智能家居類產(chǎn)品測試電波暗室及屏蔽室接地設(shè)計(jì)創(chuàng)新

黃 孟 陳華文 董三碧 趙 奎 莫賢標(biāo) 李茂華

（威凱（深圳）檢測技術(shù)有限公司 深圳 518000）

前言

現(xiàn)階段，智能家居，通過實(shí)現(xiàn)家用設(shè)備有效連接，家電及照明控制、環(huán)境監(jiān)測、防盜報(bào)警、窗簾控制、三表抄送等各項(xiàng)功能均得以實(shí)現(xiàn)，將住宅高效設(shè)施設(shè)備及家庭的日程事務(wù)智能化管理系統(tǒng)有效構(gòu)建起來，賦予現(xiàn)代智能家居便捷、安全、舒適、節(jié)能環(huán)保、藝術(shù)等特性，為更好地推進(jìn)著智能家居類型產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)及應(yīng)用，對(duì)智能家居類型產(chǎn)品測試當(dāng)中電波暗室與其屏蔽室內(nèi)部接地的設(shè)計(jì)創(chuàng)新開展綜合分析較為必要。

1 簡述智能家居

智能家居，即依托于計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、網(wǎng)絡(luò)通信各項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，與關(guān)系著現(xiàn)代家庭生活各類應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)合，經(jīng)實(shí)施綜合管理，促使家庭生活能夠更具節(jié)能性、有效性、安全性、舒適性等。在一定程度上，智能家居并非僅具備著傳統(tǒng)居住功能，其還可以提供更具高效節(jié)能、安全舒適、人性化等特質(zhì)的一個(gè)生活空間，把原有被動(dòng)靜止一些家居設(shè)施設(shè)備，均積極轉(zhuǎn)變成智慧工具，實(shí)現(xiàn)信息全方位交換，促使家庭和外界實(shí)現(xiàn)更為暢通的信息交互，對(duì)人們?cè)猩罘绞狡鸬礁倪M(jìn)、優(yōu)化作用。智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能，還能提供舒適安全、高效節(jié)能、具有高度人性化的生活空間；將一批原來被動(dòng)靜止的家居設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂小爸腔邸钡墓ぞ?，提供全方位的信息交換功能，幫助家庭與外部保持信息交流暢通，優(yōu)化人們的生活方式。

2 問題現(xiàn)狀

伴隨通訊技術(shù)及人工智能化的持續(xù)發(fā)展，4G時(shí)代向著5G時(shí)代積極轉(zhuǎn)變，市場當(dāng)中多數(shù)智能家居類型產(chǎn)品，均是依托于無線通訊達(dá)到控制目的，無線通訊實(shí)際穩(wěn)定指標(biāo)所起到作用較為突出。智能家居，不僅要充分滿足于傳統(tǒng)家電各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，且需著重考慮通信質(zhì)量各項(xiàng)指標(biāo)。但由于全新領(lǐng)域當(dāng)中，針對(duì)通信質(zhì)量層面要求，業(yè)內(nèi)尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范。因而，積極建設(shè)EMC實(shí)驗(yàn)室，便于開展智能家居類型產(chǎn)品測試，購置各項(xiàng)設(shè)施設(shè)備，對(duì)于智能家居類型產(chǎn)品信令、藍(lán)牙射頻性能、WIFI各項(xiàng)指標(biāo)，實(shí)施有效檢測，今后還會(huì)逐步擴(kuò)展到對(duì)Zigbee、Lo Ra、e-MTC、NB-Io T等實(shí)現(xiàn)性能檢測，確?？沙浞譂M足于智能家居廣大用戶對(duì)于各項(xiàng)性能指標(biāo)有效評(píng)價(jià)需求[1]。對(duì)此，需注重對(duì)智能家居類型產(chǎn)品測試當(dāng)中電波暗室與其屏蔽室內(nèi)部接地層面的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

