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TEM小室

TEM小室

简要描述:

TEM小室(横电磁波小室)是国外近年来发展的一种新型电磁屏蔽和电磁兼容设备。它是由美国国家标准局于1974年首先提出的用于EMC测试的同轴波导装置,与其它EMC测试场地相比,具有成本低、使用简便、场分布均匀、屏蔽性能好等特点。它除可作电磁场计量标准外还广泛用作检测各种电子设备,近年来在印刷电路板(PCB)、集成电路(IEC)、BP机、移动通信手机等小型设备的辐射发射试验中的应用较为普遍。

更新时间:2019-10-17

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 随着电磁兼容(EMC)检测技术的发展和提高,人们正针对不同的电子电器产品寻求更为简单便捷的检测方法,尤其对于小型的电子产品,如:电动玩具、集成电路(PBC板)、汽车电子零部件等。由于开阔场、屏蔽室和电波暗室的诸多缺点和不足,1974年美国国家标准局(NBS)的专家首先系统地描述了横电磁波传输小室,简称TEM小室( Transverse  Electromagnetic  Transmission  Cell)。其外形为上下两个对称梯形。横电磁波传输小室具有结构简单、制造成本低、检测方法简便等优点,其主要缺点是可用频率上限与可用空间存在矛盾。标准TEM小室的测量尺寸大约限定在设计的最小工作波长的四分之一范围,但对于小尺寸的被测件,可以满足测试的要求和技术指标。

  • 参照标准
  • YD/T 1690.2-2007 《中华人民共和国通信行业标准》–电信设备内部电磁发射诊断技术要求和测量方法(150KHz~1GHz)  第2部分:辐射发射测量TEM小室和宽带TEM小室方法
  • IEC 61967-2(2005-09)《集成电路-电磁骚扰的测试方法(150KHz~1GHz)第2部分:辐射骚扰测量——TEM小室和宽带TEM小室法》
  • DINEN61000-4-20-2011 《电磁兼容性(EMC)-第4-20部分:试验和测量方法.横向电磁(TEM)波导的辐射和干扰试验》
  • IEC 61000-4-20-2010 《TEM室测试方法》
  • GB/T 17626.20-2014 《电磁兼容、试验和测量技术》横电磁波(TEM)波导中的发射和抗扰度试验
  • GJB151B-2013 《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求与测量》-RS105瞬态电磁场辐射敏感度
  • ISO 11452-3/SAE J1113-24 《道路车辆用窄带发射的电磁能量进行电子干扰部件试验方法》-TEM小室法
  • IEEE 1309-2013 《频率为9KHz~40GHz的电磁场传感器和探头(天线除外)的校准》
  • JJG 561-88 /JJG 562-88《中华人民共和国国家计量检定规程》
  • TEM小室结构特点

  标准TEM小室经常称之为CRAWFORD室(参见图1)。它是一个矩形双导体传输线结构。被测件EUT被安置在它的中隔板(一般称为芯板)。TEM室的导体两端被削制成锥形。传输线是闭合的,虽然它没有对称轴,但经常被称之为同轴的。TEM小室有一个输入测量端口和一个输出测量端口,它的锥形端经过中段的过渡与50Ω端口同轴连接器相匹配。TEM小室有一个自由场所产生的高阶的模所决定的有限带宽。在铭感度/抗扰度试验中,EUT的最大高度不仅限制了场均匀度,而且还改变了EUT对室的耦合方式。在一个TEM小室中可以用来进行抗扰度试验的近似最大容积是:1/3乘以中隔板(芯板)和上部表面的距离后的积再与1/3乘以TEM室宽度的积相乘,而且这个结果几乎还可以推至1/2乘以1/2。在一个典型的TEM小室中,它仍可能保持并获得一个±1dB的场均匀度。

  • TEM小室测试方法

  TEM小室提供了针对EUT的抗扰度或者辐射发射的宽带测量方法。TEM小室不像传统天线具有带宽、非线性相位、方向性以及极化方向等固有的限制。TEM(横电磁波)小室是经过扩展的传输线,其中传播来自外部或者内部源的横电磁波。这种波由彼此正交的电场(E)和磁场(H)构成,波平面与其在小室或者传输线的传播方向垂直。这种场是模拟自由空间中阻抗为377Ω时的平面场。TEM模式没有低端截止频率。这样小室可以按照预期工作在尽可能低的频率下。TEM模式同时具有线性化相位和恒定的幅度(表征为频率的函数)。这样就可以使用小室来产生或者检测已知的场密度。小室的高端截止频率取决于测试信号在小室内因为谐振以及多次模而产生的失真。这种影响是小室的物理尺寸和形状的函数。

  TEM小室具有一定的尺寸和形状,输入、输出馈入点均阻抗匹配,其VSWR在额定范围内小于1.5。通过论证可以得到小室在很窄的频率范围内具有很高的VSWR,从而产生初次谐振。其高VSWR是由于小室具有很高的品质因数Q。如果小室经过验证可以在其最大频率上产生场,那么该小室也适用于在该频率下进行发射测量。

  1. TEM小室辐射抗扰度测试

  TEM类型的小室是为了进行辐射敏感度的试验,同时成本上又较为经济的基础上发展起来的。TEM小室法辐射抗扰度测试示意图如图2。

  TEM小室的输入端接信号源和功率放大器,另一端接50Ω的匹配负载,在TEM小室内腔就可以形成高强度的电磁场,适合用来进行电磁抗扰度的测试。同时,在小室的接口板处还可接出监测设备,用于实时监测被测件EUT的工作状态。采用TEM小室法进行辐射抗扰度测试,在其频率范围试验水平可高度400V/m。

  TEM小室在内部导体(芯板)和外壳(接地平板)之间产生均匀场强,TEM小室内电场强度计算公式为:

P=(E*D)2/Z

式中:

E=电场强度,单位:V/m

P=输入TEM小室的功率,单位:W

Z=TEM小室的阻抗,单位:50Ω

D(d)=芯板与接地平板之间的距离,单位: m

图3  TEM小室结构尺寸说明

  1. TEM小室辐射骚扰测试

  现在TEM小室也可以用来测量来自被测件EUT或集成电路PCB的辐射发射,源于被测件EUT的发射场通过小室的发射模进行耦合,并以此在室的一个端口耦合到一个电压。小室的外导体顶端有一个方形开口用于安装测试电路板。其中,集成电路的一侧安装在小室内侧,互连线和外围电路的一侧向外。这样做使测到的辐射发射主要来源于被测的IC芯片。受测芯片产生的高频电流在互连导线上流动,那些焊接引脚、封装连线就充当了辐射发射天线。当测试频率低于TEM小室的一阶高次模频率时,只有主模TEM模传输,此时TEM小室端口的测试电压与骚扰源的发射大小有较好的定量关系,因此,可用此电压值来评定集成电路芯片的辐射发射大小。用作辐射骚扰测试的TEM小室需具有跟IC测试板相匹配的接入端口。TEM小室法辐射骚扰测试示意图如图4。

  用TEM小室进行辐射骚扰测量的优点:由于它是在一个屏蔽室进行的,因此把可能感应到的环境电压降到了极低的水平,一般地讲也就是测量设备的本地噪声。

  • 技术参数 

型号命名说明:FF-T□□A

A:芯板将内部空间11分区;B:芯板将内部空间12分区;

□□:为TEM小室内部空间尺寸,单位为cm;

T:TEM小室缩写;

FF:武汉弗凡科技简称;

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