무반향실

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무반사실(Anechoic chamber, "비반사적"이라는 뜻의 무반사)은 음파 또는 전자파의 반사를 멈추도록 설계된 방이다. 그들은 또한 종종 주변으로부터 들어오는 에너지로부터 격리된다. 이 조합은 개인이나 검출기가 직접 소리(반사되지 않은 소리)를 독점적으로 듣는다는 것을 의미하며, 사실상 자유 영역에 있는 바깥을 시뮬레이션하는 것이다.

미국의 음향 전문가 레오 베라넥이 만든 무향실(Anechoic chamber)은 처음에는 음향 무향실을 지칭하는 용도로만 사용되었다. 최근에는 전자파에 의한 반사 및 외부 소음을 제거하는 다른 RF와 음파 탐지기로 용어가 확장되고 있다.

무향실은 가정용 전자레인지 크기의 작은 구획부터 항공기 격납고 크기의 구획까지 다양하다. 챔버의 크기는 시험 대상 물체의 크기와 주파수 범위에 따라 달라진다.

음향 무음극실

이후 무반향실이라고 불리는 것의 요건은 거주 지역에서 야외에서 시험할 수 없을 정도로 강렬한 소리 수준을 발생시키는 확성기를 시험할 수 있게 하기 위해 시작되었다.^[1]

무반향실은 명목상 "자유장" 조건에서의 실험을 수행하기 위해 음향학에서 일반적으로 사용된다. 자유장은 반사 신호가 없다는 것을 의미한다. 모든 음향 에너지는 반사되지 않은 채 근원에서 멀리 이동하게 될 것이다. 일반적인 무반향실 실험에는 확성기의 전달 기능이나 산업 기계에서 발생하는 소음 방사선의 방향성 측정이 포함된다. 일반적으로 무반향실 내부는 10~20dBA 범위에서 일반적인 소음 수준으로 매우 조용할 수 있다. 2005년에 최고의 무반향실은 -9.4 dBA로 측정되었다.^[2] 2015년 마이크로소프트(MS) 캠퍼스의 한 무반향실이 -20.6dBA로 세계 기록을 갈아치웠다.^[3] 인간의 귀는 일반적으로 0dBA 이상의 소리를 감지할 수 있기 때문에 그러한 공간에 있는 사람은 주변 환경을 소리가 없는 것으로 인식한다. 일화적으로, 어떤 사람들은 그러한 침묵을 좋아하지 않을 수도 있고 혼란스러워질 수도 있다.^[2]

무반향실이 벽에 충돌하는 음파의 반사를 최소화하는 메커니즘은 다음과 같다. 포함된 그림에서 내가 무반향실 벽에 막 들이닥치려는 사건음파. 이 벽은 높이가 H인 일련의 웨지 W로 구성되어 있다. 충돌 후, 일련의 파동 R으로 반사되어 웨지 W 사이의 공기 A의 간격(점선으로 경계)에서 위아래로 "바운스"된다. 그러한 튕김은 A에서 (적어도 일시적으로) 스탠딩 파동 패턴을 발생시킬 수 있다. 이 과정에서 R파의 음향 에너지는 특히 코너 C 부근에서 공기의 분자 점도를 통해 소멸된다.^[4] 또한 쐐기를 가공하기 위해 폼 재료를 사용하면 파동/벽 상호작용 중에 또 다른 방산 메커니즘이 발생한다.^[5] 그 결과 'R'로 표기된 A격차(그리고 음원으로 되돌아간다)를 벗어나는 I의 방향을 따라 반사파 R의 성분이 눈에 띄게 감소한다. 이 설명은 2차원이지만, 무반향실에서 사용되는 실제 3차원 쐐기 구조에 대표적이며 적용 가능하다.^[6]

반아세코닉 및 헤미아네코닉 챔버

완전한 무향실은 모든 방향에서 에너지를 흡수하는 것을 목표로 한다. 이를 위해 바닥을 포함한 모든 표면을 올바른 모양의 쐐기로 덮어야 한다. 메쉬 그릴은 보통 바닥 위에 설치하여 걸어다니거나 장비를 배치할 수 있는 표면을 제공한다. 이 망사 바닥은 일반적으로 건물의 다른 층과 같은 층 높이에 배치되는데, 이는 방 자체가 바닥 높이 아래로 확장됨을 의미한다. 이 망사 바닥은 습기가 차서 흡수성 버퍼 위에 떠서 외부 진동이나 전자기 신호로부터 격리시킨다.

