ТоварыПроизводителиТехнологииУслугиНовостиО компанииКонтакты ПоискEnglish Site
Главная - СВЧ измерения, мобильная связь и радиомониторинг - Векторные анализаторы электрических цепей - Эффективность экранирования материалов
Контакты ООО "Техэнком"

Измерение эффективности экранирования материалов в диапазоне от 10 кГц до 90 ГГц:
методики проведения измерений (ASTM D4935, ASTM ES7 и др.), приборы и аксессуары

Содержание страницы:

Краткое вступление

Теория и стандарты

Готовые комплекты

Ещё по этой теме

"Техэнком" в соцсетях:
Страница компании ООО "Техэнком" в Facebook Страница компании ООО "Техэнком" в ВКонтакте Страница компании ООО "Техэнком" в LinkedIn Страница компании ООО "Техэнком" в Twitter Страница компании ООО "Техэнком" в Одноклассниках Страница компании ООО "Техэнком" в Google+ Канал компании ООО "Техэнком" в YouTube

  Измерение эффективности экранирования материалов в диапазоне от 10 кГц до 90 ГГц: методики проведения измерений (ASTM ES7, ASTM D4935 и др.), приборы и аксессуары

 

Краткое вступление

Для решения задач электромагнитной совместимости (ЭМС), устойчивости к электромагнитным помехам (ЭМП), а также технической защиты информации (ТЗИ) широкое распространение получили плёночные экранирующие материалы. Существует множество видов этих материалов: фольга, краски, напыления, различные типы тканей, пластики с содержанием металлического порошка и т.д. Эта область промышленности активно развивается и в неё поступают солидные инвестиции.

Независимо от типа экранирующего материала, в цикле его разработки и производства обязательно присутствует процесс измерения эффективности его экранирующих свойств (коэффициента экранирования) в определённом диапазоне частот. Сама процедура измерения достаточно сложная и требует наличия специального оборудования, а также теоретической подготовки и практических навыков инженерного персонала.

В этой статье приводятся базовые сведения о методиках измерений эффективности экранирования радиоволн плёночными материалами в диапазоне частот от 10 кГц до 90 ГГц и необходимом для этого оборудовании. Методики основаны на стандартах ASTM D4935, ASTM ES7, их расширениях и модификациях.

 

Теория и стандарты

Существует два подхода к измерению эффективности экранирования материалов. Первый метод основан на использовании экранированной камеры, внутри которой располагается приёмная измерительная антенна, направленная на отверстие в стенке камеры, в котором закрепляется тестируемый образец. Передающая антенна находится снаружи экранированной камеры и используется для облучения образца электромагнитным сигналом. Весь комплект оборудования располагается внутри большой безэховой камеры, задача которой существенно ослабить переотражение радиосигналов внутри камеры и не пропустить внутрь камеры внешние электромагнитные помехи.

Упрощённая схема этого метода показана на рисунке ниже. Он был стандартизирован в 1956 году военным стандартном MIL-STD-285, который описывал процедуру измерения эффективности ослабления материалами электромагнитного излучения в диапазоне частот от 100 кГц до 10 ГГц. Дальнейшее развитие этот метод получил в стандарте IEEE Std 299, который дополнил и уточнил многие аспекты измерений и расширил частотный диапазон от 9 кГц до 18 ГГц с возможностью дальнейшего расширения от 50 Гц до 100 ГГц.

Измерение эффективности экранирования материалов по стандартам MIL-STD-285 и IEEE Std 299 с использованием экранированной и безэховой камер

Измерение эффективности экранирования по стандартам MIL-STD-285 и IEEE Std 299.

 

К достоинствам методики измерений по стандартам MIL-STD-285 и IEEE Std 299 относятся: широкий диапазон частот и возможность измерять эффективность экранирования любых твёрдых материалов, а также порошков и жидкостей (в соответствующих контейнерах). Главный недостаток этого метода - стоимость полного комплекта оборудования (включая безэховую камеру) легко может превысить $1 000 000.

Второй стандартизированный и широко используемый метод измерения эффективности экранирования материалов подходит только для тонких образцов (плёнки, фольга, напыления, ткани и др.), зато позволяет полностью укомплектовать лабораторию менее чем за $100 000 и при этом обеспечивает высокую точность. Суть этого метода заключается в использовании анализатора электрических цепей и компактных TEM-камер (Transversal ElectroMagnetic cell - ячейка поперечного электромагнитного поля). Процедуру и используемое оборудование описывают два стандарта: ASTM ES7 и ASTM D4935.

