的外表面用绝缘材料支撑起来，支撑的高度为2.5c1，为了开门方便，大环在门处应留出可以伸缩的长度。接收环放在屏蔽室内几何中心位置，其平面大致与大环的平面在同一位置上。2.1.3测试步票
2.1.3.1测试前应清除蔽室内一切与测量无关的设备和物体。屏蔽室的用电都必须通过屏蔽室的电源滤波器。禁止与测量无关的人进入屏蔽室。2
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2.1.3.2开启测量设备的电源，置信号源的频率于某个被测频率点上，慢慢增加信号的输出功率，直到在接收设备上能收到信号为止。如果按图1（a）方法测量，则观察电压表上的指示。（注意不要超过热电偶的额定值），并记下此值。如果按图1（b）方法测量，则用电压表的交流档测量电阻R两端的电压，并记下此值。大环法测量布置图
h-屏蔽室高度，m
h=h+hz
L-屏蔽室长度，m
一屏蔽室宽度，m。
系2匹配变压器3—数字电压表4一热电偶5一金属膜电阻1一信号源
6一发射环7一接收设备8一接收环2.1.3.3将接收设备调谐到信号源的频率上，同时微调接收环的位置使接收信号最大，记下此时读数值。用公式（3)计算在屏蔽室中心产生的磁场强度H2：H,
（3）
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式中：H-屏蔽室的磁场强度，A/uV--.在接收设备上测得的电压，√，测得频率，Hz
N·接收环的匝数；
A··接收环的面积，m\，
-—空气磁导率，4~μ.-4元×10-7H/12.1.3.4用2.1.3.3中测量的电压值，在热电偶的电流与电压关系曲线上查出电压对应的电流或应用欧姆定律算出流过电阻R中的电流，根据在大环中流过的电流用公式（4)计算不存在屏蔽室时，在大环中心所产作的磁场强度H：H~
式中：H.一
磁场强度，A/11,
一大环中流过的电流，A
屏蔽室的长度，m。
I+（W/L）2
1+（h/L+W)2
2.1.3.5根据计算的H：，H2，按公式（1）算出屏蔽室在该频率上的屏蔽效能。2.1.3.6改变信号源频率，重复2.1.3.2~2.1.3.5的步骤。（4）
粗略测量可以只测大环的一个位置；详细测量，至少应测量大环平面彼此近似互相垂直的三个位置。
2.2100Hz~30MHz频段
在此频率范围内采用小环法测量磁场分量，用来评价屏蔽室的门和接缝等局部地方的屏蔽效能。
2.2.1测量设备
2.2.1.1信号源：同2.1.1.13
2.2.1.2接收设备：同2.1.1.2，2.2.1.3收发环天线：同1.4；
2.2.1.4匹配变压器：同2.1.1.8。2.2.2测量设备布量
按图2布置试设备，发射环和接收环放在间一个平面内，环的平面垂直于屏蔽室壁上的缝隙。测量部位应选在门缝、接缝、电源滤波器和通风口等处。以便找出屏蔽效能最差的地方。2.2.3.测量步骤
2.2.3.1与2.1.3.1相同
2.2.3.2开启测量设备的电源，置信号源的频率于某个被测频率点上，增加信号源的输出功率，调整接收设备的频率，使其频率与信号源的频率相同，沿缝隙左右或上下移动接收环，找出信号的最大强度，并记下此值。2.2.3.3在屏蔽室外边找一个尽量大的空间（不应小于4×2m×3m），降低信号源的输出功率，并记下降低的数值（X，）。将接收环移出屏蔽室，放到空间中央，使收发环天线的4
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异蔽室壁厚α
（a）小环法测量屏蔽室壁布置图（b）小环法测量拐角处布置图
（c）小环法测量门缝处布置图
图2小环法测最布置图
注，D=30cm，
