智能家居类产品测试电波暗室及屏蔽室接地设计创新

黄 孟 陈华文 董三碧 赵 奎 莫贤标 李茂华

（威凯（深圳）检测技术有限公司 深圳 518000）

前言

现阶段，智能家居，通过实现家用设备有效连接，家电及照明控制、环境监测、防盗报警、窗帘控制、三表抄送等各项功能均得以实现，将住宅高效设施设备及家庭的日程事务智能化管理系统有效构建起来，赋予现代智能家居便捷、安全、舒适、节能环保、艺术等特性，为更好地推进着智能家居类型产品研发设计及应用，对智能家居类型产品测试当中电波暗室与其屏蔽室内部接地的设计创新开展综合分析较为必要。

1 简述智能家居

智能家居，即依托于计算机、自动控制、网络通信各项先进技术，与关系着现代家庭生活各类应用系统结合，经实施综合管理，促使家庭生活能够更具节能性、有效性、安全性、舒适性等。在一定程度上，智能家居并非仅具备着传统居住功能，其还可以提供更具高效节能、安全舒适、人性化等特质的一个生活空间，把原有被动静止一些家居设施设备，均积极转变成智慧工具，实现信息全方位交换，促使家庭和外界实现更为畅通的信息交互，对人们原有生活方式起到改进、优化作用。智能家居不仅具有传统的居住功能，还能提供舒适安全、高效节能、具有高度人性化的生活空间；将一批原来被动静止的家居设备转变为具有“智慧”的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式。

2 问题现状

伴随通讯技术及人工智能化的持续发展，4G时代向着5G时代积极转变，市场当中多数智能家居类型产品，均是依托于无线通讯达到控制目的，无线通讯实际稳定指标所起到作用较为突出。智能家居，不仅要充分满足于传统家电各项标准，且需着重考虑通信质量各项指标。但由于全新领域当中，针对通信质量层面要求，业内尚无统一标准或规范。因而，积极建设EMC实验室，便于开展智能家居类型产品测试，购置各项设施设备，对于智能家居类型产品信令、蓝牙射频性能、WIFI各项指标，实施有效检测，今后还会逐步扩展到对Zigbee、Lo Ra、e-MTC、NB-Io T等实现性能检测，确保可充分满足于智能家居广大用户对于各项性能指标有效评价需求[1]。对此，需注重对智能家居类型产品测试当中电波暗室与其屏蔽室内部接地层面的创新设计。

3 创新设计实施方案

3.1 在电波暗室层面

针对智能家居类型产品当中，如信令、蓝牙射频性能、WIFI各项指标测试，现阶段属于全新的一个领域。因资金投入备受限制，为达到低成本、电波暗室与屏蔽室的接地创新设计最优目的，不仅要针对智能家居整套产品性能的测试系统，将采购方案有效确定下来，且需以此为基础，积极扩充及改造优化智能家居类型产品的电波暗室。那么，为达到高效率及低成本开展智能家居类型产品的E电波暗室及其屏蔽室内部接地的创新设计这一目的，将惯性思维摒弃掉，经多次考虑分析及修订设施设备改造优化采购方案，提出如下针对智能家居类型产品测试当中电波暗室总体建设与其屏蔽室内部接地的创新设计实施方案，即对于智能家居类型产品领域测试实际所需购置各项硬件设施设备、软件系统等，实施技术改造升级，并引入设备复用科学技术，确保该测试系统及CMW500的测试仪器，能够同时满足于智能家居类型产品电波暗室及屏蔽室内的测试项目实际需求[2]。

对暗室一侧，新建屏蔽室，依托于原有暗室设施设备，借助线缆穿过该波导孔，逐渐进入至新的屏蔽室内，借助软件系统内开关切换操作单元，实施路径切换操作，促使暗室及屏蔽室各区域检测操作得以完成。因呈较短的传输距离，信号线损得以减少，且检测设备可实现有效复用，产能增加、设备成本得以节约。