Стандарт ASTM ES7-83 стал основополагающим в признании этого метода. Он был принят в 1983 году и действовал до 1988 года. TEM-камеры, соответствующие этому стандарту имеют непрерывный проводник, а тестируемый образец должен быть круглой формы с круглым отверстием в центре. Хотя формально стандарт ASTM ES7 уже не является действующим (отозван в 1988 году), на сегодняшний день по этому стандарту выпускается большое число моделей TEM-камер, позволяющих проводить измерения в диапазоне до 3 ГГц.

Позже, в 1999 был принят другой стандарт: ASTM D4935-99, который переиздавался в 2010 и 2018 годах и является действующим в настоящее время. TEM-камеры, соответствующие этому стандарту имеют поперечный разрез, в котором закрепляется тестируемый образец. При этом образец должен быть круглой или прямоугольной формы, в зависимости от формы поперечного сечения используемой TEM-камеры.

Несмотря на несколько редакций документа ASTM D4935, он до сих пор стандартизирует достаточно узкий диапазон частот: от 30 МГц до 1,5 ГГц. Связано это с тем, что в TEM-камерах, имеющих конструкцию описанную в стандарте, с ростом частоты начинают возникать различные паразитные эффекты (резонансы, моды высшего порядка и др.), которые резко снижают точность измерения. Однако благодаря работе ведущих фирм, выпускающих TEM-камеры, а также известных научных коллективов удалось путём модификации конструкций TEM-камер добиться расширения частотного диапазона до десятков ГГц.

В качестве примера, на этом рисунке показаны разрез и фотография TEM-камеры модифицированной формы, позволяющей проводить измерение эффективности экранирования образца материала в диапазоне частот от нескольких килогерц до 3 ГГц. Тонкий плоский образец круглой формы размещается между двумя половинами TEM-камеры, которые затем закрепляются тремя электрически изолированными винтами.

TEM-камера специальной формы для более широкого частотного диапазона (до 3 ГГц), чем предусмотрено стандартом ASTM D4935

TEM-камера специальной формы для более широкого частотного диапазона, чем предусмотрено стандартом ASTM D4935.

 

На фотографии ниже показаны четыре материала (ткани и плёнка), выпускаемые немецкой компанией Aaronia специально для экранирования помещений и аппаратуры от воздействия электромагнитных помех. Эти материалы отличаются высокой эффективностью экранирования (до 100 дБ) и широким частотным диапазоном (десятки гигагерц). Эффективность экранирования подобных материалов проще всего измерять с помощью методов и аппаратуры, которые описываются в этой статье: векторного анализатора и набора TEM-камер.

Примеры материалов, эффективность экранирования которых можно измерять с помощью векторного анализатора электрических цепей и набора TEM-камер

Примеры материалов, эффективность экранирования которых можно измерять с помощью векторного анализатора электрических цепей и набора TEM-камер.

 

Готовые комплекты оборудования для разных диапазонов частот

В этом разделе мы рассмотрим несколько готовых комплектов оборудования, с помощью которых можно измерять эффективность экранирования плёночных материалов в диапазоне частот от 10 кГц до 90 ГГц.

Первый, основной комплект оборудования базируется на векторном анализаторе Anritsu MS46122A-020. Этот векторный анализатор работает в частотном диапазоне от 1 МГц до 20 ГГц и обеспечивает динамический диапазон более 100 дБ. Для подключения тестируемого образца необходима одна или несколько TEM-камер. Поскольку каждая TEM-камера ограничена определённым диапазоном частот, Вы выбираете те модели, которые полностью перекрывают необходимые Вам частоты. Ниже представлены три разные TEM-камеры японской компании KEYCOM.

Наименование Краткое описание
S-152D-ES7 TEM-камера от 12 МГц до 800 МГц (ASTM ES7)
S-GPC7 TEM-камера от 500 МГц до 18 ГГц (ASTM D4935, ASTM ES7), максимальная толщина образца 0,2 мм
S-39D-D4935 TEM-камера от 45 МГц до 3 ГГц (ASTM D4935), максимальная толщина образца 0,2 мм
плюс дополнительно:  
DMP-11 Программное обеспечение для управления векторным анализатором и расчёта эффективности экранирования материалов
GP-01 Кабель GPIB для подключения векторного анализатора к компьютеру

 

Структурная схема подключения к векторному анализатору и фотография одной из TEM-камер показаны на этом рисунке. Тестируемый образец круглой формы зажимается между двумя половинами TEM-камеры.

Структурная схема подключения к векторному анализатору и фотография одной из TEM-камер

Структурная схема подключения к векторному анализатору и фотография одной из TEM-камер.

