李洋

中船第九設(shè)計(jì)研究院工程有限公司 上海 200090

1 電波暗室的基本定義、分類及應(yīng)用

1.1 電波暗室

電磁屏蔽室是一個(gè)由低電阻金屬材料圍合而成的封閉體，電波暗室為電磁屏蔽室中的一種類型，主要由屏蔽殼體和吸波材料組成[1]。通常情況下，屏蔽殼體采用鍍鋅鋼板為材料，通過焊接或拼接的方式進(jìn)行組裝。吸波材料為復(fù)合吸波材料，由單層鐵氧體片和錐形含碳海綿吸波材料構(gòu)成，且為難燃材料。

1.2 電波暗室的分類

電波暗室按種類可分為：全電波暗室、半電波暗室和改進(jìn)型半電波暗室。電波暗室一般均包括屏蔽外殼、外殼內(nèi)壁上的吸波材料層、暗室屏蔽大門、安裝在內(nèi)部的被測(cè)設(shè)備的轉(zhuǎn)臺(tái)、天線支架系統(tǒng)、通風(fēng)照明設(shè)備、濾波器、接地系統(tǒng)、安全及電氣裝置等。不同類型的暗室中測(cè)試的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目也有所不同。

1.3 電波暗室的應(yīng)用

1.3.1 天線測(cè)試電波暗室。天線測(cè)試電波暗室模擬的是自由空間電磁環(huán)境，按標(biāo)準(zhǔn)要求一般設(shè)計(jì)為全電波暗室。電波暗室內(nèi)部六個(gè)面上都要粘貼吸波材料，相比于其他區(qū)域，在主反射區(qū)需要粘貼性能更佳的吸波材料。

1.3.2 電磁兼容測(cè)試暗室。電磁兼容測(cè)試電波暗室主要替代開闊場(chǎng)，是進(jìn)行電磁兼容測(cè)試的場(chǎng)所，按標(biāo)準(zhǔn)要求一般設(shè)計(jì)為半電波暗室。暗室除地面外其他五面粘貼吸波材料，地面為反射金屬板。其特點(diǎn)是頻率范圍寬，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)一般規(guī)定頻率范圍為30MHz～1GHz，目前大多都做到30MHz～18GHz。

2 電波暗室工程與土建工程的相互交接關(guān)系

2.1 基本原則

電波暗室工程的建設(shè)除主體屏蔽暗室建設(shè)外，還應(yīng)包括配合實(shí)驗(yàn)測(cè)試的配套設(shè)施建設(shè)和土建工程的結(jié)構(gòu)支撐建設(shè)。

電波暗室工程與所在項(xiàng)目土建工程的界面劃分，應(yīng)以暗室自身結(jié)構(gòu)外表面分界，界線內(nèi)為暗室工程，界線外應(yīng)為土建工程。暗室工程的設(shè)計(jì)施工招標(biāo)應(yīng)獨(dú)立于土建工程開展，由專業(yè)廠家深化設(shè)計(jì)。

2.2 與結(jié)構(gòu)工程的交接關(guān)系

針對(duì)設(shè)置在主體建筑內(nèi)部的電波暗室，土建地坪應(yīng)充分考慮暗室本身的荷載，并根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)工藝預(yù)留完成地下管溝。針對(duì)需要主體結(jié)構(gòu)輔助支撐的電波暗室，土建結(jié)構(gòu)應(yīng)充分考慮結(jié)構(gòu)支撐荷載，并復(fù)核主體建筑梁、柱與暗室結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的拉結(jié)方案。

2.3 與機(jī)電工程的交接關(guān)系

電氣設(shè)計(jì)需根據(jù)使用需求充分考慮需要用到的供電最大負(fù)荷，避免配電柜的供電容量不能滿足后期的使用要求。

由于土建建設(shè)和暗室建設(shè)不同步，一般暗室內(nèi)部的空調(diào)系統(tǒng)由暗室供應(yīng)商去實(shí)施，暗室外部空間的空調(diào)系統(tǒng)由土建施工單位去實(shí)施，所以在建設(shè)暗室區(qū)域附近應(yīng)預(yù)留相應(yīng)的空調(diào)配電柜。

