大屏蔽体电磁屏蔽效能测试装置、系统的制作方法

专利名称：大屏蔽体电磁屏蔽效能测试装置、系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电磁兼容测试技术领域，特别是指一种用于大屏蔽体电磁屏蔽效
能测试的测试装置、系统。
背景技术：
大屏蔽体是指边长大于2米的各类软硬屏蔽材料制成的闭合体，对大屏蔽体进行
电磁屏蔽效能测试是电磁兼容测试技术领域中的一个重要部分。随着信息技术的快速发
展，电磁屏蔽体屏蔽效能测试的重要性日益凸显，测量的频率范围和屏效基线不断扩展和
提升。国标GB12190-2006《关于高性能屏蔽室屏蔽效能的测量方法》和国军标GJB572A-2006
《军用涉密信息系统电磁屏蔽体等级划分和测量方法》标准的颁布执行更将屏蔽体的电磁
屏蔽效能测试推向一个新的高度，分布各地的各类大屏蔽体急需电磁屏蔽效能检测。 在进行大屏蔽体电磁屏蔽效能测试中，传统意义上的宽频带信号源、宽频带大功
率放大器和宽频带收发天线及宽频带接收机等组成的测试装置由于其价格昂贵、体积庞
大、测试费用高、测试周期长等因素而严重影响电磁屏蔽效能测试的发展，使国家标准、军
用标准等强检标准贯彻困难。因此急需一种高效、低价、便携、可靠符合标准要求的大屏蔽
体电磁屏蔽效能测试方法和装置，以满足标准的贯彻和日益增长的测试需求。

发明内容本实用新型所要解决的技术问题就是提供一个在80Hz 40GHz频率范围内对大 屏蔽体实施符合标准要求的高效、低价、便携、可靠、统一的电磁屏蔽效能测试的装置和系 统。 本实用新型一个方面提供了一种大屏蔽体电磁屏蔽效能测试装置，其包括基准 频率源，产生基准频率信号；分频器，连接基准频率源，将基准频率信号分成多路；多个锁 相源，每个锁相源接收来自分频器的一路基准频率信号，产生第二频率；多个功率放大器， 其中每个功率放大器连接一个锁相源，将锁相源产生的第二频率进行功率放大；发射天线， 连接其中的一个所述功率放大器，将其放大后的信号发射出去。 在前述的大屏蔽体电磁屏蔽效能测试装置中，发射天线包括第一电感、第二电
感、电容和电阻。所述电容具有第一端子，连接其中的一个所述功率放大器，电容的另一端
连接所述第一电感的一端，所述第一电感的另一端接地。所述第二电感的一个端子接地，另
一端子与所述电阻连接。所述电阻的一端连接所述第二电感，另一端接地。 前述的大屏蔽体电磁屏蔽效能测试装置还包括射频切换开关，当多个第二频率存
在时，分别切换到各个第二频率。 前述的大屏蔽体电磁屏蔽效能测试装置包括一个天线频率转换开关，可以调节第 一电感和第二电感的值，使发射天线可以发射不同频率的信号。 前述的大屏蔽体电磁屏蔽效能测试装置中，发射天线为环形天线，将该环形天线 电感线圈上的一点接地后，由接地点分开的两部分分别是所述第一电感和第二电感。[0010] 前述的大屏蔽体电磁屏蔽效能测试装置中，在发射天线为环形天线时，将环形天
线的电感线圈封装在一个有断开部分的圆环金属外壳中。 在前述的大屏蔽体电磁屏蔽效能测试装置中，所述基准频率源为一个恒温晶体振荡器。 本实用新型在另一个方面提供了一种大屏蔽体电磁屏蔽效能测试系统，其包括上 述的屏蔽体电磁屏蔽效能测试装置，还包括接收天线，接收发射天线发射的电磁信号，测量 频谱仪，测量接收天线接收到的电磁信号的场强。 在本实用新型的大屏蔽体电磁屏蔽效能测试系统中，所述接收天线包括第三电 感、第四电感、电容和电阻，所述电容具有第一端子，输出从发射天线接收到的信号，所述电 容的另一端连接所述第一电感的一端，所述第一电感的另一端接地，所述第二电感的一个 端子接地，另一端子与所述电阻连接，所述电阻的一端连接所述第二电感，另一端接地。

图1是本实用新型的具有多个子系统的大屏蔽体电磁屏蔽效能测试系统框架图, 图2是本实用新型大屏蔽体电磁屏蔽效能； 图3是本实用新型大屏蔽体电磁屏蔽效能； 图4是本实用新型大屏蔽体电磁屏蔽效能； 图5是本实用新型大屏蔽体电磁屏蔽效能； 图6是本实用新型大屏蔽体电磁屏蔽效能；
J试系统的原理结构简图。 J试系统中信号发射端的示意图。 J试系统所使用的发射天线电路图。 J试系统所使用的接收端示意图。 J试系统中所使用的环形天线示意图,