相对位置（包括高度、距离）与屏蔽室内完全相同，即使两天线的距离为（60十d）cm，接收设备仍然放在屏蔽室内，接收环的电缆可以通过壁上的电缆连接器或通过稍微打开的门缝接到接收设备上。测量出此时的信号强度（X，），因此得到空间电磁场强度（X；十X，），2.2.3.4当接收设备按电压读数时，按公式（5）和（6）计算磁场强度H，和H2:H,=V. /2fNAμ
Hz=V./2afNAμ
式中，V，一在屏蔽室外从接收设备上测得的信号电压，V，V。-在屏蔽室内从接收设备上测得的信号电压，V；V—接收环天线的臣数，
A一一接收环天线的面积，m°；-空间磁导率。
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根据H：和H，利用公式（1）计算屏散效能。2.2.3.5改变信号源的频率，重复2.2.3.2~2.2.3.4的步骤。2.330~1000MHz频段
在此频率范围内用半波偶极子作发射和接收天线测量电场分量。在此频率范围内的低端，由于半波偶极子天线尺寸太大，测量不方便，因此推荐用小偶极子天线或双锥天线作为收发天线。收发天线距壁的距离应大于2m（按实际情况而定）小极子与信号源配合起来要求能够辐射出足够强的信号功率，以便经过屏蔽衰减后使接收设备仍能收到信号。
被测量的频率要高于屏蔽室的最低固有频率。长方体屏蔽室的固有频率近似为：f,2
式中：fr——-屏蔽室的固有频率，MHz;h—屏蔽室的高度，m,
屏蔽室的长度，m。
屏蔽效能S.可表示为
S=20lg（
式中：S—表示电场分量的屏藏效能，dBF
F，-—一无屏蔽时被测点的电场强度，V/in;F，\.-有屏蔽时被测点的电场强度，V/m。平均屏蔽效能3。可表示为
式中：Se—
一电场分量的平均屏蔽效能，dB；n
一在n次测量中第i次测量的电场分景屏蔽效能，dB，n--测量次数。
如果接收设备的读数用分贝毫瓦表示时，则屏蔽效能可表示为Sp=P,-P,-
式中：S-表示磁场分量或电场分量的屏蔽效能，dBP,一无屏蔽时被测点的磁场或电场功率电平，dBmsP.--有屏蔽时被测点的磁场或电场功率电平，dBm。平均屏蔽效能3,为
（8）
（9）
（10）
（11)
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式中：S。磁场分量或电场分量的平均屏蔽效能，dB;Spi--在n次测量的第i次测量的磁场分量或电场分量的屏蔽效能，dBn—测量次数
2.3.1测量设备
2.3.1.1信源：应能满足本范围测量要求的连续波信号源或脉冲调制信号源，频率稳定度土0.01%（五分钟之内），输出功率应大于1W，必要时可加放大器。2.3.1.2接收设备：频谱仪、选频表或场强计等，其灵敏度均应优于－100dBin。2.3.1.3发射天线：带有平衡和不平衡变换器的半波偶极子天线或小偶极子天线。2.3.1.4
接收天线：同2.3.1.3发射天线。2.3.1.5测量电缆：电缆长度和阻抗均应满足测量需要。2.3.2测量设备布置
按图3布置测量设备。
接收烫
发射设备！
图3半波偶极子法测量布置图
a．发射天线平行于被测壁的外表面，高度为-，离被测壁距离为1.3m或1.3入（取2
最大者），其连接电缆应垂直于发射天线，长度至少2m或2入（取大者）开始用水平极化。
b．接收天线最初放在离被测睦距离至少^处，其他与发射天相同，其连接电缆垂直于接收天线，长度至少5以上。2.3.3测量步骤
2.3.3.1与2.1.3.1相同
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2.3.3.2开启测量设备的电源，置号源的频率于某个被测频率点上。增加信号源的输出功率。调整接收设备的频率，使其频率与信号源的频率相同。接收天线从原位置向远离被测壁的方向水平移动至少一