 

Второй комплект оборудования предназначен для измерений, начиная от 10 кГц. Базируется он на векторном анализаторе Anritsu MS2026C (если Вам достаточна верхняя частота 6 ГГц), либо на модели Anritsu MS2028C (если необходимо проводить измерения вплоть до 18 ГГц). Также как и в предыдущем комплекте, к векторному анализатору необходимо добавить одну или несколько TEM-камер, производства японской компании KEYCOM, из таблицы ниже.

Наименование Краткое описание
S-39D-ES7 Add-on TEM-камера от 10 кГц до 3 ГГц (ASTM ES7)
S-152D-ES7 TEM-камера от 12 МГц до 800 МГц (ASTM ES7)
S-GPC7 TEM-камера от 500 МГц до 18 ГГц (ASTM D4935, ASTM ES7), максимальная толщина образца 0,2 мм
S-39D-D4935 TEM-камера от 45 МГц до 3 ГГц (ASTM D4935), максимальная толщина образца 0,2 мм
плюс дополнительно:  
DMP-11 Программное обеспечение для управления векторным анализатором и расчёта эффективности экранирования материалов
GP-01 Кабель GPIB для подключения векторного анализатора к компьютеру

 

Важной составляющей измерительных комплексов, предлагаемых выше является специализированное программное обеспечение DMP-11. Скриншот главного окна этой программы показан ниже. Её задача - управлять векторным анализатором цепей, считывать с него результаты измерений и пересчитывать эти результаты по специальным формулам, учитывающим параметры используемой TEM-камеры. Результат измерения эффективности экранирования материала представляется в виде графика и таблицы значений.

Главное окно управляющей программы KEYCOM DMP-11

Главное окно управляющей программы KEYCOM DMP-11.

 

Два предыдущих комплекта оборудования использовали TEM-камеры с круглым сечением. Третий комплект оборудования, который мы сейчас рассмотрим, использует TEM-камеры с прямоугольным сечением и предназначен для проведения измерений эффективности экранирования материалов в очень широком диапазоне частот: от 960 МГц до 90 ГГц.

Структурная схема подключения компонентов этого комплекта показана на рисунке ниже.

Комплект оборудования для измерения эффективности экранирования материалов в диапазоне частот от 960 МГц до 90 ГГц

Комплект оборудования для измерения эффективности экранирования материалов в диапазоне частот от 960 МГц до 90 ГГц. Используются TEM-камеры с прямоугольным сечением.

 

В зависимости от интересующего диапазона частот, необходимо выбрать одну или несколько из двенадцати TEM-камер, перечисленных в таблице ниже.

Наименование Краткое описание
SEWR-770 TEM-камера от 960 МГц до 1,6 ГГц (внутренние размеры 195,6 на 97,8 мм.)
SEWR-430 TEM-камера от 1,6 ГГц до 2,6 ГГц (внутренние размеры 109,2 на 54,6 мм.)
SEWR-284 TEM-камера от 2,6 ГГц до 3,95 ГГц (внутренние размеры 72,1 на 34 мм.)
SEWR-187 TEM-камера от 3,95 ГГц до 5,85 ГГц (внутренние размеры 47,6 на 22,1 мм.)
SEWR-159 TEM-камера от 4,9 ГГц до 7,05 ГГц (внутренние размеры 40,4 на 20,2 мм.)
SEWR-137 TEM-камера от 5,85 ГГц до 8,2 ГГц (внутренние размеры 34,9 на 15,8 мм.)
SEWR-90 TEM-камера от 8,2 ГГц до 12,4 ГГц (внутренние размеры 22,9 на 10,2 мм.)
SEWR-62 TEM-камера от 12,4 ГГц до 18 ГГц (внутренние размеры 15,8 на 7,9 мм.)
SEWR-42 TEM-камера от 18 ГГц до 26,5 ГГц (внутренние размеры 10,7 на 4,3 мм.)
SEWR-28 TEM-камера от 26,5 ГГц до 40 ГГц (внутренние размеры 7,1 на 3,6 мм.)
SEWR-19 TEM-камера от 40 ГГц до 60 ГГц (внутренние размеры 4,8 на 2,3 мм.)
SEWR-12 TEM-камера от 60 ГГц до 90 ГГц (внутренние размеры 3,1 на 1,6 мм.)
плюс дополнительно:  
DMP-12 Программное обеспечение для управления векторным анализатором и расчёта эффективности экранирования материалов в диапазоне от 1 ГГц до 40 ГГц
DMP-13 Программное обеспечение для управления векторным анализатором и расчёта эффективности экранирования материалов в диапазоне от 40 ГГц до 90 ГГц
GP-01 Кабель GPIB для подключения векторного анализатора к компьютеру

 

На частотах до 40 ГГц необходимо использовать программное обеспечение DMP-12 и подходящий по частотному диапазону векторный анализатор электрических цепей из серии Anritsu MS46122A. На частотах более 40 ГГц необходимо использовать программное обеспечение DMP-13 и подходящий по частотному диапазону векторный анализатор электрических цепей из топовой серии Anritsu MS4640B VectorStar.

