Решение AnaPico измерения экранирования

Введение

Экранированные помещения требуются всё чаще для проведения измерений или испытаний, для защиты людей от электромагнитного излучения, для защиты информации. В зависимости от задачи разнятся требования к помещениям, методы экранирования, применяемые материалы и методы тестирования.

В данной статье мы рассмотрим проверку экранирования в частотах от килогерц до десятков гигагерц по электрическому и магнитному полям. Это актуально для радиочастотных экранированных камер, камер для антенных измерений и испытаний на электромагнитную совместимость, а также для экранирования помещений с МРТ.

За основу по нормативной базе возьмём ГОСТ 30373-95 (также известный как ГОСТ Р 50414-92), в нём дана как теоретическая основа, так и методика проведения испытаний. Можно применять и любые другие стандарты, главное – понимать физику процесса чтобы избежать серьёзных ошибок.

Предварительно желательно оценить максимальную эффективность экранирования, которую можно будет установить. Для этого ГОСТ приводит сложную на первый взгляд формулу определения мощности генератора в зависимости от предположительной эффективности экранирования.

На практике можно исходить из того, что при выходной мощности генератора 15 дБм и чувствительности анализатора -130 дБ уже можно замерять эффективность экранирования от 100 дБ во всём диапазоне частот (с 9 кГц до ГГц). Это означает, что при выборе оборудования характеристики отходят на второй план, а на первый выходит удобство использования.

Таким образом эффективность экранирования можно вычислить без сложных формул, проведя два измерения с приёмной и передающей антенной установленными расстоянии друг от друга. Первое измерение проводится без экрана, для второго передающая антенна ставится вне экранированного помещения, а принимающая внутри. Разность показаний анализатора при этих измерениях (выраженная в дБм) и даст искомую эффективность экранирования.

Одну формулу применять всё же необходимо, это формула вычисления границы дальней зоны (ДЗ) для антенны на определённой частоте. Дальняя зона – граница, за которой напряженность электрического поля (в дБ) падает линейно пропорционально расстоянию. Это означает, что формально антенны должны быть удалены друг от друга на расстояние не ниже удвоенного расстояния до границы ДЗ, иначе проведённые измерения не корректны. На практике соблюдение этого правила не всегда возможно, особенно если стены экранированного помещения расположены близко к несущим конструкциям (скажем, потолок экранированной камеры на минимальном расстоянии от потолка помещения).

В формуле D – максимальные размеры антенны, а λ – длина волны для данной частоты.

Оборудование для измерения эффективности экранирования и критерии подбора.

При выборе генератора есть несколько важных параметров

Наличие описания типа (внесение в государственный реестр средств измерения) может быть необходимо в зависимости от того, с какой целью проводятся измерения. Если планируется аттестация экранированных помещений, то необходимо, чтобы прибор был внесён в реестр.

Выходная мощность. Чем выше выходная мощность генератора, тем удобней с ним работать. Дело не только в том, какую эффективность экранирования можно будет установить. Зачастую бывает необходимо поменять местами приёмную и передающую антенну в случае, если существует сильная внешняя помеха рядом с экранированным помещением. Также это позволит увеличить расстояние между антеннами или работать при повреждении одного из кабелей. Система с запасом по мощности всегда более надёжна и важно не ограничиваться достаточной расчетной мощностью.

Мобильность. Важный параметр, когда идёт речь о десятках измерений в разных местах. Длинные кабели могут быть повреждены и вносят больше потери, поэтому генератор приходится постоянно перемещать. Компактный и легкий прибор с автономным питанием облегчит проведение испытаний.

Простота. Каждое испытание подразумевает десятки измерений, необходимо постоянно перестраивать рабочую частоту. Чем проще это делается, тем меньше затрачивается времени.

При выборе анализатора спектра важны следующие параметры

Описание типа. Аналогично генератору.

Чувствительность. Как и выходная мощность генератора, позволяет расширить измеряемый диапазон и общую надёжность системы.

Быстродействие и удобство. Как правило, анализатор находится внутри камеры и его не приходится часто перемещать. Поэтому мобильность отходит на второй план и важной становится скорость работы с прибором, возможность быстро перестраиваться по сетке частот, автоматизировать процесс измерений.

При выборе приемной и передающей антенн важны

Описание типа. А также поверка совместно с антенным кабелем.

Максимальный габарит антенны. Чем меньше антенна, тем меньше допустимое расстояние до экрана. Часто физически нет возможности промерить экранирование в узком зазоре между экраном и стеной или потолком. Небольшие антенны позволят проводить испытания без отступлений от правил.

Коэффициент усиления. Работает аналогично выходной мощности генератора и чувствительности анализатора. Антенна может дополнительно усилить передаваемый сигнал и расширить диапазон измерения, а также повысить надежность всего комплекта оборудования.

Широкополосность. Чем шире захватываемая антенной полоса, тем меньше антенн понадобится для полного цикла измерений. На практике количество антенн сводится к 2-3 в зависимости от требуемого диапазона. При необходимости внесения антенн в реестр СИ выбор ещё сужается.

Также необходимо подобрать антенные штативы или мачты, которые позволят без лишних усилий регулировать высоту передающей и принимающей антенн. В идеале штативы должны иметь градуировку установки высоты, позволять просто менять поляризацию антенны, надежно фиксироваться и легко перемещаться.

При подборе антенных кабелей необходимо выбрать баланс между надежностью и малыми потерями. Хорошо дополнительно армировать кабели во избежание повреждения, вполне вероятного при десятках перемещений антенн их замены.

Предложение от AnaPico

Синтезатор частоты RFS40 идеально подходит для задач измерения экранирования, это сочетание широкого диапазона частот от 8 кГц до 43.5 ГГц, быстрой перестройки частоты 500 мкс, компактного дизайна с возможностью работать без сети питания и высокой мощности. Сенсорный интуитивно- понятный интерфейс позволяет работать с прибором эргономично и без временных затрат. Наличие оборудования в Госреестре СИ снимает вопросы единства измерения.

Зачастую высокая выходная мощность, особенно на частотах 40 ГГц была прерогатива приборов Hi-End класса, в результате пользователь переплачивал за ненужные ему характеристики, не имея портативного решения.

Прибор может работать от внешнего аккумулятора и весит всего 2.5 кг что позволяет проводить испытания без сети питания и без необходимости переносить тяжелое оборудование. Видео с примером работы от внешнего аккумулятора представлено ниже:

Для работы в полевых условиях в том числе для выездных работ по измерению экранирования у AnaPico есть две опции

1. BAG сумка для переноса прибора
2. EB- кабель питания для подключения синтезатора RFS40 к powebank (аккумулятору) с разъёмом K2.