3 電波暗室工程建筑設(shè)計(jì)的基本原則

3.1 電波暗室工程總體設(shè)計(jì)的基本原則

3.1.1 電波暗室的建設(shè)對(duì)地坪的平整度有較高的要求，一般平整度≤5mm/5m，且對(duì)地面的震動(dòng)有嚴(yán)格的限值。地坪平整度和地坪強(qiáng)度均對(duì)暗室屏蔽效能好壞有較大影響。工程選址應(yīng)選在地質(zhì)條件較好的區(qū)域并遠(yuǎn)離場(chǎng)地內(nèi)的強(qiáng)振源設(shè)施。

3.1.2 測(cè)試、實(shí)驗(yàn)用電波暗室應(yīng)遠(yuǎn)離工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療射頻設(shè)備，之間的直線距離不應(yīng)小于50m。

3.2 電波暗室工程單體設(shè)計(jì)的基本原則

3.2.1 為了防止向外輻射電磁波，規(guī)模較大的電波暗室宜設(shè)在建筑物的一層或地下層。

3.2.2 電波暗室在建筑內(nèi)部所在區(qū)域應(yīng)保證相對(duì)完整和獨(dú)立。

3.2.3 電波暗室應(yīng)遠(yuǎn)離建筑內(nèi)其他高功率輻射源的設(shè)施。

3.2.4 電波暗室應(yīng)避開建筑的抗震縫、伸縮縫、沉降縫，不宜與潮濕房間相鄰。

3.2.5 防微振要求嚴(yán)格的電波暗室，在建筑內(nèi)不應(yīng)有強(qiáng)振源設(shè)施。

3.2.6 電波暗室工程配套的公用工程，應(yīng)是利于各系統(tǒng)安全可靠操作運(yùn)行和動(dòng)力輸送的獨(dú)立系統(tǒng)。

3.2.7 公用工程所有管道不應(yīng)穿越暗室內(nèi)部空間。

4 電波暗室的基本組成

電波暗室一般由如下幾部分組成：屏蔽外殼、吸波材料、通風(fēng)波導(dǎo)窗、屏蔽門、強(qiáng)弱電濾波器和接地系統(tǒng)。

4.1 屏蔽外殼

屏蔽殼體主要由六個(gè)面的屏蔽材料和支撐鋼龍骨組成。暗室的屏蔽效果與其屏蔽外殼所用的材料密切相關(guān)。支撐鋼龍骨能對(duì)屏蔽殼體的側(cè)面和頂面進(jìn)行有效的支撐。由于地面存在潮氣，可能會(huì)導(dǎo)致底面金屬板的腐蝕，一般采用雙層雙向木板作為絕緣墊塊將暗室主體支起，從而不直接與地面接觸。

4.2 吸波材料

電波暗室使用的吸波材料主要有長(zhǎng)尖劈吸波材料和復(fù)合吸波材料兩種。長(zhǎng)尖劈吸波材料適用于尺寸較大的電波暗室工程，而使用復(fù)合吸波材料建設(shè)的電波暗室的尺寸會(huì)相對(duì)較小。

4.3 通風(fēng)波導(dǎo)窗

為了電波暗室內(nèi)部保持空氣的流通，還需要在屏蔽殼體上設(shè)置通風(fēng)波導(dǎo)窗。通風(fēng)波導(dǎo)窗設(shè)計(jì)效能指標(biāo)應(yīng)不低于電波暗室的屏蔽效能，常見的通風(fēng)波導(dǎo)窗的尺寸為300mm×300mm×5mm或者600mm×600mm×5mm。

4.4 屏蔽門

屏蔽門主要用于被測(cè)設(shè)備的運(yùn)輸和工作人員的進(jìn)出，是暗室里唯一可動(dòng)的部分。屏蔽門是暗室中較為薄弱的部件，屏蔽門的可靠性和實(shí)用性也直接影響到暗室整體的屏蔽性能。

4.5 強(qiáng)弱電濾波器

常用強(qiáng)弱電濾波器有電源濾波器、信號(hào)濾波器、煙感濾波器、溫感濾波器等。根據(jù)各類強(qiáng)弱電信號(hào)種類及作用，分別選用與屏蔽室屏蔽效能相適宜的濾波器，濾波器應(yīng)集中安裝，以方便后期維護(hù)和保養(yǎng)。

4.6 接地系統(tǒng)