，上下移动至少二h
幅度的变化。
，且边移动边改变极化方向，注意观察信号而后改变发射大线为乘直极化，重新如上改变接收天线，注意观察信号幅度的变化。记下最大的一个读数。
2.3.3.3在可以接近的壁面上，根据实际情况，每相隔约2.6m重复一次2.3。3.2的步骤。
2.3.3.4模拟空间电磁场测量，降低信号源的输出功率，并记下降低的数值（，），发射天线的位置保持不变。把接收天线放到发射天线和被測整之间，且离开壁面约0.3m处。接收天线的电缆通过壁上的电缆连接器或通过稍微打的门缝接到屏蔽室内的接收设备上。收发关线均用水平极化。
把接收天线从原位置向发射天线移动至少--测出波的最大值和最小值二者平均即得4
到模拟的空间场强（X。）。再加上信号源输出功率降低的数值，就得到实际的模拟空间电磁场强度（X，十X）。
2.3.3.5按公式（8）～（11）计算屏蔽效能。2.3.3.6改变信号源的频率，重复上面的步骤，对不同的频率都要调整收发天线的长度和短路器的长度，以便使其与信号频率谐振。2.41~18GHz频段
2.4.1测量设备
2.4.1.1信号源：同2.3.1。。
接收设备：灵度优-80dBm，其他同2.3.1.2。发射天线，用喇状天线：开口波导。接收天线：用喇叭状失线、或抛物面天线。2.4.1.4
2.4.1.5隔离器：主向衰减1dB，反向衰减20dB。2.4.1.6调配器：应满足被测率的要求。2.4.2测量设备布置
按图4布置测量设备。
a，发射天线离被测壁的距离为2山，高度为屏蔽室高度的1/2（对于高度不超过3m的屏蔽室）。开始用水平极化。b：接收天线放在离被测壁W/2处（W为屏蔽室宽度），其辐射轴线与发射天线的辐射轴线在一条直线上，其连接电缆长度为2～3，极化方向同发射天线。2.4.3测量步骤
2.4.3.1与2.1.3.1相间。
语哥福
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图4喇頭天线测量布置图
2.4.3.2开启测量的电源，置信号源的频率于某个被测率点上，增加信号源的输出功率，调整接收设备的频率，使其频率与信号源的频率相同。调整调配器，使接收信号最大。将接收天线自原位置向各个方向移动约入/4，并且边移动边朝向被发射波束照射的面改变探测方向和极化方向，注意观察信号幅度的变化，以便当存在驻波时，测出驻波的最大值。而后改变发射天线为垂直极化，重新如上改变接收天线，注意观察信号幅度的变化，记下最大的一个读数。
2.4.3.3在可以接近的面上，每约2.61n置复一次2.4.3.2的步骤。2.4.3.4模拟空间电磁场测量，降低信号源的输出功率，并记下降低的数值（X，）。由于，空间的限制，一·般测最场地都有反射，因而会产生驻波，在小范围内驻波的最大值和最小值的平均值可以近似为无反射空间的场强值。为了使反射最小。将收发天线放到一个比较宽阔的空间内(长、宽、高不应小于6 m×3m×3m)收发犬线之间的距离为：(2 ++d)m。两天线的高度与原来大致相同（都采用水平极化）。接收天线的电缆通过壁上的电缆连接器或者通过稍微打开的门缝接到屏蔽室内的接收设备上。同样，接收天线向各个方面移动约入/4，以便测出驻波的最大值和最小值，得到二者平均值（X。）。再加上信号源输出功率降低的数值，就得到实际的模拟空间电磁场强度（X；十X。）。2.4.3.5按公式（10）和（11）计算屏蔽效能。2.4.3.6改变信号源的频率，重复上面的步骤。附加说明：
本标准由航天工业部七○八所提出。本际准由航天业部第二研究院二〇三所负资起草。本标准主要起草人冯桂山。
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