实验三电磁屏蔽效能测量实验 一、预习内容 1、什么电磁屏蔽？主要有哪些应用领域？ 2、电磁屏蔽效能是如何定义的？ 3、电磁屏蔽体如何处理通风孔等电磁泄漏？ 二、实验目的 1、掌握电磁屏蔽效能的测量方法： 2、了解影响影响屏蔽效能的主要因素： 3、了解屏蔽效能与电磁波频率的关系。 三、实验原理 1、电磁屏蔽测量原理 屏蔽的目的，是限制某区域内部辐射的电磁能量泄漏，或是防止外来的辐射干扰进入某 区域。屏蔽一般通过将上述区域封闭起来的壳体实现，用屏蔽效能来定量评价屏蔽体的性能。 屏蔽效能定义为空间某点上未加屏蔽时的电场强度E(或磁场强度H)与加屏蔽后该点的 电场强度E1(或磁场强度山)的比值，分别称为电屏蔽效能和磁屏蔽效能。其中，电屏蔽 效能可表示为 SE=Eo/E 用分贝表示，可写为 SE=2018E (dB) (1) 但在实际工程中测量屏蔽效能，难以做到去掉屏蔽体和加上屏蔽体而完成两次场强测 量。只能利用屏蔽体的某些门窗等开口，通过关门和开门来进行两次测量，从而近似得到屏 蔽体的屏蔽效能。如图1所示，利用可以开闭的屏蔽门，在打开屏蔽门时获得E0,关闭屏 蔽门时获得E1。 对于使用微波频谱分析仪来测量屏蔽门关闭前后场强的情况，读数为功率的分贝值，则 屏蔽效能直接由下式得到 SE(dB)=P(dB)-P(dB) (2)
实验三 电磁屏蔽效能测量实验 一、预习内容 1、什么电磁屏蔽？主要有哪些应用领域？ 2、电磁屏蔽效能是如何定义的？ 3、电磁屏蔽体如何处理通风孔等电磁泄漏？ 二、实验目的 1、掌握电磁屏蔽效能的测量方法； 2、了解影响影响屏蔽效能的主要因素； 3、了解屏蔽效能与电磁波频率的关系。 三、实验原理 1、电磁屏蔽测量原理 屏蔽的目的，是限制某区域内部辐射的电磁能量泄漏，或是防止外来的辐射干扰进入某 区域。屏蔽一般通过将上述区域封闭起来的壳体实现，用屏蔽效能来定量评价屏蔽体的性能。 屏蔽效能定义为空间某点上未加屏蔽时的电场强度 E0（或磁场强度 H0）与加屏蔽后该点的 电场强度 E1（或磁场强度 H1）的比值，分别称为电屏蔽效能和磁屏蔽效能。其中，电屏蔽 效能可表示为 0 1 SE E / E 用分贝表示，可写为 20lg ( ) 1 0 dB E E SE （1） 但在实际工程中测量屏蔽效能，难以做到去掉屏蔽体和加上屏蔽体而完成两次场强测 量。只能利用屏蔽体的某些门窗等开口，通过关门和开门来进行两次测量，从而近似得到屏 蔽体的屏蔽效能。如图 1 所示，利用可以开闭的屏蔽门，在打开屏蔽门时获得 E0 ，关闭屏 蔽门时获得 E1。 对于使用微波频谱分析仪来测量屏蔽门关闭前后场强的情况，读数为功率的分贝值，则 屏蔽效能直接由下式得到 0 1 SE dB P dB P dB ( ) ( ) ( ) （2）
屏蔽体 屏蔽体 天线 天线 天线 天线 月 信号源 频谱仪 信号源 频谱仪 (a)屏蔽门打开 (b)屏蔽门关闭 图1屏蔽效能测量方法 2、屏蔽测量实验装置 为了在较宽的频率范围内开展屏蔽效能测量实验，将测量用的收发天线设计为超宽带天 线，如图2所示，天线采用单面印制板制作，相当于领结天线的一半，天线贴片呈三角形布 局，输入端接高频插座内导体，末端用分布电阻加载（四只2002的贴片电阻）。金属边框 与高频插座外导体相连，作为电阻加载的地回路。 加载电阻 (2002) 图2电阻加载超宽带天线 为方便实验，提高测量屏蔽效能的准确性，将收发天线和屏蔽盒设计为一体化的屏蔽效 能实验装置，如图3所示，发射天线通过屏蔽盒上方的支架支撑于屏蔽盖正上方，支撑高度 可以在一定范围内调节，接收天线安装于屏蔽盒内部，屏蔽盖可以打开和关闭，或者换成含 有不同开孔和缝隙的屏蔽盖
