CSTM-面向通信用关键材料的高频信号电磁辐射环境试验测试方法 编制说明

中国材料与试验团体标准T/CSTMXXXXX-2022《面向通信用关键材料的高频信号电磁辐射环境试验测试方法》编制说明任务来源及简要过程1.1任务来源团体标准T/CSTMXXXXX-2022《面向通信用关键材料的高频信号电磁辐射环境试验测试方法》，是广东省重点领域研发计划《5G通信用关键材料测试评价技术研究与设备开发项目》中测试技术的项目任务。该标准由中国材料与试验团体标准委员会电子材料领域委员会（CSTM/FC51）归口。1.2工作过程5G通信是新一代信息技术发展的主要方向，作为下一个万亿规模的战略性新兴产业，对我国成为全球移通信技术的领跑者起到不可估量的作用。5G之前的通讯技术，终端设备通讯频率较低，辐射效应对于材料的影响基本可以忽略，而5G场景中高频毫米波通信对材料持续辐射后引起的性能衰减成为了目前业内普遍关心的前沿性问题之一。本标准以高频电磁场仿真建模方法作为理论指导，开发材料辐射试验测试装置系统，通过辐射强度闭环监测和辐射材料代替测试两种方法，形成材料高频电磁辐射测试方法。填补行业内对5G毫米波频段电磁辐射效应对材料影响测试方法的空白。2020年9月团队开展《面向通信用关键材料的高频信号电磁辐射环境试验测试方法》标准制定工作。根据项目的进度，着手调研电磁辐射测试方法的相关标准和文献，于2022年5月完成了标准《面向通信用关键材料的高频信号电磁辐射环境试验测试方法》草稿的编制。本标准的主要起草单位为工业和信息化部电子第五研究所，标准主要参与单位为电子科技大学、成都恩驰微波科技有限公司、广州市香港科大霍英东研究院，其中电子五所牵头开展标准起草与技术研究，电子科技大学参与技术研究，成都恩驰微波科技有限公司负责方法验证，广州市香港科大霍英东研究院参与标准起草与方法验证。标准化对象简要情况及制修订标准的原则2.1标准化对象简要情况该标准试验方法适用于可加工成片状固体材料，测试样品进行高频大功率长时间辐射前后样品性能变化。适用频率范围26.5GHz~40GHz；适用功率范围：20W~50W。目前国内针对材料受高频电磁辐射效应影响的评价方式和测试方法均没有明确的标准规定。该方法使用到的试验设备有：信号源、功率放大器、喇叭天线、高频辐射屏蔽箱、测试电脑、功率传感器。2.2制修订标准的原则按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》给出的规则，注重相关标准的协调统一。在充分研究消化充分吸收国内标准GB/T12636-1990的标准基础上，结合实际，同时考虑试验方法标准的“科学性”、“前瞻性”、“适用性”、实施检测的可行性基础上，研究制订满足行业使用需求的《面向通信用关键材料的高频信号电磁辐射环境试验测试方法》团体标准，弥补行业内对材料受高频辐射效应影响的测试方法空白。国内外标准研究现在分析目前国内外针对材料受高频电磁辐射效应影响的评价方式和测试方法均没有明确的标准规定。标准主要内容的确定本标准包括以下内容，1范围;2规范性引用文件;3术语和定义;4原理;5试验条件;6仪器设备;7样品;8试验步骤;9附加信息；10试验报告；附录A测试夹具与放置（资料性）；附录B辐射试验箱场强分布和计算（资料性）等。研究制订满足行业使用需求的《面向通信用关键材料的高频信号电磁辐射环境试验测试方法》团体标准，国内针对材料受高频辐射效应影响的测试方法属于空白。主要试验（或验证）结果的分析本标准提出了电磁辐射测试系统的搭载要求，如图1所示。测试系统由以下几部分组成1）信号源，用于产生频率为26.5GHz至40GHz的正弦波或调制正弦波信号；2）功率放大器，提供最大输出功率为50W的正弦输出信号，同时提供一个入射和一个反射功率测量端口；3）毫米波辐射试验箱，用于容纳大功率高频辐射电磁波，放置被测样品，同时用于吸收内部不必要的反射信号，屏蔽外部电磁辐射信号；4）信号注入和测量部分：包括三个功率计和一个监测电脑，用于监测天线输出的信号功率，放大器输入和输出信号；5）大功率信号注入和场强测量采用喇叭天线，天线的频率范围是26.5GHz~40GHz，注入天线的接口为WR28波导接口，可以耐受50W入射功率，场强测量天线的接口为2.92mm接口便于连接测试仪器。图1电磁辐射测试系统本标准根据系统测试原理，通过有限元仿真软件构建天线的辐射模型，对距离天线20cm、25cm、30cm处产生的电磁场强度和方向进行仿真，仿真过程中假设线缆损耗为2dB,注入功率为50W，仿真结构如图1所示。图2辐射仿真模型频率27.5GHz仿真测试结果如图3，图4，图5，图6所示，从图中可以看出测试系统功放发射功率为47dBm时在距离天线口20cm处产生的最大电场强度2053.8V/m，产生的最大磁场强度为6.2A/m；在距离天线口25cm处产生的最大电场强度为1333V/m，产生的最大磁场强度为4.28A/m。图3频率27.5GHz距离天线口25cm处的电场强度值(左)和电场方向值(右)图4频率27.5GHz距离天线口25cm处的磁场强度值(左)和磁场方向值(右)图5频率27.5GHz距离天线口20cm处的电场强度值(左)和电场方向值(右)图6频率27.5GHz距离天线口20cm处的磁场强度值(左)和磁场方向值(右)频率37GHz仿真测试结果如图7，图8，图9，图10所示，从图中可以看出测试系统功放发射功率为47dBm时在距离天线口20cm处产生的最大电场强度3124V/m，产生的最大磁场强度为9.02A/m；在距离天线口25cm处产生的最大电场强度为2772V/m，产生的最大磁场强度为7.87A/m。图7频率37GHz距离天线口25cm处的电场强度值(左)和电场方向值(右)图8频率37GHz距离天线口25cm处的磁场强度值(左)和磁场方向值(右)图9频率37GHz距离天线口20cm处的电场强度值(左)和电场方向值(右)图10频率37GHz距离天线口20cm处的磁场强度值(左)和磁场方向值(右)表1系统电磁场场强值(注入47dBm，中国5G典型频率1:27.5GHz距离发射天线口位置电场强度磁场强度天线输入功率W最大值V/m中间值V/m最大值V/m平均值A/m30cm12696004.662.531.625cm13337004.282.2931.620cm2053.811076.23.2431.6表2系统电磁场场强值(注入47dBm，中国5G典型频率1:37GHz距离发射天线口位置电场强度磁场强度天线输入功率W最大值V/m中间值V/m最大值V/m平均值A/m30cm16328744.92.6331.625cm312416719.024.8331.620cm277214837.874.2031.65.6技术经济论证和预期的经济效果（1）向覆铜板/介质基板材料生产商企业以及终端应用企业进行测试评价技术推广与应用验证示范。（2）在产业链内形成共识，为材料出厂测试-过程验证-改善验证-终端应用的良性循环提支撑和依据。（3）立足于我们的第三方实验室，可以率先在行业客户中推广应用。（4）结合标准组的材料生产以及用户等形成产业链的应用。知识产权情况说明不涉及国内外专利及知识产权问题。采用国际标准和国外先进标准情况无。与现行相关法律、法规、规章及相关标准的协调性本标准的编制考虑到了相关