《面向通信用關(guān)鍵材料的高頻信號電磁輻射環(huán)境試驗測試方法-編制說明》

1.任務(wù)來源及簡要過程

1.1任務(wù)來源

團體標準T/CSTMXXXXX-2022《面向通信用關(guān)鍵材料的高

頻信號電磁輻射環(huán)境試驗測試方法》，是廣東省重點領(lǐng)域研

發(fā)計劃《5G通信用關(guān)鍵材料測試評價技術(shù)研究與設(shè)備開發(fā)項

目》中測試技術(shù)的項目任務(wù)。該標準由中國材料與試驗團體

標準委員會電子材料領(lǐng)域委員會（CSTM/FC51）歸口。

1.2工作過程

5G通信是新一代信息技術(shù)發(fā)展的主要方向，作為下一個

萬億規(guī)模的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，對我國成為全球移通信技術(shù)的

領(lǐng)跑者起到不可估量的作用。5G之前的通訊技術(shù)，終端設(shè)備

通訊頻率較低，輻射效應(yīng)對于材料的影響基本可以忽略，而

5G場景中高頻毫米波通信對材料持續(xù)輻射后引起的性能衰

減成為了目前業(yè)內(nèi)普遍關(guān)心的前沿性問題之一。本標準以高

頻電磁場仿真建模方法作為理論指導(dǎo)，開發(fā)材料輻射試驗測

試裝置系統(tǒng)，通過輻射強度閉環(huán)監(jiān)測和輻射材料代替測試兩

種方法，形成材料高頻電磁輻射測試方法。填補行業(yè)內(nèi)對5G

毫米波頻段電磁輻射效應(yīng)對材料影響測試方法的空白。

2020年9月團隊開展《面向通信用關(guān)鍵材料的高頻信號

電磁輻射環(huán)境試驗測試方法》標準制定工作。根據(jù)項目的進

度，著手調(diào)研電磁輻射測試方法的相關(guān)標準和文獻，于2022

年5月完成了標準《面向通信用關(guān)鍵材料的高頻信號電磁輻

射環(huán)境試驗測試方法》草稿的編制。本標準的主要起草單位

為工業(yè)和信息化部電子第五研究所，標準主要參與單位為電

子科技大學(xué)、成都恩馳微波科技有限公司、廣州市香港科大

霍英東研究院，其中電子五所牽頭開展標準起草與技術(shù)研究，

電子科技大學(xué)參與技術(shù)研究，成都恩馳微波科技有限公司負

責方法驗證，廣州市香港科大霍英東研究院參與標準起草與

方法驗證。

2.標準化對象簡要情況及制修訂標準的原則

2.1標準化對象簡要情況

該標準試驗方法適用于可加工成片狀固體材料，測試樣

品進行高頻大功率長時間輻射前后樣品性能變化。適用頻率

范圍26.5GHz~40GHz；適用功率范圍：20W~50W。目前國內(nèi)針

對材料受高頻電磁輻射效應(yīng)影響的評價方式和測試方法均

沒有明確的標準規(guī)定。該方法使用到的試驗設(shè)備有：信號源、

功率放大器、喇叭天線、高頻輻射屏蔽箱、測試電腦、功率

傳感器。

2.2制修訂標準的原則

按照GB/T1.1-2020《標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準

化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》給出的規(guī)則，注重相關(guān)標準的協(xié)

調(diào)統(tǒng)一。在充分研究消化充分吸收國內(nèi)標準GB/T12636-1990

的標準基礎(chǔ)上，結(jié)合實際，同時考慮試驗方法標準的“科學(xué)

性”、“前瞻性”、“適用性”、實施檢測的可行性基礎(chǔ)上，

研究制訂滿足行業(yè)使用需求的《面向通信用關(guān)鍵材料的高頻

信號電磁輻射環(huán)境試驗測試方法》團體標準，彌補行業(yè)內(nèi)對

材料受高頻輻射效應(yīng)影響的測試方法空白。

3.國內(nèi)外標準研究現(xiàn)在分析

目前國內(nèi)外針對材料受高頻電磁輻射效應(yīng)影響的評價

方式和測試方法均沒有明確的標準規(guī)定。

4.標準主要內(nèi)容的確定

本標準包括以下內(nèi)容，1范圍;2規(guī)范性引用文件;3術(shù)語

和定義;4原理;5試驗條件;6儀器設(shè)備;7樣品;8試驗步驟;

