電磁屏蔽薄膜屏蔽效能的測(cè)量不確定度分析與評(píng)定

陳超嬋 祝思婷 蔡 青

（1、上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院，上海201203 2、中國(guó)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(cè)試裝置是一種用于開(kāi)展電磁屏蔽薄膜屏蔽效能測(cè)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(diǎn)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(chuàng)新性采用電容補(bǔ)償及電感補(bǔ)償原理進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，解決了裝置阻抗不匹配的問(wèn)題。最終裝置的駐波比小于1.2，比較仿真和實(shí)測(cè)結(jié)果，兩者數(shù)據(jù)吻合良好。但是裝置研發(fā)成功后必須經(jīng)過(guò)測(cè)量不確定評(píng)定方可用于測(cè)試電磁屏蔽薄膜的屏蔽效能。

根 據(jù) GB/T30142-2013[5]、ASTM D4935-2018[6]、GJB 6190-2008[7]相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，法蘭同軸法裝置用于屏蔽效能測(cè)量的不確定應(yīng)小于3dB。不同標(biāo)準(zhǔn)提供的測(cè)量裝置不同，不確定度的評(píng)定方法也不相同。為此，根據(jù)不確定度評(píng)定原理[8-10]，提出了30 MHz～8 GHz 的新型法蘭同軸法測(cè)試裝置的屏蔽效能測(cè)量不確定的評(píng)價(jià)方法。

2 屏蔽效能參數(shù)的測(cè)量不確定度分析與評(píng)定

2.1 測(cè)量系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度來(lái)源分析

30 MHz～8 GHz 的新型法蘭同軸法測(cè)試裝置屏蔽效能的測(cè)量不確定度因素很多。主要來(lái)源有以下幾個(gè)方面：測(cè)量重復(fù)性、儀器因素、測(cè)量?jī)x器與測(cè)量夾具不匹配引起的失配誤差等主要影響因素。

設(shè)定測(cè)量重復(fù)性引起的不確定分量為 uA( yi)，與信號(hào)發(fā)生器相關(guān)的測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度主要分量是u(α1),u(α2)，與頻譜分析儀相關(guān)的測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度主要分量是u(α1),u(α2)。

2.2 測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

n——重復(fù)測(cè)量次數(shù)（n=10）。

采用30MHz-8GHz 法蘭同軸測(cè)試裝置對(duì)電磁屏蔽薄膜（表面電阻率：4Ω/cm2）進(jìn)行屏蔽效能測(cè)量時(shí)，根據(jù)示意圖1 連接裝置，將信號(hào)發(fā)生器頻率置8000MHz，電平置0dBm，考察裝置測(cè)量屏蔽效能的重復(fù)性。測(cè)量10 次，所得屏蔽效能數(shù)據(jù)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(guò)計(jì)算由重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定分量為：

2.3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(α1)的評(píng)定

圖1 系統(tǒng)連接示意圖

2.4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(α2)的評(píng)定

標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(α2)主要來(lái)源是信號(hào)發(fā)生器與測(cè)量夾具不匹配引起的失配誤差。用阻抗分析儀測(cè)試檢測(cè)夾具輸入端口的反射系數(shù)。在（30～8000）MHz 頻率范圍內(nèi)，測(cè)試反射系數(shù)，取最大的反射系數(shù)模：|Γmax|=0.42。信號(hào)源的反射系數(shù)模：|Γ|＝0.18，則擴(kuò)展不確定度為U(α3)＝|20lg(1-|Γmax|||Γ)|)=0.68dB。

2.5 標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(α1')的評(píng)定

2.6 標(biāo)準(zhǔn)不確定度u (α2')的評(píng)定

標(biāo)準(zhǔn)不確定度u (α2')主要來(lái)源是頻譜分析儀和測(cè)量夾具連接的不匹配引起的失配誤差。用阻抗分析儀測(cè)試檢測(cè)夾具輸出端口的反射系數(shù)。在（30～8000）MHz 頻率范圍內(nèi)，測(cè)試反射系數(shù)，取最大的反射系數(shù)模：|Γmax|=0.08。頻譜分析儀的反射系數(shù)模：|Γ|＝0.12，則擴(kuò)展不確定度為

U(α2')＝|20lg(1-|Γmax||Γ)|)=0.08dB。

3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

3.1 靈敏系數(shù)

數(shù)學(xué)模型：L=α'-α

3.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表見(jiàn)表1。

?

3.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算

輸入量L 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

3.4 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

置信概率p = 95%，直接取k=2，得到擴(kuò)展不確定度為：

U= kuc=2×0.6=1.2dB

4 結(jié)論

文章分析了電磁屏蔽薄膜屏蔽效能測(cè)量過(guò)程中的不確定度來(lái)源，深入研究了測(cè)量重復(fù)性、信號(hào)發(fā)生器最大允許誤差、信號(hào)發(fā)生器與測(cè)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(cè)量夾具失配誤差對(duì)電磁屏蔽薄膜測(cè)量不確定評(píng)定的影響，最終計(jì)算得到擴(kuò)展不確定度1.2dB，滿足標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)電磁屏蔽效能測(cè)試裝置的要求。