信号源 频谱仪 天线 天线 屏蔽体 信号源 频谱仪 天线 天线 屏蔽体 （a）屏蔽门打开 （b）屏蔽门关闭 图 1 屏蔽效能测量方法 2、屏蔽测量实验装置 为了在较宽的频率范围内开展屏蔽效能测量实验，将测量用的收发天线设计为超宽带天 线，如图 2 所示，天线采用单面印制板制作，相当于领结天线的一半，天线贴片呈三角形布 局，输入端接高频插座内导体，末端用分布电阻加载（四只 200Ω 的贴片电阻）。金属边框 与高频插座外导体相连，作为电阻加载的地回路。 加载电阻 (200Ω) 图 2 电阻加载超宽带天线 为方便实验，提高测量屏蔽效能的准确性，将收发天线和屏蔽盒设计为一体化的屏蔽效 能实验装置，如图 3 所示，发射天线通过屏蔽盒上方的支架支撑于屏蔽盖正上方，支撑高度 可以在一定范围内调节，接收天线安装于屏蔽盒内部，屏蔽盖可以打开和关闭，或者换成含 有不同开孔和缝隙的屏蔽盖
发射天线 屏蔽盖 XYXXXXXXYXYXYXXXXXXV 接收天线 图3屏蔽测量实验装置 3、通风孔和缝隙 仪器设备实际使用的机箱总是存在通风散热、测试与观察需求，要在机箱表面打孔或开 缝。电磁能量就会通过孔洞、缝隙泄漏，可以导致屏蔽效能的降低。孔洞的大小以及缝隙的 长度，对于不同频率的电磁能量泄漏会呈现不同的屏蔽效能降低程度。屏蔽效能实验装置设 计了多种不同屏蔽盖，以测量含有通风孔和缝隙的屏蔽体，在不同工作频率的屏蔽效能。 (a)带缝屏蔽盖 (b)通风孔屏蔽盖 图4可替换屏蔽盖 四、实验内容及步骤 电磁屏蔽实验测试平台的结构如图5所示。 主要由发射天线、天线支撑杆、屏蔽盒（内装接收天线）三部分构成。测试平台屏蔽盒 同时作为底座，起到支撑发射天线的作用，通过支撑杆使发射天线固定和悬空，支撑杆上有 多个安装位置，可以达到调节收发距离的目的。收发天线由印制电路板制作，为电阻加载超 宽带天线，可以适应较大的测试频率范围
屏蔽盖 发射天线 接收天线 图 3 屏蔽测量实验装置 3、通风孔和缝隙 仪器设备实际使用的机箱总是存在通风散热、测试与观察需求，要在机箱表面打孔或开 缝。电磁能量就会通过孔洞、缝隙泄漏，可以导致屏蔽效能的降低。孔洞的大小以及缝隙的 长度，对于不同频率的电磁能量泄漏会呈现不同的屏蔽效能降低程度。屏蔽效能实验装置设 计了多种不同屏蔽盖，以测量含有通风孔和缝隙的屏蔽体，在不同工作频率的屏蔽效能。 （a）带缝屏蔽盖 （b）通风孔屏蔽盖 图 4 可替换屏蔽盖 四、实验内容及步骤 电磁屏蔽实验测试平台的结构如图 5 所示。 主要由发射天线、天线支撑杆、屏蔽盒（内装接收天线）三部分构成。测试平台屏蔽盒 同时作为底座，起到支撑发射天线的作用，通过支撑杆使发射天线固定和悬空，支撑杆上有 多个安装位置，可以达到调节收发距离的目的。收发天线由印制电路板制作，为电阻加载超 宽带天线，可以适应较大的测试频率范围
发射天线 支撑杆 屏蔽盒 窗口 图5电磁屏蔽实验测试平台结构图 按以下步骤进行电磁屏蔽效能的测试实验： 1、按实验二的电磁屏蔽实验框图，组装好实验系统，电磁屏蔽测试装置应距离仪器保 持一定距离，安放于符合测量环境要求的空间。 2、将微波信号源和频谱分析仪开机，预热15~30分钟。 3、按照实验要求设置微波信号源工作频率和发射信号功率电平，开启微波信号源的射 频发射(RFON):在频谱分析仪上设置对应的中心频率，将频率宽度设置为1MHz,设置 合适的幅度坐标，使频谱仪能合理显示信号。此时，屏蔽盒窗口上不安装任何屏蔽盖。使用 峰值跟踪功能(peak)指示信号顶部位置幅度，并使最大值在屏幕上居中。记录下此时的信 号幅度值。 4、改变信号源工作频率，重复第3步，当信号电平无法读取时，可以适当增大信号源 发射功率，但必须在测试信号电平数据中相应扣减，将测试数据记录入下表。 5、在屏蔽盒窗口上安装通风孔屏蔽盖，重复第3、4步。 6、在屏蔽盒窗口上安装带缝隙的屏蔽盖，重复第3、4步。 7、计算出不同频率、安装不同屏蔽盖时屏蔽盒的屏蔽效能，填入表1中。 表1通风孔和缝隙的屏蔽效能测量数据 工作频率 无屏蔽盖 信号电平