9附加信息；10試驗報告；附錄A測試夾具與放置（資料性）；

附錄B輻射試驗箱場強分布和計算（資料性）等。研究制訂

滿足行業(yè)使用需求的《面向通信用關(guān)鍵材料的高頻信號電磁

輻射環(huán)境試驗測試方法》團體標準，國內(nèi)針對材料受高頻輻

射效應(yīng)影響的測試方法屬于空白。

5.主要試驗（或驗證）結(jié)果的分析

本標準提出了電磁輻射測試系統(tǒng)的搭載要求，如圖1所

示。測試系統(tǒng)由以下幾部分組成1）信號源，用于產(chǎn)生頻率

為26.5GHz至40GHz的正弦波或調(diào)制正弦波信號；2）功率

放大器，提供最大輸出功率為50W的正弦輸出信號，同時提

供一個入射和一個反射功率測量端口；3）毫米波輻射試驗

箱，用于容納大功率高頻輻射電磁波，放置被測樣品，同時

用于吸收內(nèi)部不必要的反射信號，屏蔽外部電磁輻射信號；

4）信號注入和測量部分：包括三個功率計和一個監(jiān)測電腦，

用于監(jiān)測天線輸出的信號功率，放大器輸入和輸出信號；5）

大功率信號注入和場強測量采用喇叭天線，天線的頻率范圍

是26.5GHz~40GHz，注入天線的接口為WR28波導(dǎo)接口，可以

耐受50W入射功率，場強測量天線的接口為2.92mm接口便

于連接測試儀器。

圖1電磁輻射測試系統(tǒng)

本標準根據(jù)系統(tǒng)測試原理，通過有限元仿真軟件構(gòu)建天

線的輻射模型，對距離天線20cm、25cm、30cm處產(chǎn)生的電

磁場強度和方向進行仿真，仿真過程中假設(shè)線纜損耗為2dB,

注入功率為50W，仿真結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖2輻射仿真模型

頻率27.5GHz仿真測試結(jié)果如圖3，圖4，圖5，圖6所

示，從圖中可以看出測試系統(tǒng)功放發(fā)射功率為47dBm時在距

離天線口20cm處產(chǎn)生的最大電場強度2053.8V/m，產(chǎn)生的最

大磁場強度為6.2A/m；在距離天線口25cm處產(chǎn)生的最大電

場強度為1333V/m，產(chǎn)生的最大磁場強度為4.28A/m。

圖3頻率27.5GHz距離天線口25cm處的電場強度值(左)和電場方向值(右)

圖4頻率27.5GHz距離天線口25cm處的磁場強度值(左)和磁場方向值(右)

圖5頻率27.5GHz距離天線口20cm處的電場強度值(左)和電場方向值(右)

圖6頻率27.5GHz距離天線口20cm處的磁場強度值(左)和磁場方向值(右)

頻率37GHz仿真測試結(jié)果如圖7，圖8，圖9，圖10所示，

從圖中可以看出測試系統(tǒng)功放發(fā)射功率為47dBm時在距離天

線口20cm處產(chǎn)生的最大電場強度3124V/m，產(chǎn)生的最大磁場

強度為9.02A/m；在距離天線口25cm處產(chǎn)生的最大電場強度

為2772V/m，產(chǎn)生的最大磁場強度為7.87A/m。

圖7頻率37GHz距離天線口25cm處的電場強度值(左)和電場方向值(右)

圖8頻率37GHz距離天線口25cm處的磁場強度值(左)和磁場方向值(右)

圖9頻率37GHz距離天線口20cm處的電場強度值(左)和電場方向值(右)

圖10頻率37GHz距離天線口20cm處的磁場強度值(左)和磁場方向值(右)

表1系統(tǒng)電磁場場強值(注入47dBm，中國5G典型頻率1:27.5GHz

電場強度磁場強度

距離發(fā)射天線輸入

天線口位置最大值中間值平均值功率W

最大值V/m

V/mV/mA/m

30cm12696004.662.531.6

25cm13337004.282.2931.6

20cm2053.811076.23.2431.6

表2系統(tǒng)電磁場場強值(注入47dBm，中國5G典型頻率1:37GHz

電場強度磁場強度

距離發(fā)射天線輸入功

天線口位置最大值中間值平均值率W

最大值V/m

V/mV/mA/m

30cm16328744.92.6331.6

25cm312416719.024.8331.6

20cm277214837.874.2031.6

5.6技術(shù)經(jīng)濟論證和預(yù)期的經(jīng)濟效果

（1）向覆銅板/介質(zhì)基板材料生產(chǎn)商企業(yè)以及終端應(yīng)用

企業(yè)進行測試評價技術(shù)推廣與應(yīng)用驗證示范。

（2）在產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)形成共識，為材料出廠測試-過程驗證

-改善驗證-終端應(yīng)用的良性循環(huán)提支撐和依據(jù)。

（3）立足于我們的第三方實驗室，可以率先在行業(yè)客

戶中推廣應(yīng)用。

（4）結(jié)合標準組的材料生產(chǎn)以及用戶等形成產(chǎn)業(yè)鏈的

應(yīng)用。

6.知識產(chǎn)權(quán)情況說明

不涉及國內(nèi)外專利及知識產(chǎn)權(quán)問題。

7.采用國際標準和國外先進標準情況

無。

8.與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)標準的協(xié)調(diào)性