 

Дополнительная информация по этой теме

В этой статье мы предложили три готовых комплекта оборудования для измерения эффективности экранирования плёночных материалов в очень широком диапазоне частот (от 10 кГц до 90 ГГц). Предлагаемое оборудование и методики измерений основаны на стандартах ASTM D4935, ASTM ES7, а также их расширениях и модификациях.

Измерение параметров материалов - это обширная и достаточно сложная тема, которая требует от персонала специальных знаний и навыков. Комплект необходимого для этого оборудования напрямую зависит от вида тестируемого материала, интересующего частотного диапазона и параметров, которые необходимо измерять.

Чтобы сэкономит время по выбору необходимых Вам приборов и вспомогательных аксессуаров, просто позвоните нам или напишите нам по E-mail и мы подберём оптимальный комплект оборудования, а также проконсультируем по техническим аспектам его применения. Кроме того, рекомендуем ознакомиться с общей теорией векторного анализа электрических цепей и теорией анализа радиочастотного спектра.

 

Поделиться в соцсетях:

 

Также смотрите:

Перейти в раздел "Векторные анализаторы электрических цепей" Векторные анализаторы электрических цепей
Перейти в раздел "Анализаторы спектра и сигналов" Анализаторы спектра и сигналов
Перейти в раздел "Генераторы сигналов СВЧ, векторные генераторы" Генераторы сигналов СВЧ, векторные генераторы
Перейти в раздел "СВЧ ваттметры и вольтметры" СВЧ ваттметры и вольтметры
Перейти в раздел "Антенны измерительные и пробники электромагнитного поля" Антенны измерительные и пробники электромагнитного поля
Перейти в раздел "СВЧ аксессуары" СВЧ аксессуары
Перейти в раздел "СВЧ измерения, мобильная связь и радиомониторинг - приборы, производители, технологии" СВЧ измерения, мобильная связь и радиомониторинг - приборы, производители, технологии
Перейти в раздел "Технологии и решения" Технологии и решения
Перейти в раздел "Контрольно-измерительные приборы (все категории)" Контрольно-измерительные приборы (все категории)
СВЧ измерения, мобильная связь и радиомониторинг
Анализаторы спектра
Векторные анализаторы цепей
Генераторы высокочастотные
Ваттметры и датчики СВЧ
Мобильная связь
Анализаторы АФУ (КСВ)
Радиомониторинг
ЭМС и ЭМП
Телерадиовещание
Портативные СВЧ приборы
Антенны измерительные
СВЧ аксессуары
Полный перечень...
Волоконно-оптические
линии связи (ВОЛС)
Сварочные аппараты ВОЛС
Оптические рефлектометры
Модульные платформы
Полный перечень...
Анализаторы протоколов телекоммуникаций (T&D)
Модульные платформы
Анализаторы Ethernet / IP
Анализаторы OTN / ROADM
Полный перечень...
Приборы для лаборатории
и промышленности
Осциллографы и пробники
Лабораторные блоки питания
Лабораторные мультиметры
Полный перечень...
Производители оборудования (брэнды)
Anritsu
Tektronix
Aaronia
Schwarzbeck
Rohde & Schwarz
Agilent
Advantest
LP Technologies
Все производители...
Технологии и решения
Тестирование GSM
Тестирование CDMA
Тестирование WiMAX
Тестирование NMT
Все разделы...
Услуги
Сервисный центр
Техническая поддержка
Поиск и подбор оборудования
Сертифицированное обучение
Проведение измерений
Монтаж и сварка ВОЛС
Полезная информация
Анонсы и новинки
Выставки и мероприятия
Партнерская программа
Карта сайта
О компании
Контакты

Если Вы не нашли интересующее Вас оборудование, обращайтесь к нам и наши специалисты сами проведут поиск, подберут аналоги и проконсультируют по вариантам комплектации. При подборе будут учтены все Ваши требования к точности, надежности и стоимости.

Связывайтесь с нами по телефонам: +38 (044) 338-11-77, (097) 650-11-77, (095) 650-11-77, (093) 650-11-77 или по E-mail: info@tehencom.com
Copyright © 2004 - 2019 Торгово-производственная фирма ООО "Техэнком"www.tehencom.com