具体实施方式与现有技术中在80Hz 40GHz频率范围进行连续频率扫描测量不同的是，本实用 新型采取分频域的点频测量技术。如图1所示，本实用新型将80Hz 40GHz的频段分为若 干个区域，例如为80Hz 30MHz、30MHz 1GHz、1GHz 40GHz三个区域。在每个区域内选 若干个频点进行测量。例如在80Hz 30MHz范围内选择90Hz、90KHz、 180KHz、2MHz、 16MHz。 在30MHz lGHz的范围内选择102MHz、460MHz、940MHz。而在lGHz 40GHz的范围内选择 3. 3GHz、6. 2GHz、llGHz、18. 2GHz、25GHz、34GHz、40GHz。总共选择15个频点进行测试。细分 区域精选频点以保证屏蔽效能测试具有较高的置信度。为了进行点频测量，本实用新型使 用点频信号源、点频功率放大器和具有选频特性的点频天线(限lGHz以下)。本实用新型 将上述三个区域内的点频信号源的频率稳定度、点功放增益、天线增益、测量电缆的插入损 耗，测量接收机在不同频段不同测量带宽下的灵敏度等多方面综合考量，进行有效的系统 集成，形成三个相互独立的测量子系统进行测量。每个子系统由点频信号源及对应的收发 天线、测试电缆、三角架、金属包装箱等组成。 图2是本实用新型大屏蔽体电磁屏蔽效能测试系统的原理结构图。如图2所示， 在屏蔽空间10内对大屏蔽体20在80Hz 40GHz频率范围内的电磁屏蔽效能进行检测。 80Hz 30MHz、30MHz 1GHz、1GHz 40GHz的三个测量子系统中，每个测试系统包括信号 发射端30、接收天线40、和测量频谱仪60。 图3所示为本实用新型大屏蔽体电磁屏蔽效能测试系统的子系统中信号发射端 30更为具体的结构图。由图3可以看出，信号发射端30包括基准频率源310、分频器312、多个点频锁相源314、多个点频功率放大器316、射频切换开关单元318、天线频率转换开关 320、发射天线322、控制单元324、显示单元326、供电单元328。在信号发射端30中，在一 个具体的实施例中将除天线频率转换开关320和发射天线322以外的其它部件集成在一个 金属箱体中。 基准频率源310例如为20腿z的恒温晶体振荡器件。它所产生的基准频率传送到 分频器312分成N路基准频率，分别送到N个点频锁相源314，以产生不同频率的多个信号 并分别输出到各个对应的点频功率放大器316。然后由每个功率放大器316对其收到的特 定频率的信号进行放大。射频切换开关318用于分别切换以选择经放大后的各路具有特定 频率的信号，最后输出给发射天线322进行发射。 特别是在本实用新型中，射频开关到各个频率点的切换由控制单元324进行控 制。控制单元例如为单片机。射频开关切换所切换到的频率可以由单片机控制在显示单元 326显示。显示单元例如为安装在所述金属箱体外部的LED显示器。 本实用新型在80Hz 30MHz的测量子系统中的信号发射端30采用了如图4所示 结构的发射天线322。该发射天线322包括电容C1、电感L1、 L2和电阻R1。电容Cl的一 端作为输入端接收点频功率放大器316输出的具有某个频率的信号，另一端连接电感Ll的 一个端子。Ll的另外一个端子接地。在L1接地端还同时连接有电感L2的一端。电感L1 的另一端连接电阻Rl，通过Rl接地。以90Hz的信号为例，Ll大约为3. 8mH， L2为1. 5mH， Cl为2.7nF， R1为10MQ。上面描述的"接地"，实际上是参考零电势。另外在发射天线上 有天线频率转换开关320，根据要被发射的信号的频率调节电感L1和L2的值。在图4中的 电感L1和L2是分开描绘的，实践中，选择环形天线作为发射天线时，通过将环形天线线圈 上的一点接地，将线圈分成两个部分(L1和L2)来实现。在这种情况下天线频率转换开关 320通过调节上述两个线圈部分的长度来改变电感Ll和L2的值。 在上述的信号发射端30中，供电单元328给除发射天线和转换开关之外的其它器 件供电。这些单元可以通过开关分别接到供电单元328，或者共用开关接到供电单元328。