3 創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)施方案

3.1 在電波暗室層面

針對(duì)智能家居類型產(chǎn)品當(dāng)中，如信令、藍(lán)牙射頻性能、WIFI各項(xiàng)指標(biāo)測試，現(xiàn)階段屬于全新的一個(gè)領(lǐng)域。因資金投入備受限制，為達(dá)到低成本、電波暗室與屏蔽室的接地創(chuàng)新設(shè)計(jì)最優(yōu)目的，不僅要針對(duì)智能家居整套產(chǎn)品性能的測試系統(tǒng)，將采購方案有效確定下來，且需以此為基礎(chǔ)，積極擴(kuò)充及改造優(yōu)化智能家居類型產(chǎn)品的電波暗室。那么，為達(dá)到高效率及低成本開展智能家居類型產(chǎn)品的E電波暗室及其屏蔽室內(nèi)部接地的創(chuàng)新設(shè)計(jì)這一目的，將慣性思維摒棄掉，經(jīng)多次考慮分析及修訂設(shè)施設(shè)備改造優(yōu)化采購方案，提出如下針對(duì)智能家居類型產(chǎn)品測試當(dāng)中電波暗室總體建設(shè)與其屏蔽室內(nèi)部接地的創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)施方案，即對(duì)于智能家居類型產(chǎn)品領(lǐng)域測試實(shí)際所需購置各項(xiàng)硬件設(shè)施設(shè)備、軟件系統(tǒng)等，實(shí)施技術(shù)改造升級(jí)，并引入設(shè)備復(fù)用科學(xué)技術(shù)，確保該測試系統(tǒng)及CMW500的測試儀器，能夠同時(shí)滿足于智能家居類型產(chǎn)品電波暗室及屏蔽室內(nèi)的測試項(xiàng)目實(shí)際需求[2]。

對(duì)暗室一側(cè)，新建屏蔽室，依托于原有暗室設(shè)施設(shè)備，借助線纜穿過該波導(dǎo)孔，逐漸進(jìn)入至新的屏蔽室內(nèi)，借助軟件系統(tǒng)內(nèi)開關(guān)切換操作單元，實(shí)施路徑切換操作，促使暗室及屏蔽室各區(qū)域檢測操作得以完成。因呈較短的傳輸距離，信號(hào)線損得以減少，且檢測設(shè)備可實(shí)現(xiàn)有效復(fù)用，產(chǎn)能增加、設(shè)備成本得以節(jié)約。

根據(jù)應(yīng)用說明CNAS-CL01-A008,電波暗室主要有以下指標(biāo)的要求：電波暗室尺寸，屏蔽效能， 歸一化場地衰減， 場地電壓駐波比，歸一化自由空間損耗，測試平面場分布均勻性， 屏蔽效能、歸一化自由空間傳輸損耗、場地電壓駐波接地電阻。詳細(xì)請(qǐng)參考表1。

表1 電波暗室執(zhí)行要求

至少應(yīng)當(dāng)每間隔3～5年對(duì)于歸一化場地的衰減情況，實(shí)施測量驗(yàn)證，確保歸一化場地實(shí)際衰減情況可滿足于±4 dB場地的可接受基本原則；屏蔽室內(nèi)屏蔽效能應(yīng)當(dāng)至少每間隔3～5年實(shí)施測量驗(yàn)證。

3.2 在屏蔽室總體接地層面

因智能家居類型產(chǎn)品測試當(dāng)中EMC實(shí)驗(yàn)室總體建設(shè)方案具體落實(shí)過程當(dāng)中，存在著較多難點(diǎn)，如電力和照明系統(tǒng)改造優(yōu)化、屏蔽室內(nèi)部空間設(shè)備未設(shè)支撐架等等，尤其是實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部可靠接地層面設(shè)計(jì)難度高。對(duì)此，需注重對(duì)屏蔽室內(nèi)部接地的創(chuàng)新設(shè)計(jì)?？梢哉f，屏蔽室內(nèi)接地設(shè)計(jì)，也從屬智能家居類型產(chǎn)品測試當(dāng)中EMC實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)建設(shè)過程關(guān)鍵點(diǎn)。在一定程度上，接地性能優(yōu)劣與否，對(duì)檢測數(shù)據(jù)總體精準(zhǔn)可靠性有著直接影響。那么，為確保屏蔽室達(dá)到良好接地效果，便需對(duì)屏蔽室內(nèi)實(shí)行單獨(dú)的接地排，且和暗室內(nèi)接地實(shí)行物理界的有效分離設(shè)計(jì)，防止高頻信號(hào)因互耦現(xiàn)象出現(xiàn)，致使其不確定度增加。但因?qū)嶒?yàn)室整個(gè)場地比較有限，與設(shè)備接地鋪設(shè)常規(guī)方法不符，通常要求地極至少應(yīng)當(dāng)達(dá)到4個(gè)，地極間距為3 m。而有限空間范圍，若實(shí)施敷設(shè)作業(yè)，則很難滿足現(xiàn)行工藝要求及各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，地基和周邊土壤阻抗基本上為1Ω[3]。那么，針對(duì)這一問題，經(jīng)查閱大量資料及施工建設(shè)方案，并結(jié)合以往的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，確定垂直式接地極和水平式接地板聯(lián)合接地這種創(chuàng)新設(shè)計(jì)方式，見表2。該屏蔽室的基板情況，詳見圖2。把垂直地極較深地打入至地面當(dāng)中，地極最上面位置則選定2.5 m×1 m水平的鍍鋅板予以焊接處理，詳見圖3，促使其和土壤相互間接觸面積得以擴(kuò)大。水平式鍍鋅板上部分，則捕撒鹽粒，且需將土壤濕度提高，將電阻率適當(dāng)降低，確保最終能夠與現(xiàn)行要求、標(biāo)準(zhǔn)相符，地極和周邊土壤電阻率為0.17 Ω，詳見圖4。

