用于电子测试的电波暗室

 

无电磁波的电波暗室（图 1）是一个屏蔽室，旨在为测试电子产品提供理想的环境。消声意味着没有回声——或无反射。这些腔室用于合规性测试。电波暗室的表面衬有碳基吸波材料（图 2）和铁氧体瓦片，以消除电磁辐射、辐射和反射。隔离外部干扰使设计工程师能够准确地测试雷达系统、天线、传感器等设备和电子元件。在消声室中，设计人员还可以进行范围广泛的测试和测量，例如认证实验室经常进行的热噪声和军用规格测试。

图 1：Connected Development 的无线 (OTA) 预兼容暗室用于天线、无线电、OTA 和 RF 测试。（来源：互联发展）

图 2：腔室内部衬有导电碳涂层材料，旨在使腔室受到屏蔽和消声，这意味着它旨在防止信号在腔室内回声或反射或从外部进入 –从而扭曲射频测量。（来源：互联发展）

电子设备认证要求

监管和运营商要求通常需要在 RF 和电波暗室中进行测试。任何电子设备（无论是无线的还是有线的）都必须满足特定的政府法规，要求因应用和地理位置而异。此外，几乎所有产品都需要满足政府对无意排放的要求。设备在认可的认证实验室进行消声室或半消声室测试以获得认证或完成符合性声明。规范可能会要求开放区域测试站点 (OATS) 进行测试，但允许使用其他校准室作为替代方案。在这些情况下，由于消声室提供的受控环境，最好进行消声室测试而不是使用 OATS 站点。

在美国，联邦通信委员会 (FCC) 要求产品如果包含 9kHz 或更高频率的时钟，则必须满足 FCC 第 15B 部分的要求，除非获得豁免（标题 47，第 15.05 部分数字设备，15.101）。如果产品包括发射器，则需要根据设备运行的频谱以及与产品类型相关的其他因素进行额外的无线电测试。

对于在欧洲销售，市场要求产品上有 CE 标志。部分要求包含 EMC 指令或无线电设备指令 (RED)，其中包含无意发射、频谱效率和抗扰度要求。

什么是消声室？

电波暗室屏蔽了外部干扰，为电子测试提供了一个受控的环境。以下是在电波暗室中进行的关键测试：

射频/天线性能测试：在电波暗室中进行的一项关键测试是射频/天线性能测试。RF 性能至关重要，评估与最终认证相关。电波暗室可以测量发射机性能，设计人员可以决定是否需要调整任何天线电路匹配或是否需要更换天线。支持的测试类型包括针对 LoRa ®、Wi-Fi、GPS 和BLUETOOTH ®等未许可无线电领域以及蜂窝等许可领域的设备的 RF 测试和 RF 性能。

无源天线方向图测试：消声室支持用于设计、匹配或微调天线的无源天线方向图测试。在设计阶段测试天线的性能很重要，在未经许可的认证模块中，天线增益受到认证模块制造商的限制或政府机构针对无线电类型和服务提出的限制的限制。如果天线作为迹线天线设计到 PCB 中，电波暗室测试可以深入了解设计的增益和效率。

PTCRB/CTIA OTA 测试：在美国，蜂窝设备通常需要获得批准才能满足 AT&T 和 Verizon 等运营商设定的 OTA 和辐射杂散 (RSE) 要求。OTA 测试方法由 PTCRB、CTIA 等认证程序或蜂窝运营商本身决定。

其他性能或质量测试：可以在电波暗室中进行的其他测试包括：

在整个开发周期中进行预一致性测试，以避免在提交最终认证时出现代价高昂的返工和冗余

无意辐射测量测试

发射机谐波的 RSE 测试

OTA天线测试

CE 免疫测试

消声室是如何构建的？

从小型固定式暗室到坚固耐用的军用级暗室，电波暗室有许多不同的形状和大小。设备的大小和重量以及要研究的频率有助于确定所需腔室的大小和类型（即，测量汽车与手机）。内部转盘需要能够承受设备的重量并自由旋转。设备和天线之间的距离需要足够大，才能测量到所需的最低频率。消声室通常衬有碳基吸波材料或铁氧体磁砖，采用两种方式之一构建——完全消声或半消声：

全电波暗室

全电波暗室（图 3）在所有表面（包括地板）上都有吸波材料、铁氧体材料或两者兼而有之。目标是吸收所有能量，让测试天线仅测量在被测产品的直线上看到的能量。全电波暗室用于测试发射、抗扰度、天线方向图以及发射机和接收机测试——包括 OTA。

图 3：显示吸收材料在完全消声室中放置的图表。（来源：互联发展）

半消声室

半消声室（图 4）在墙壁和天花板上有吸音材料、铁氧体材料或两者都有。对于某些测试区域，吸波材料放置在测试天线和被测产品之间，但并非所有表面都存在。半电波暗室用于发射抗扰度测试。

图 4：显示吸波材料在半消声室中放置的示意图。（来源：互联发展）

结论

为确保最佳性能并符合政府法规，电子产品必须经过全面测试。电波暗室提供了一种进行可重复射频测量并消除反射和外部干扰的方法。未经许可和许可的无线电都支持测试。电波暗室测试提供了对设备性能的详细洞察。它确保设备的天线性能满足设备的需求，解决政府合规性问题，并协助解决设计修改问题。

Darin Hatcher 是 Connected Development 的一名认证经理，之前曾担任无线电特性和监管工程师。Darin 专注于无线电接入堆栈、无线电特性、FCC 和 3GPP 类型批准。他的专业知识涵盖蜂窝（5G、4G，包括 Cat-M 和 NB-IoT、3G 和 2G）、Wi-Fi、蓝牙、GPS 和 LoRa ®的物联网 M2M 领域。在他目前的职位上，Darin 负责监督政府法规（FCC、ISED、CE）和运营商要求（OTA、PTCRB、CTIA、AT&T、Verizon 等）的认证过程和测试。

审核编辑 黄宇