智能家居類產品測試電波暗室及屏蔽室接地設計創新

黃 孟 陳華文 董三碧 趙 奎 莫賢標 李茂華

（威凱（深圳）檢測技術有限公司 深圳 518000）

前言

現階段，智能家居，通過實現家用設備有效連接，家電及照明控制、環境監測、防盜報警、窗簾控制、三表抄送等各項功能均得以實現，將住宅高效設施設備及家庭的日程事務智能化管理系統有效構建起來，賦予現代智能家居便捷、安全、舒適、節能環保、藝術等特性，為更好地推進著智能家居類型產品研發設計及應用，對智能家居類型產品測試當中電波暗室與其屏蔽室內部接地的設計創新開展綜合分析較為必要。

1 簡述智能家居

智能家居，即依托于計算機、自動控制、網絡通信各項先進技術，與關系著現代家庭生活各類應用系統結合，經實施綜合管理，促使家庭生活能夠更具節能性、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居住功能，其還可以提供更具高效節能、安全舒適、人性化等特質的一個生活空間，把原有被動靜止一些家居設施設備，均積極轉變成智慧工具，實現信息全方位交換，促使家庭和外界實現更為暢通的信息交互，對人們原有生活方式起到改進、優化作用。智能家居不僅具有傳統的居住功能，還能提供舒適安全、高效節能、具有高度人性化的生活空間；將一批原來被動靜止的家居設備轉變為具有“智慧”的工具，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，優化人們的生活方式。

2 問題現狀

伴隨通訊技術及人工智能化的持續發展，4G時代向著5G時代積極轉變，市場當中多數智能家居類型產品，均是依托于無線通訊達到控制目的，無線通訊實際穩定指標所起到作用較為突出。智能家居，不僅要充分滿足于傳統家電各項標準，且需著重考慮通信質量各項指標。但由于全新領域當中，針對通信質量層面要求，業內尚無統一標準或規范。因而，積極建設EMC實驗室，便于開展智能家居類型產品測試，購置各項設施設備，對于智能家居類型產品信令、藍牙射頻性能、WIFI各項指標，實施有效檢測，今后還會逐步擴展到對Zigbee、Lo Ra、e-MTC、NB-Io T等實現性能檢測，確?？沙浞譂M足于智能家居廣大用戶對于各項性能指標有效評價需求[1]。對此，需注重對智能家居類型產品測試當中電波暗室與其屏蔽室內部接地層面的創新設計。

3 創新設計實施方案

3.1 在電波暗室層面

針對智能家居類型產品當中，如信令、藍牙射頻性能、WIFI各項指標測試，現階段屬于全新的一個領域。因資金投入備受限制，為達到低成本、電波暗室與屏蔽室的接地創新設計最優目的，不僅要針對智能家居整套產品性能的測試系統，將采購方案有效確定下來，且需以此為基礎，積極擴充及改造優化智能家居類型產品的電波暗室。那么，為達到高效率及低成本開展智能家居類型產品的E電波暗室及其屏蔽室內部接地的創新設計這一目的，將慣性思維摒棄掉，經多次考慮分析及修訂設施設備改造優化采購方案，提出如下針對智能家居類型產品測試當中電波暗室總體建設與其屏蔽室內部接地的創新設計實施方案，即對于智能家居類型產品領域測試實際所需購置各項硬件設施設備、軟件系統等，實施技術改造升級，并引入設備復用科學技術，確保該測試系統及CMW500的測試儀器，能夠同時滿足于智能家居類型產品電波暗室及屏蔽室內的測試項目實際需求[2]。

對暗室一側，新建屏蔽室，依托于原有暗室設施設備，借助線纜穿過該波導孔，逐漸進入至新的屏蔽室內，借助軟件系統內開關切換操作單元，實施路徑切換操作，促使暗室及屏蔽室各區域檢測操作得以完成。因呈較短的傳輸距離，信號線損得以減少，且檢測設備可實現有效復用，產能增加、設備成本得以節約。

根據應用說明CNAS-CL01-A008,電波暗室主要有以下指標的要求：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。詳細請參考表1。

表1 電波暗室執行要求

至少應當每間隔3～5年對于歸一化場地的衰減情況，實施測量驗證，確保歸一化場地實際衰減情況可滿足于±4 dB場地的可接受基本原則；屏蔽室內屏蔽效能應當至少每間隔3～5年實施測量驗證。

3.2 在屏蔽室總體接地層面

因智能家居類型產品測試當中EMC實驗室總體建設方案具體落實過程當中，存在著較多難點，如電力和照明系統改造優化、屏蔽室內部空間設備未設支撐架等等，尤其是實驗室內部可靠接地層面設計難度高。對此，需注重對屏蔽室內部接地的創新設計?？梢哉f，屏蔽室內接地設計，也從屬智能家居類型產品測試當中EMC實驗室的設計建設過程關鍵點。在一定程度上，接地性能優劣與否，對檢測數據總體精準可靠性有著直接影響。那么，為確保屏蔽室達到良好接地效果，便需對屏蔽室內實行單獨的接地排，且和暗室內接地實行物理界的有效分離設計，防止高頻信號因互耦現象出現，致使其不確定度增加。但因實驗室整個場地比較有限，與設備接地鋪設常規方法不符，通常要求地極至少應當達到4個，地極間距為3 m。而有限空間范圍，若實施敷設作業，則很難滿足現行工藝要求及各項標準，地基和周邊土壤阻抗基本上為1Ω[3]。那么，針對這一問題，經查閱大量資料及施工建設方案，并結合以往的實踐經驗，確定垂直式接地極和水平式接地板聯合接地這種創新設計方式，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，將電阻率適當降低，確保最終能夠與現行要求、標準相符，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圖

圖4 地極鋪設總平面圖

4 效果分析

智能家居類型產品測試所需電波暗室與其屏蔽室內部接地的設計創新均完成后，能夠為新領域當中測試方法層面研究提供測試操作所需場所，原有設施設備的運行壓力可得到有效緩解，電波暗室經投放運行一段時間之后，建設成本便可收回。以融合發展及共建共享為基本原則，可實現電波暗室優良濾波性、屏蔽性、可靠性接地等功能優勢充分發揮，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際要求，為智能家居類型產品測試各項實踐工作提供最適宜測試操作環境，為智能家居類型產品測試最終結果數據提供精準性及可靠性保障，對于技術質量及產能持續提升較為有利。

5 結語

綜上所述，針對智能家居類型產品測試所需電波暗室總體設計，應當注重對智能家居類型產品領域測試實際所需購置各項硬件設施設備、軟件系統等，實施技術改造升級，并引入設備復用科學技術，確保該測試系統及CMW500的測試儀器，能夠同時滿足于智能家居類型產品電波暗室及屏蔽室內的測試項目實際需求；針對屏蔽室內部接地的創新設計層面，則需對屏蔽室內實行單獨的接地排，且和暗室內接地實行物理界的有效分離設計，防止高頻信號因互耦現象出現。那么，伴隨現代化各項設備及技術持續的進步發展，今后在智能家居類型產品測試所需電波暗室與其屏蔽室總體接地層面上，各類設施設備安裝調試的集成化、數字化、智能化綜合水平將持續提升，有效擴大屏蔽室作業頻率范圍，從而達到智能家居類型產品測試所需電波暗室與其屏蔽室內的接地創新設計最佳效果。