混响室测试技术与解决方案

传统的半电波暗室（SAC）或者全电波暗室（FAC）分别模拟开阔场或者自由空间传播环境，被国内外标准认可，广泛应用于EMC测试中。混响室（Reverberation Chamber，RVC，标准中也称作混波室）技术采用了与传统电波暗室不同的测试思路。近年来，使用混响室替代传统电波暗室进行EMC测试的原理和方法得到了大量的研究和长足的发展。随着对被测设备特别是汽车产品的测试要求日益严苛，混响室技术也逐渐被大家所关注。

混响室工作原理

根据IEC61000-4-21（GB/T 17626.2.1）中的定义，混响室是专门设计的具有较长混波时间，以便让场尽量扩散的小室。混响室由屏蔽壳体、机械调谐器或搅拌器、天线、测试系统和控制软件组成。

图1.典型的混响室构成（GB/T 17626.21-2014）

图2. 一个实际的混响室内部组成

传统电波暗室需要铺设吸波材料，尽可能吸收电磁波并避免多次反射和多径效应，以提高场均匀性。与此相反，混响室是一个金属的屏蔽腔体，该金属腔体对于电磁波有很强的反射效用，并通过调谐器/搅拌器的转动等方式来不断改变空间内电磁场的边界条件，从而在腔体内部产生尽可能多的随机极化的电磁波信号，产生一个持续改变的电磁场分布，在整个统计周期内，形成一个空间统计均匀的、各向同性、随机极化的电磁环境，以此来模拟实际的电磁波传播环境。

图3.混响室内部电磁场分布示意

与传统电波暗室比较，混响室有以下特点：

► 工作空间不同

传统电波暗室假想一个工作平面，在该平面上具有相同极化方向的均匀场强；混响室假想一个立体的工作空间，在该空间内部电磁波是任意极化的，并通过统计得到一个均匀的场强；相比较而言，在同样的腔体内部，混响室具有更大的测试空间。

图4.混响室立体工作空间 vs. 传统暗室工作平面

► 结构不同，成本不同

传统电波暗室由屏蔽室、铁氧体、吸波材料等构成；混响室由屏蔽室、搅拌器构成，不需要敷设铁氧体和吸波材料，建设成本低。

►  产生场强不同

传统电波暗室通过吸波材料吸收大量的输入电磁波，从而避免电波反射；混响室对电磁波多次反射，对电波的使用效率高。因此，采用比较小的输入激励，混响室就能够产生更高的测试场强。

► 工作频率不同

混响室的最低工作频率（LUF）受到混响室尺寸的限制，高频则基本不受限。

►  测试时间不同

相比传统暗室，混响室测试需要更长的测试时间。  

混响室测试主要参考标准

混响室关键参数

设计参数：混响室尺寸；LUF；模式数；模式密度；Q值

使用参数：工作区间；LUF；场均匀性；G值；时间常数；ACF/CCF/CLF

混响室测试步骤

混响室测试，简单来说需要遵循以下步骤进行。

第一步：空腔体的场均匀性校准

验证混响室场均匀性满足标准要求；确定归一化电场强度；确定工作区间。该步骤在混响室建成或者进行重大改造后进行一次。

第二步：腔体最大加载系数确认

在第一步的基础上，向腔体内添加吸波材料模拟加载，以验证场均匀性。该步骤在混响室建成或者进行重大改造后进行一次。

第三步：DUT 加载预检

“快速检查”腔体性能，以确认腔体的加载小于模拟加载时的最大加载。该步骤在对不同的DUT进行测试时进行一次。

第四步：DUT测试

使用校准时记录的前向功率来进行DUT测试。

混响室测试系统

一个完整的混响室测试系统，主要由以下部分组成：

1. 混响室系统：

包括壳体、屏蔽门、搅拌桨、天线、场强探头等。

2. 与传统电波暗室的测试系统类似，混响室测试系统的测试设备主要包括如下部分：

信号源，用于产生需要的干扰信号波形

功率放大器，用于将信号源产生的信号放大到期望功率

功率计，用于监测功率放大器的前向和反向功率，以确定输入到混响室中的有效功率

发射天线，用于将干扰信号加载到混响室中

接收天线，用于监控测试过程中的场强

场强探头，用于工作区间内的场强确认

3. 测试软件，用于控制混响室以完成场地验证和自动化测试。

图5. 混响室测试系统结构组成结构示意图

罗德与施瓦茨（以下简称R&S）TS9982 EMS测试系统，可以完全满足混响室的测试需求。该系统包括混响室测试所必须的各种测试仪器、测试附件，根据国际/国内标准、或者客户自有的企业标准进行定制化设计，通过R&S Elektra测试软件进行控制，实现可重复的全自动测试流程。

混响室测试自动化软件

R&S Elektra EMC自动化测试软件完全支持混响室的测试，提供符合标准要求的、或者客户定制的测试流程，并输出测试报告。Elektra具有鲜明的特色和产品优势：

软件由R&S自主研发，支持所有测试所需的的R&S仪器设备、以及市场主流的测试附件，并可根据需要进行扩展；

既支持混响室校准，又支持完整测试流程，将校准和测试有机结合为一个整体；

测试标准中要求的所有参数；

多次校准并进行测试数据的对比；

仅需更新驱动即可适配不同的搅拌桨，兼容性强；

持续演进，很容易通过升级实现新的测试需求；

平台化软件，简单易用。

图6. 混响室测试自动化软件

R&S深耕中国市场30多年，每年为中国客户交付超百个EMC测试系统，积累了丰富的系统集成、交付和售后服务经验。多年来，R&S始终走在EMC测试领域的最前沿。今天，R&S又与合作伙伴紧密配合，适时推出先进的混响室测试整体解决方案，致力于为客户提供优质的混响室系统集成方案和交钥匙服务，满足客户不断增长的测试和认证新需求。