这些开关可以安装在金属箱体的外部，它们的开合可以由控制单元进行控制。通过本实用 新型教导，本领域人员可以容易实现这一点，因此在此不再对该部分进行赘述。 在屏蔽室内的接收端，接收天线40接收发射天线发射的电磁信号，然后输出给频 谱仪60以测试场强。在本实用新型中，80Hz 30MHz子系统中的接收天线40同样采用图 4所示的电路结构。也就是，本实用新型的发射天线322和接收天线40可以是一样的。当 接收天线接收不同频率的信号时，可以根据需要调节电感L1和L2的值。这样的调节由天 线频率转换开关50来完成。 如图5所示，当具有图4结构的天线也用于接收天线时，C1的输入端变为输出端， 将接收的从发射天线发射来的电磁信号输出到频谱仪60。频谱仪例如可以选择惠普生产的 HP8565E。 另外，本实用新型在80Hz 30MHz的子系统中使用环形天线采用电磁屏蔽措施。 更为详细地说，如图6所示，将天线电感线圈封闭在具有一个中断部分3221的金属材料，例 如铜材料的环形外壳3222中。在该环形天线还有一个插头3223，当该环形天线用作发射天 线时，该插头3223连接射频切换开关318，而当该环形天线用作接收天线时，该环形天线接 测量频谱仪60。在一个具体的实施例中，环形天线的直径为30cm。当使用两个上述的有屏蔽装置的环形天线分别作为发射天线和接收天线时，二者的中断部分3221最好共面相对 放置。如上所述二者也可以互换使用。 前述使用电感L1、L2，电阻Rl和电容Cl只是用来阐述本实用新型的原理，本实用 新型不应局限于此。其他使用与本实用新型电感、电容和电阻相等同的器件的电路也应该 涵盖在本实用新型的保护范围之内。 本实用新型在30MHz lGHz的测量子系统中采用对应该频率范围的偶极子发射 天线和接收天线。在lGHz 40GHz的测量子系统中采用对应该频率范围的双脊喇叭发射 天线和接收天线。 在上述的描述中，虽然本实用新型的大屏蔽体电磁屏蔽效能测试系统中在 80Hz 40GHz的测量范围内采用的是80Hz 30MHz、30MHz 1GHz、1GHz 40GHz三个子 系统进行描述，但是在实际的应用中可以将80Hz 40GHz的范围分成其它的子系统，例如 80Hz 15KHz、15KHz 1GHz、1GHz 40GHz的子系统。根据需要，有可能在一个子系统中 使用两种天线，例如在15KHz lGHz的子系统中，测量15KHz 30MHz内的各个频点时采 用本实用新型上述描述的环形发射和接收天线，而在30MHz lGHz内的各个频点上使用偶 极子发射和接收天线。 以下描述本实用新型的大屏蔽体电磁屏蔽效能测试系统的工作过程。选择需要测试的频率范围，确定用80Hz 30MHz、30GHz lGHz、 lGHz 40GHz中
的某个子系统，通电预热10分钟，以稳定基准频率源。 将射频切换开关318和天线频率转换开关320、发射天线322等用射频电缆连接 好。将接收天线40、接收天线频率转换开关50和频谱仪60用同样的射频电缆连接好。 由控制单元324控制射频切换开关选择所需要进行测量的频率点。然后具有该频 率的信号经由基准频率源310、分频器312、其中的一个点频锁相源314和一个对应的点频 功率放大器316产生。同时显示单元326显示输出信号的频率和电平信号。最后该信号经 由发射天线发射。 在使用接收天线进行接收时，如果是使用前述具有电磁屏蔽的环形天线，则发射 天线应当与接收天线以规定的距离共面放置。随后接收发射天线发射的信号至频谱仪读 值， 一次是未经过大屏蔽体屏蔽测得的数值A(俗称校准)， 一次是经过大屏蔽体屏蔽测得 的数值B，两次测量的差值C(即A-B = C)，即为大屏蔽体在该测量区域测量频率点的电磁 屏蔽效能值。对整个频率范围内的频点重复上述过程，即可获得该屏蔽体在整个频率范围 内的电磁屏蔽效能。 本实用新型在80Hz 30MHz以下的频点测量有无大屏蔽体的磁场强度，在 30MHz lGHz范围的频点测量电场差，而在lGHz 40GHz的范围内测试微波强度的差。 本实用新型具有如下优点和效果 1.