接地的目的主要是防止電磁干擾，消除公共阻抗的耦合，同時(shí)保證人身和設(shè)備的安全[2]。

5 電波暗室的空間尺寸與建筑形體之間的關(guān)系

5.1 電波暗室的平面尺寸

電波暗室的功能與其造型、吸波材料選用有關(guān)。根據(jù)功能的要求，暗室平面有矩形、正方形、錐形、橢圓形、縱橫隔板形或者以上各形的組合型等等。目前國(guó)內(nèi)外大部分電波暗室平面多為矩形。標(biāo)準(zhǔn)“3m”法、“5m”法和“10m”法半電波暗室平面都是矩形。矩形的電波暗室優(yōu)點(diǎn)是通用性好、可作雙向測(cè)量、移動(dòng)源測(cè)量；缺點(diǎn)是消耗材料多，造價(jià)貴。錐形的電波暗室優(yōu)點(diǎn)是可以有效地避免側(cè)面、頂面和地面的反射，低頻性好，消耗吸波材料比同長(zhǎng)度矩形平面暗室少；缺點(diǎn)是通用性差，只能作為單向源測(cè)量。

5.2 電波暗室的空間尺寸

電波暗室根據(jù)空間尺寸大小可分為超緊縮型預(yù)測(cè)式全波暗室、“3m”法半電波暗室、“5m”法半電波暗室、“10m”法半電波暗室和特殊定制電波暗室。

5.2.1 超緊縮型預(yù)測(cè)式全波暗室。典型屏蔽殼體外部尺寸（含自支撐鋼結(jié)構(gòu)）約為4.6m×2.5m×2.75m（h）。它主要用來進(jìn)行輻射敏感度測(cè)試。這種暗室占用空間小，造價(jià)低，在任何地方都方便拆卸和安裝。

5.2.2 “3m”法半電波暗室（轉(zhuǎn)臺(tái)Φ=2.0m）。典型屏蔽殼體外部尺寸（含自支撐鋼結(jié)構(gòu)）約為9m×6m×6m（h）。用于3m距離的輻射抗擾度測(cè)試和輻射發(fā)射的符合性測(cè)試，是目前國(guó)際上廣泛采用的EMC實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地。

5.2.3 “5m”法半電波暗室（轉(zhuǎn)臺(tái)Φ=3.0m）。典型屏蔽殼體外部尺寸（含自支撐鋼結(jié)構(gòu)）約為12m×8m×6m（h），用于3m距離的輻射抗擾度測(cè)試和3m或者5m距離的輻射發(fā)射的符合性測(cè)試?！?m”法電波暗室主要是為了解決大尺寸電子產(chǎn)品的測(cè)試需求。

5.2.4“10m”法半電波暗室（轉(zhuǎn)臺(tái)Φ=4.0m）。典型屏蔽殼體外部尺寸約為21m×13m×9m（h），用于10m或者3m距離的輻射抗擾度測(cè)試和輻射發(fā)射的符合性測(cè)試?！?0m”法半電波暗室能滿足大體積被試品的測(cè)試要求，如汽車、大型醫(yī)療設(shè)備、大型IT產(chǎn)品等，是眾多EMC測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)中理想測(cè)試場(chǎng)地。

5.3 電波暗室的空間尺寸與建筑形體之間的關(guān)系

對(duì)于設(shè)置在建筑內(nèi)部的電波暗室，主體建筑的形體空間尺度應(yīng)充分考慮到所建設(shè)暗室的外包最大尺寸，并與之相互匹配。建筑內(nèi)部需保證在電波暗室建設(shè)占用的區(qū)域內(nèi)無立柱，另外，還需要充分考慮與其配套的屏蔽室所需要占用的空間、暗室屏蔽體外部上下的支撐結(jié)構(gòu)空間、通風(fēng)管道所占用的空間高度、人員通道、檢修通道、臨時(shí)樣品存儲(chǔ)的空間等因素。

6 電波暗室工程的功能規(guī)劃布局和交通流線組織

6.1 功能規(guī)劃布局原則

針對(duì)功能單一的標(biāo)準(zhǔn)化電波暗室，例如“3m”法半電波暗室、“5m”法半電波暗室和“10m”法半電波暗室等，功能配置已相對(duì)模式化。