发射天线 屏蔽盒 窗口 支撑杆 图 5 电磁屏蔽实验测试平台结构图 按以下步骤进行电磁屏蔽效能的测试实验： 1、按实验二的电磁屏蔽实验框图，组装好实验系统，电磁屏蔽测试装置应距离仪器保 持一定距离，安放于符合测量环境要求的空间。 2、将微波信号源和频谱分析仪开机，预热 15~30 分钟。 3、按照实验要求设置微波信号源工作频率和发射信号功率电平，开启微波信号源的射 频发射（RF ON）；在频谱分析仪上设置对应的中心频率，将频率宽度设置为 1MHz，设置 合适的幅度坐标，使频谱仪能合理显示信号。此时，屏蔽盒窗口上不安装任何屏蔽盖。使用 峰值跟踪功能（peak）指示信号顶部位置幅度，并使最大值在屏幕上居中。记录下此时的信 号幅度值。 4、改变信号源工作频率，重复第 3 步，当信号电平无法读取时，可以适当增大信号源 发射功率，但必须在测试信号电平数据中相应扣减，将测试数据记录入下表。 5、在屏蔽盒窗口上安装通风孔屏蔽盖，重复第 3、4 步。 6、在屏蔽盒窗口上安装带缝隙的屏蔽盖，重复第 3、4 步。 7、计算出不同频率、安装不同屏蔽盖时屏蔽盒的屏蔽效能，填入表 1 中。 表 1 通风孔和缝隙的屏蔽效能测量数据 工作频率 无屏蔽盖 信号电平
通 信号电平 风 屏蔽效能 孔 缝 信号电平 隙 屏蔽效能 8、根据记录的数据，在坐标纸上分别画出安装两种不同屏蔽盖板时，工作频率和屏蔽 效能的关系曲线，并分析其中的规律。 五、注意事项 1、用高频电缆接头连接实验装置和实验设备端口时，应沿直线对准，平顺旋入，略用 力旋紧，不能在阻力较大情况下用力旋转。实验器材和部件应小心轻放，避免跌落，防止高 频部件摔坏变形。 2、操作微波仪器时，应轻按轻旋，操作速度应与仪器反应时间配合适当或略慢，连续 快速按压按键将导致仪器死机。 3、各实验小组在测试时保持一定的距离，相邻组采用不同频率。测量中尽量避免人员 走动，实验平台与操作人员保持一定距离，避免环境影响。 4、安装和更换屏蔽盖板时旋转螺钉应保持适当力度，以免破坏铝制螺纹，影响屏蔽盒 的屏蔽效能。 5、对于屏蔽盖板和屏蔽盒窗口之间的安装缝隙，还可以采用金属贴纸等方式进一步减 小屏蔽泄露。 6、改变发射天线高度时，应先拆卸高频电缆，再松开支撑杆上的螺丝，调节到合适高 度后重新拧紧螺丝，安装好电缆。 六、实验报告要求 1、按照标准实验报告的格式和内容完成实验报告： 2、完成数据运算及整理，并绘制曲线： 3、对实验中的现象进行分析
通 风 孔 信号电平 屏蔽效能 缝 隙 信号电平 屏蔽效能 8、根据记录的数据，在坐标纸上分别画出安装两种不同屏蔽盖板时，工作频率和屏蔽 效能的关系曲线，并分析其中的规律。 五、注意事项 1、用高频电缆接头连接实验装置和实验设备端口时，应沿直线对准，平顺旋入，略用 力旋紧，不能在阻力较大情况下用力旋转。实验器材和部件应小心轻放，避免跌落，防止高 频部件摔坏变形。 2、操作微波仪器时，应轻按轻旋，操作速度应与仪器反应时间配合适当或略慢，连续 快速按压按键将导致仪器死机。 3、各实验小组在测试时保持一定的距离，相邻组采用不同频率。测量中尽量避免人员 走动，实验平台与操作人员保持一定距离，避免环境影响。 4、安装和更换屏蔽盖板时旋转螺钉应保持适当力度，以免破坏铝制螺纹，影响屏蔽盒 的屏蔽效能。 5、对于屏蔽盖板和屏蔽盒窗口之间的安装缝隙，还可以采用金属贴纸等方式进一步减 小屏蔽泄露。 6、改变发射天线高度时，应先拆卸高频电缆，再松开支撑杆上的螺丝，调节到合适高 度后重新拧紧螺丝，安装好电缆。 六、实验报告要求 1、按照标准实验报告的格式和内容完成实验报告； 2、完成数据运算及整理，并绘制曲线； 3、对实验中的现象进行分析