本实用新型将全频段扫频测量改为分频段内的点频测量，将测量设备的价格由 几百万元人民币降为几十万元人民币，重量由几百公斤降为几十公斤，测量周期由几天降 为几小时。 2.本实用新型测量设备全部国产化，屏效测量基线超过标准要求，具有推广性。 3.本实用新型将测试系统由任意组合改为标准化模块化系统设计组合，操作简便 测试结果准确。[0043] 4.本实用新型整体结构设计合理，工程测量思想贯穿整个设计过程，不仅方法科 学合理，使用可靠，更具有很强的实用性、推广性，基本解决了国标、国军标关于大屏蔽体电 磁屏蔽效能测量的工程测量需求，特别是30MHz以下的磁场屏效测量。
权利要求一种大屏蔽体电磁屏蔽效能测试装置(30)，其特征在于其包括基准频率源(310)，产生基准频率信号，分频器(312)，连接基准频率源，将基准频率信号分成多路，多个锁相源(314)，每个锁相源接收来自分频器(312)的一路基准频率信号，产生第二频率；多个功率放大器(316)，其中每个功率放大器连接一个锁相源，将锁相源产生的第二频率进行功率放大，发射天线(322)，连接其中的一个所述功率放大器，将其放大后的信号发射出去。
2. 根据权利要求l所述的大屏蔽体电磁屏蔽效能测试装置(30)，其特征在于磁场发 射天线(322)包括第一电感(Ll)、第二电感(L2)、电容(Cl)和电阻(Rl)，所述电容(Cl)具有第一端子，连接其中的一个所述功率放大器，电容(Cl)的另一端连 接所述第一电感(Ll)的一端，所述第一电感(Ll)的另一端接地，所述第二电感(L2)的一个端子接地，另一端子与所述电阻(Rl)连接， 所述电阻(Rl)的一端连接所述第二电感(L2)，另一端接地。
3. 根据权利要求2所述的大屏蔽体电磁屏蔽效能测试装置(30)，其特征在于包括一 个天线频率转换开关，可以调节第一 电感和第二电感(Ll ， L2)，使发射天线可以发射不同频 率的信号。
4. 根据权利要求3所述的大屏蔽体电磁屏蔽效能测试装置(30)，其特征在于磁场发 射天线为环形天线，将该环形天线电感线圈上的一点接地后，由接地点< 分开的两部分分别 是所述第一电感(Ll)和第二电感(L2)。
5. 根据权利要求4所述的大屏蔽体电磁屏蔽效能测试装置(30)，其特征在于在磁场 发射天线为环形天线时，将环形天线的电感线圈封装在一个有断开部分(3221)的圆环金 属外壳(3222)中。
6. 根据权利要求5所述的大屏蔽体电磁屏蔽效能测试装置(30)，其特征在于所述基 准频率源(310)为一个恒温晶体振荡器。
7. —种大屏蔽体电磁屏蔽效能测试系统，其特征在于包括权利要求1至6任意一项权 利要求的屏蔽体电磁屏蔽效能测试装置，还包括接收天线(40)，接收发射天线发射的电磁信号， 测量频谱仪(60)，测量接收天线接收到的电磁信号的场强。
8. 根据权利要求7所述的大屏蔽体电磁屏蔽效能测试系统，其特征在于所述接收天 线包括第三电感(Ll)、第四电感(L2)、电容(Cl)和电阻(Rl)，所述电容(Cl)具有第一端子，输出从发射天线(322)接收到的信号， 所述电容(Cl)的另一端连接所述第一电感(Ll)的一端，所述第一电感(Ll)的另一端 接地，所述第二电感(L2)的一个端子接地，另一端子与所述电阻(Rl)连接， 所述电阻(Rl)的一端连接所述第二电感(L2)，另一端接地。
专利摘要本实用新型提供了一种大屏蔽体电磁屏蔽效能测试装置、系统，包括基准频率源，产生基准频率信号，分频器，连接基准频率源，将基准频率信号分成多路，多个锁相源，每个锁相源接收来自分频器的一路基准频率信号，产生第二频率；多个功率放大器，其中每个功率放大器连接一个锁相源，将锁相源产生的第二频率进行功率放大，发射天线，连接其中的一个所述功率放大器，将其放大后的信号发射出去。本实用新型使用点频信号源、点频功率放大器和具有选频特性的点频天线，形成一种操作简单、测量准确的大屏蔽体电磁效能测试系统。
文档编号H01Q23/00GK201535803SQ20092011050
公开日2010年7月28日 申请日期2009年7月30日 优先权日2009年7月30日
发明者李立嘉 申请人:北京大泽科技有限公司