針對(duì)一些大型的電波暗室工程，除了主體屏蔽暗室外，還應(yīng)設(shè)置配合實(shí)驗(yàn)測(cè)試的其他功能空間，例如被試件加工及存放區(qū)、配套屏蔽室等。

6.1.1 被試件加工及存放區(qū)。緊鄰主體屏蔽暗室的外部區(qū)域應(yīng)充分考慮被試件加工及儲(chǔ)存的區(qū)域，并留出被試件進(jìn)入暗室的運(yùn)輸通道。

6.1.2 配套屏蔽室。一般會(huì)為主體屏蔽暗室配套一個(gè)測(cè)試屏蔽室，以減少測(cè)試人員活動(dòng)和測(cè)試儀器對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。

當(dāng)受試設(shè)備帶有電訊或機(jī)械負(fù)載時(shí)，往往需要在暗室外配置專用的負(fù)載屏蔽室。此外，敏感度實(shí)驗(yàn)用的功率放大器也需要配置一個(gè)功放屏蔽室。這兩個(gè)屏蔽室一般放置在對(duì)應(yīng)主體暗室轉(zhuǎn)臺(tái)位置的一側(cè)。

6.2 交通流線組織原則

6.2.1 電波暗室工程的主要貨運(yùn)出入口和主要人員出入口宜分設(shè)，避免相互干擾。

6.2.2 配套測(cè)試屏蔽室與主體屏蔽暗室宜設(shè)一道供人員出入的屏蔽門，方便測(cè)試人員對(duì)被試件和測(cè)試裝備進(jìn)行調(diào)試。

7 電波暗室工程的地面及設(shè)備基礎(chǔ)荷載要求、材料選擇和構(gòu)造做法

對(duì)于地面承重設(shè)計(jì)，一是要考慮電波暗室本身的重量；二是要考慮電波暗室建設(shè)完成后預(yù)期所要進(jìn)行測(cè)試的樣品的最大重量[3]。如果預(yù)期測(cè)試的產(chǎn)品對(duì)承重有特殊的需求應(yīng)提前與暗室供應(yīng)商溝通，以便獲得更合理的地面承重設(shè)計(jì)要求。

8 電波暗室工程的消防定性和建筑消防設(shè)計(jì)

8.1 電波暗室工程的消防定性

暗室工程中同一防火分區(qū)內(nèi)的電波暗室，如無特殊要求，火災(zāi)危險(xiǎn)性類別應(yīng)為丁類或戊類，耐火等級(jí)不應(yīng)低于二級(jí)。

8.2 電波暗室工程的建筑消防設(shè)計(jì)

8.2.1 電波暗室不應(yīng)與火災(zāi)危險(xiǎn)性類別高的其他功能區(qū)塊布局在同一個(gè)防火分區(qū)內(nèi)。

8.2.2 針對(duì)大型電波暗室工程，在暗室實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備調(diào)試階段，暗室人員出入口的屏蔽門均為敞開狀態(tài)，人員疏散按照大空間考慮，需滿足有兩個(gè)疏散方向的要求；在暗室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中，因?yàn)榘凳覂?nèi)部無人，所以無須考慮人員疏散。

8.2.3 電波暗室內(nèi)不宜設(shè)置室內(nèi)消火栓。暗室的消火栓應(yīng)設(shè)置在暗室人員出入口外側(cè)附近，每個(gè)出入口附近應(yīng)設(shè)置不少于2個(gè)消火栓，消火栓的水壓應(yīng)滿足暗室內(nèi)最不利著火點(diǎn)的充實(shí)水柱要求。

8.2.4 電波暗室為非人員經(jīng)常停留或可燃物較多的場(chǎng)所，因而不設(shè)排煙措施。

8.2.5 電波暗室應(yīng)設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及安全防范系統(tǒng)，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的保護(hù)等級(jí)不應(yīng)低于二級(jí)。

9 結(jié)束語

隨著無線技術(shù)在電子、醫(yī)療、汽車等行業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛，電波暗室工程的建設(shè)尤為重要。本文通過對(duì)電波暗室工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的歸納總結(jié)，為相關(guān)設(shè)計(jì)人員提供該類型建筑關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計(jì)指南，為打造出精品工程奠定基礎(chǔ)。