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智能家居类产品测试EMC实验室建设及屏蔽室接地设计创新
发表时间:2019-06-27 17:33:43

1、智能家居类产品背景与前景分析


随着物联网领域的发展,新兴的智能家居产品正在逐步代替传统的家电,进入到我们的生活当中。智能家居是以互联网为核心最终实现的家居互联,将家中各种设备连接到一起,提供家电控制、照明控制、窗帘控制、防盗报警、环境监测、三表抄送等多种功能和手段,构建高效的住宅设施与家庭日程事务的智能管理系统,提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性,并实现环保节能的居住环境。



智能家居作为一个新生产业,经历了萌芽期、开创期、徘徊期,如今的智能家居正处于产业融合演变期到爆发期的中间阶段,根据业内的数据分析, 2020 年全球会至少上百亿个物联网连接,而当前全球物联网的连接小于2 亿。


2、智能家居类产品EMC 实验室建设意义


随着通讯技术和人工智能的发展,以及即将到来的5G 时代,目前市场上绝大部分智能家居产品都是通过无线通讯进行控制的,从而无线通讯的稳定性指标起到了关键作用。智能家居除了满足传统家电所必须满足的标准外,还要考虑到通信质量等相关的指标,但是由于其是一个全新的领域,对其通信质量的要求在业内并没有一个统一的标准可寻。故,我们启动针对智能家居产品测试的实验室建设,同时购置相关设备来对智能产品的wifi、蓝牙的射频性能指标与信令指标进行检测,将来还可能会扩展LoRa、Zigbee、NB-IoT 及e-MTC 的性能检测,来满足智能用户对相关性能指标评价的迫切需求。


新屏蔽室基板图

3、智能家居类产品EMC 实验室建设难题和解决方案


智能产品的wifi、蓝牙的射频性能指标与信令指标测试是一个较新领域。由于投入资金有限,本着“少花钱、多办事”的原则,除了要对成套的智能家居类产品的性能测试系统进行采购方案的确定外,还要在现有基础上进行实验室的改造和扩充。


为提高效率的同时节约成本,经过对设备改造采购方案进行多次考量、修订,摒弃惯性思维,对测试环境进行不断考察分析,提出了创新性的解决方案:针对智能家居领域测试所需要购置的硬件设备和软件系统进行技术升级改造,创新性地实现设备复用技术:测试系统和CMW500 综测仪等同时满足智能家居产品在电波暗室和屏蔽室测试项目的双重需求。


焊接水平镀锌板

在暗室旁边新建设屏蔽室,借用原暗室设备通过线缆穿过波导孔进入新屏蔽室,通过软件进行开关切换单元进行路径切换来完成暗室和屏蔽室两个区域的检测活动,由于传输距离短,大大减少了信号线损,实现检测设备的复用,增加产能的同时还能极大限度地节省设备成本。但是方案实施过程中还是碰到了重重难题,包括电力及照明改造、屏蔽室空调无支撑架安装等,最困难的莫过于实验室的可靠接地。


屏蔽室的接地对其建设来说是至关重要的环节,接地性能的好坏直接影响到检测数据的准确性,为了使屏蔽室达到最好效果的接地,最终确定的方案是屏蔽室单独接地排,与暗室接地实现物理界分离,避免高频信号的互耦而增加不确定度。但由于实验室场地有限,不符合设备商推荐的常规地基铺设方法:要求至少四个地极,且地极之间的距离达到3 m。在如此有限的空间内如果铺设的话很难达到标准和工艺要求:地极与周围土壤的阻抗< 1 Ω 的。面对难题,我们大量查阅相关资料、讨论施工方案,最终创新性地采用了垂直接地极与水平接地板相结合的接地方式,将垂直地极尽可能深的打入地面,同时在地极最上端焊接2.5 m×1 m 的水平镀锌板以增加与土壤间的接触面积,在水平镀锌板上面铺洒盐粒及增加土壤湿度以更好的降低电阻率,最终达到了标准要求,地极与周围土壤的电阻率只有0.17 Ω。


地极铺设示意图

4、智能家居类产品EMC 实验室建设完后的实际应用情况


新实验室建设完成到投入使用以来,不仅为新领域的测试方法研究与探索提供基础测试的场所外,还大大缓解了原来设备运行的压力,截止到目前为止,已收回建设成本。


本着“融合发展、共建共享”的理念,充分利用我们实验室良好的屏蔽性、滤波性及可靠接地,为此对项目提供了良好测试环境,保证了整体技术质量和产能的提升。


5、结束语


实验室建设既要考虑性能、用途又要考虑到美观和成本,前期的设计与规划方案就显得尤为重要,它直接影响了整个项目施工难度与投入成本,并与日后的检测活动的数据准确性有着直接的联系。实验室的性能水平是一切检测活动的基础,因此在实验室建设过程中对每一个细节都要考虑的面面俱到,比如实验室接地一项就要考虑到接地方式、接地线长度配置、搭接点的处理、接地桩位置的选择等因素,任何一个小小的疏忽都


参考文献

[1]GB 4343.1-2018《电磁兼容 家用电器、电动工具和类似器具的要求 第1 部分:发射》第4 章骚扰限值、第5 章端子骚扰电压的测量方法、第6 章骚扰功率的测量方法[S].