根据应用说明CNAS-CL01-A008,电波暗室主要有以下指标的要求：电波暗室尺寸，屏蔽效能， 归一化场地衰减， 场地电压驻波比，归一化自由空间损耗，测试平面场分布均匀性， 屏蔽效能、归一化自由空间传输损耗、场地电压驻波接地电阻。详细请参考表1。

表1 电波暗室执行要求

至少应当每间隔3～5年对于归一化场地的衰减情况，实施测量验证，确保归一化场地实际衰减情况可满足于±4 dB场地的可接受基本原则；屏蔽室内屏蔽效能应当至少每间隔3～5年实施测量验证。

3.2 在屏蔽室总体接地层面

因智能家居类型产品测试当中EMC实验室总体建设方案具体落实过程当中，存在着较多难点，如电力和照明系统改造优化、屏蔽室内部空间设备未设支撑架等等，尤其是实验室内部可靠接地层面设计难度高。对此，需注重对屏蔽室内部接地的创新设计。可以说，屏蔽室内接地设计，也从属智能家居类型产品测试当中EMC实验室的设计建设过程关键点。在一定程度上，接地性能优劣与否，对检测数据总体精准可靠性有着直接影响。那么，为确保屏蔽室达到良好接地效果，便需对屏蔽室内实行单独的接地排，且和暗室内接地实行物理界的有效分离设计，防止高频信号因互耦现象出现，致使其不确定度增加。但因实验室整个场地比较有限，与设备接地铺设常规方法不符，通常要求地极至少应当达到4个，地极间距为3 m。而有限空间范围，若实施敷设作业，则很难满足现行工艺要求及各项标准，地基和周边土壤阻抗基本上为1Ω[3]。那么，针对这一问题，经查阅大量资料及施工建设方案，并结合以往的实践经验，确定垂直式接地极和水平式接地板联合接地这种创新设计方式，见表2。该屏蔽室的基板情况，详见图2。把垂直地极较深地打入至地面当中，地极最上面位置则选定2.5 m×1 m水平的镀锌板予以焊接处理，详见图3，促使其和土壤相互间接触面积得以扩大。水平式镀锌板上部分，则捕撒盐粒，且需将土壤湿度提高，将电阻率适当降低，确保最终能够与现行要求、标准相符，地极和周边土壤电阻率为0.17 Ω，详见图4。

表2 施工建设方案分析

图1

图2 屏蔽室的基板图

图3 水平式镀锌板焊接作业图

图4 地极铺设总平面图

4 效果分析

智能家居类型产品测试所需电波暗室与其屏蔽室内部接地的设计创新均完成后，能够为新领域当中测试方法层面研究提供测试操作所需场所，原有设施设备的运行压力可得到有效缓解，电波暗室经投放运行一段时间之后，建设成本便可收回。以融合发展及共建共享为基本原则，可实现电波暗室优良滤波性、屏蔽性、可靠性接地等功能优势充分发挥，且屏蔽效能、归一化自由空间传输损耗、场地电压驻波比均符合实际要求，为智能家居类型产品测试各项实践工作提供最适宜测试操作环境，为智能家居类型产品测试最终结果数据提供精准性及可靠性保障，对于技术质量及产能持续提升较为有利。

5 结语

综上所述，针对智能家居类型产品测试所需电波暗室总体设计，应当注重对智能家居类型产品领域测试实际所需购置各项硬件设施设备、软件系统等，实施技术改造升级，并引入设备复用科学技术，确保该测试系统及CMW500的测试仪器，能够同时满足于智能家居类型产品电波暗室及屏蔽室内的测试项目实际需求；针对屏蔽室内部接地的创新设计层面，则需对屏蔽室内实行单独的接地排，且和暗室内接地实行物理界的有效分离设计，防止高频信号因互耦现象出现。那么，伴随现代化各项设备及技术持续的进步发展，今后在智能家居类型产品测试所需电波暗室与其屏蔽室总体接地层面上，各类设施设备安装调试的集成化、数字化、智能化综合水平将持续提升，有效扩大屏蔽室作业频率范围，从而达到智能家居类型产品测试所需电波暗室与其屏蔽室内的接地创新设计最佳效果。