電磁屏蔽薄膜屏蔽效能的測量不確定度分析與評定

陳超嬋 祝思婷 蔡 青

（1、上海市計量測試技術研究院，上海201203 2、中國信息通信研究院，北京100191）

1 概述

30 MHz～8 GHz 的新型法蘭同軸法測試裝置是一種用于開展電磁屏蔽薄膜屏蔽效能測量的新型同軸裝置。采用同軸傳輸線原理[1-3]，文章[4]已重點研究了該裝置的研制方法，確定了裝置的框架及基本尺寸，在仿真軟件中創新性采用電容補償及電感補償原理進行優化設計，解決了裝置阻抗不匹配的問題。最終裝置的駐波比小于1.2，比較仿真和實測結果，兩者數據吻合良好。但是裝置研發成功后必須經過測量不確定評定方可用于測試電磁屏蔽薄膜的屏蔽效能。

根 據 GB/T30142-2013[5]、ASTM D4935-2018[6]、GJB 6190-2008[7]相關標準要求，法蘭同軸法裝置用于屏蔽效能測量的不確定應小于3dB。不同標準提供的測量裝置不同，不確定度的評定方法也不相同。為此，根據不確定度評定原理[8-10]，提出了30 MHz～8 GHz 的新型法蘭同軸法測試裝置的屏蔽效能測量不確定的評價方法。

2 屏蔽效能參數的測量不確定度分析與評定

2.1 測量系統的標準不確定度來源分析

30 MHz～8 GHz 的新型法蘭同軸法測試裝置屏蔽效能的測量不確定度因素很多。主要來源有以下幾個方面：測量重復性、儀器因素、測量儀器與測量夾具不匹配引起的失配誤差等主要影響因素。

設定測量重復性引起的不確定分量為 uA( yi)，與信號發生器相關的測量值的標準不確定度主要分量是u(α1),u(α2)，與頻譜分析儀相關的測量值的標準不確定度主要分量是u(α1),u(α2)。

2.2 測量重復性引入的標準不確定度分量

n——重復測量次數（n=10）。

采用30MHz-8GHz 法蘭同軸測試裝置對電磁屏蔽薄膜（表面電阻率：4Ω/cm2）進行屏蔽效能測量時，根據示意圖1 連接裝置，將信號發生器頻率置8000MHz，電平置0dBm，考察裝置測量屏蔽效能的重復性。測量10 次，所得屏蔽效能數據分別為：33.7、33.8、33.9、34.0、34.0、34.2、34.1、34.1、34.0、34.1，通過計算由重復性引入的標準不確定分量為：

2.3 標準不確定度u(α1)的評定

圖1 系統連接示意圖

2.4 標準不確定度u(α2)的評定

標準不確定度u(α2)主要來源是信號發生器與測量夾具不匹配引起的失配誤差。用阻抗分析儀測試檢測夾具輸入端口的反射系數。在（30～8000）MHz 頻率范圍內，測試反射系數，取最大的反射系數模：|Γmax|=0.42。信號源的反射系數模：|Γ|＝0.18，則擴展不確定度為U(α3)＝|20lg(1-|Γmax|||Γ)|)=0.68dB。

2.5 標準不確定度u(α1')的評定

2.6 標準不確定度u (α2')的評定

標準不確定度u (α2')主要來源是頻譜分析儀和測量夾具連接的不匹配引起的失配誤差。用阻抗分析儀測試檢測夾具輸出端口的反射系數。在（30～8000）MHz 頻率范圍內，測試反射系數，取最大的反射系數模：|Γmax|=0.08。頻譜分析儀的反射系數模：|Γ|＝0.12，則擴展不確定度為

U(α2')＝|20lg(1-|Γmax||Γ)|)=0.08dB。

3 合成標準不確定度的評定

3.1 靈敏系數

數學模型：L=α'-α

3.2 標準不確定度匯總表

輸入量的標準不確定度匯總表見表1。

?

3.3 合成標準不確定度的計算

輸入量L 合成標準不確定度：

3.4 擴展不確定度的評定

置信概率p = 95%，直接取k=2，得到擴展不確定度為：

U= kuc=2×0.6=1.2dB

4 結論

文章分析了電磁屏蔽薄膜屏蔽效能測量過程中的不確定度來源，深入研究了測量重復性、信號發生器最大允許誤差、信號發生器與測量夾具失配誤差、頻譜分析儀最大允許誤差、頻譜分析儀與測量夾具失配誤差對電磁屏蔽薄膜測量不確定評定的影響，最終計算得到擴展不確定度1.2dB，滿足標準中對電磁屏蔽效能測試裝置的要求。