Shielding effectiveness investigations using a reverberation chamber
Date
2019-04
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Stellenbosch : Stellenbosch University
Abstract
ENGLISH ABSTRACT: Electromagnetic interference (EMI) is one of the most common problems encountered in
radio astronomy observatories. Interaction of electromagnetic (EM) waves from different
sources may result in device malfunction due to misinterpretation of the transferred data
or information loss. Most equipment and facilities at a radio astronomy observatory are sensitive to this interference. It is therefore important to find a solution to protect these
sensitive instruments from damage that may result due to EMI.
Many steps have been taken to provide these solutions, including radio frequency campaigns,
careful design of electronic systems, radio frequency propagation investigations
and shielding. In the latter case, there have been several materials that have been used
in shielding at different levels. However, most of the commonly used materials are costly.
This project characterizes alternative affordable commercial materials that can be used for shielding. Characterization of these materials is done using a reverberation chamber and
specific to the nested reverberation chamber technique for repeatability purposes. The measurements are done in frequency domain (FD) and validated using time domain (TD)
methods. The two sets of measurements are carried out in two different reverberation
chambers with different physical dimensions and characteristics. The TD measurement is investigated for measurement time speed-up. Measurement in TD is done using the real time analyser (RTA), which is a high dynamic range instrument with a measurement bandwidth of up to 3 GHz.
A few of the investigated materials showed effective shielding. The absorbing sheet material
and the radiant barrier roofing material showed shielding values of at least 30dB and above. These cheaper materials are therefore recommended for use at the Square
Kilometre Array (SKA) buildings for additional shielding.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Elektromagnetiese inmenging (EMI) is een van die hoofprobleme wat sterrekundiges en ingenieurs in die radio-sterrekunde-observatoria ondervind. Interaksie van elektromagnetiese (EM) golwe uit verskillende bronne kan apparaatfout, datavervorming of dataverlies veroorsaak. Die meeste toerusting en fasiliteite by 'n radio-sterrekunde-observatorium is sensitief vir hierdie inmenging. Dit is dus belangrik om 'n oplossing te vind om hierdie sensitiewe instrumente te beskerm teen skade wat mag voortspruit uit EMI. Daar is baie stappe gedoen om hierdie oplossings te voorsien, insluitend radiofrekwensie veldtogte, versigtige ontwerp van elektroniese stelsels, ondersoek van radiofrekwensievoortplanting en afskerming. In laasgenoemde geval was daar verskeie materiale wat op verskillende vlakke in afskerming gebruik is. Die meeste van die algemeen gebruikte materiale is egter duur. Hierdie projek kyk na die karakterisering van alternatiewe bekostigbare kommersiële materiaal wat vir afskerming gebruik kan word. Karakterisering van hierdie materiale word gedoen met behulp van 'n weerkaats-kamer en spesifiek vir die geneste weerkaats-kamer tegniek vir herhaalbaarheid doeleindes. Die metings word in frekwensiedomein (FD) gedoen en valideer met behulp van tyddomein (TD) metodes. Die twee stelle metings word uitgevoer in twee verskillende weerkaats-kamer met verskillende fisiese dimensies en eienskappe. Die TD-meting word ondersoek vir metingstyd versnelling. Meting in TD word gedoen met behulp van die Real Time Analyzer (RTA), wat 'n hoë dinamiese bereik instrument met 'n meting bandwydte van tot 3 GHz is. 'n Paar van die materiale wat ondersoek is, het effektiewe afskerming getoon. Die absorberende plaatmateriaal en die stralingsdempende dakmateriaal het skermwaardes van minstens 30 dB en hoër vertoon. Hierdie materiaal kan aanbeveel word by SKA geboue vir bykomende afskerming teen lae koste.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Elektromagnetiese inmenging (EMI) is een van die hoofprobleme wat sterrekundiges en ingenieurs in die radio-sterrekunde-observatoria ondervind. Interaksie van elektromagnetiese (EM) golwe uit verskillende bronne kan apparaatfout, datavervorming of dataverlies veroorsaak. Die meeste toerusting en fasiliteite by 'n radio-sterrekunde-observatorium is sensitief vir hierdie inmenging. Dit is dus belangrik om 'n oplossing te vind om hierdie sensitiewe instrumente te beskerm teen skade wat mag voortspruit uit EMI. Daar is baie stappe gedoen om hierdie oplossings te voorsien, insluitend radiofrekwensie veldtogte, versigtige ontwerp van elektroniese stelsels, ondersoek van radiofrekwensievoortplanting en afskerming. In laasgenoemde geval was daar verskeie materiale wat op verskillende vlakke in afskerming gebruik is. Die meeste van die algemeen gebruikte materiale is egter duur. Hierdie projek kyk na die karakterisering van alternatiewe bekostigbare kommersiële materiaal wat vir afskerming gebruik kan word. Karakterisering van hierdie materiale word gedoen met behulp van 'n weerkaats-kamer en spesifiek vir die geneste weerkaats-kamer tegniek vir herhaalbaarheid doeleindes. Die metings word in frekwensiedomein (FD) gedoen en valideer met behulp van tyddomein (TD) metodes. Die twee stelle metings word uitgevoer in twee verskillende weerkaats-kamer met verskillende fisiese dimensies en eienskappe. Die TD-meting word ondersoek vir metingstyd versnelling. Meting in TD word gedoen met behulp van die Real Time Analyzer (RTA), wat 'n hoë dinamiese bereik instrument met 'n meting bandwydte van tot 3 GHz is. 'n Paar van die materiale wat ondersoek is, het effektiewe afskerming getoon. Die absorberende plaatmateriaal en die stralingsdempende dakmateriaal het skermwaardes van minstens 30 dB en hoër vertoon. Hierdie materiaal kan aanbeveel word by SKA geboue vir bykomende afskerming teen lae koste.
Description
Thesis (MEng)--Stellenbosch University, 2019.
Keywords
UCTD, Shielding (Electricity) -- Investigations, Electromagnetic screens, Electromagnetic reverberation chambers