表2 施工建設(shè)方案分析

圖1

圖2 屏蔽室的基板圖

圖3 水平式鍍鋅板焊接作業(yè)圖

圖4 地極鋪設(shè)總平面圖

4 效果分析

智能家居類型產(chǎn)品測試所需電波暗室與其屏蔽室內(nèi)部接地的設(shè)計(jì)創(chuàng)新均完成后，能夠?yàn)樾骂I(lǐng)域當(dāng)中測試方法層面研究提供測試操作所需場所，原有設(shè)施設(shè)備的運(yùn)行壓力可得到有效緩解，電波暗室經(jīng)投放運(yùn)行一段時(shí)間之后，建設(shè)成本便可收回。以融合發(fā)展及共建共享為基本原則，可實(shí)現(xiàn)電波暗室優(yōu)良濾波性、屏蔽性、可靠性接地等功能優(yōu)勢充分發(fā)揮，且屏蔽效能、歸一化自由空間傳輸損耗、場地電壓駐波比均符合實(shí)際要求，為智能家居類型產(chǎn)品測試各項(xiàng)實(shí)踐工作提供最適宜測試操作環(huán)境，為智能家居類型產(chǎn)品測試最終結(jié)果數(shù)據(jù)提供精準(zhǔn)性及可靠性保障，對(duì)于技術(shù)質(zhì)量及產(chǎn)能持續(xù)提升較為有利。

5 結(jié)語

綜上所述，針對(duì)智能家居類型產(chǎn)品測試所需電波暗室總體設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)注重對(duì)智能家居類型產(chǎn)品領(lǐng)域測試實(shí)際所需購置各項(xiàng)硬件設(shè)施設(shè)備、軟件系統(tǒng)等，實(shí)施技術(shù)改造升級(jí)，并引入設(shè)備復(fù)用科學(xué)技術(shù)，確保該測試系統(tǒng)及CMW500的測試儀器，能夠同時(shí)滿足于智能家居類型產(chǎn)品電波暗室及屏蔽室內(nèi)的測試項(xiàng)目實(shí)際需求；針對(duì)屏蔽室內(nèi)部接地的創(chuàng)新設(shè)計(jì)層面，則需對(duì)屏蔽室內(nèi)實(shí)行單獨(dú)的接地排，且和暗室內(nèi)接地實(shí)行物理界的有效分離設(shè)計(jì)，防止高頻信號(hào)因互耦現(xiàn)象出現(xiàn)。那么，伴隨現(xiàn)代化各項(xiàng)設(shè)備及技術(shù)持續(xù)的進(jìn)步發(fā)展，今后在智能家居類型產(chǎn)品測試所需電波暗室與其屏蔽室總體接地層面上，各類設(shè)施設(shè)備安裝調(diào)試的集成化、數(shù)字化、智能化綜合水平將持續(xù)提升，有效擴(kuò)大屏蔽室作業(yè)頻率范圍，從而達(dá)到智能家居類型產(chǎn)品測試所需電波暗室與其屏蔽室內(nèi)的接地創(chuàng)新設(shè)計(jì)最佳效果。