이와는 대조적으로 반무반향 또는 헤미-무반향실은 자동차, 세탁기, 산업용 기계 등 무거운 물건을 지탱하는 작업면 역할을 하는 견고한 바닥을 가지고 있어 완전한 무반향실의 메쉬 그릴로 지탱할 수 없었다. 녹음 스튜디오는 종종 반(反)무반(semi-anechoic)

'반미아네코닉'과 '헤미아네코닉'의 구분이 불분명하다. 어떤 용도에서는 그것들은 동의어이거나 오직 하나의 용어만 사용된다.^[7] 다른 용도는 하나는 이상적으로 반사되는 바닥(단일 반사 표면으로 자유장 조건을 만드는 것)을 가진 것으로, 다른 하나는 단순히 평평한 처리되지 않은 바닥을 가진 것으로 구별한다.^[8][9] 다른 용도는 크기와 성능으로 구분하는데, 하나는 음향 처리로 개조된 기존 룸일 가능성이 높고, 다른 하나는 더 크고 무반향 성능이 더 좋은 특수 목적의 룸일 가능성이 있다.^[10]

무선주파수 무반향실

무선 주파수(RF) 무향실의 내부 외관은 음향 무향실의 외관과 유사하지만, RF 무향실의 내부 표면은 음향 흡수 물질 대신 방사선 흡수 물질(RAM)로 덮여 있다. RF 무반향 챔버의 용도는 테스트 안테나, 레이더 등을 포함하며, 일반적으로 안테나 방사선 패턴, 전자기 간섭 측정을 위한 안테나를 수용하는 데 사용된다.

성능 기대치(게인, 효율성, 패턴 특성 등)는 독립형 또는 내장형 안테나를 설계할 때 1차적 과제를 구성한다. 셀룰러, 와이파이, 블루투스, LTE, MIMO, RFID, GPS와 같은 다양한 기술을 포함하는 단일 장치로 설계는 점점 더 복잡해지고 있다.

방사선 흡수 물질

RAM은 가능한 한 많은 입사 방향에서 입사 RF 방사선(비이온화 방사선이라고도 함)을 효과적으로 흡수하도록 설계 및 형상화되었다. RAM의 효과가 클수록 반사 RF 방사선의 결과 수준은 낮아진다. 전자파 적합성(EMC)과 안테나 방사선 패턴의 많은 측정에서는 반사를 포함하여 시험 설정에서 발생하는 모의 신호가 측정 오류와 모호성을 야기할 위험을 피하기 위해 무시할 수 있어야 한다.

주파수 대비 효과

높은 주파수의 파장은 파장이 더 짧고 에너지는 더 높은 반면, 낮은 주파수의 파장은 더 길고 에너지는 더 낮은 반면, 람다가 파장을 나타내는$$ $\lambda {\displaystyle }$= ${\displaystyle v}$/$$ {\$displaystyle{\displaystyle }$ $\lambda =v/f}$ 관계상으로는 파장의 위상 속도, f ${\displaystyf}$가 주파수라고$$ 한다. 특정 파장을 보호하려면 원뿔이 해당 파장을 흡수하기에 적절한 크기여야 한다. RF 무반향실의 성능 품질은 가장 낮은 시험 작동 빈도에 의해 결정되며, 이 시험에서 내부 표면에서 측정된 반사가 더 높은 주파수에 비해 가장 중요할 것이다. 피라미드형 RAM은 입사파가 내부 챔버 표면에 정상적으로 발생하며 피라미드 높이가 대략 ${\displaystyle \lambda \mathrm{}}$/ 4 ${\displaystyle \lambda /4}$과 같을 때 가장 흡수성이 뛰어나다$.$ 여기서 $where{\displaystyle }$ ${\displaystyle \lambda }$은 자유 공간 파장이다. 따라서 RAM의 피라미드 높이를 동일한 (제곱) 베이스 크기로 증가시키면 낮은 주파수에서 챔버의 효율성은 향상되지만, 정의된 크기의 챔버 내부에서 사용할 수 있는 비용 증가와 방해받지 않는 작업 부피가 감소한다.

선별된 룸에 설치

RF 무반향실은 대개 패러데이 케이지 원리를 사용하여 설계된 선별된 룸에 내장된다. 이는 내부 표면으로부터의 반사를 최소화하기 위해 무반향실이 필요한 RF 테스트의 경우 내부로 침투하여 테스트 대상 장비에 간섭을 유발하고 외부로 침투하는 테스트에서 누출을 방지하기 위해 스크리닝 룸의 특성도 대부분 필요하기 때문이다.^{[citation needed]}

챔버 크기 및 커미셔닝

낮은 복사 주파수에서 원거리 측정은 크고 비싼 챔버를 필요로 할 수 있다. 때로는 레이더 단면 측정의 경우, 더 높은 주파수에서 시험함으로써 시험 주파수의 파장을 직접 비율로 축소할 경우 시험 대상 물체를 스케일다운하고 챔버 크기를 줄일 수 있다.^{[citation needed]}

RF 무반향 챔버는 일반적으로 하나 이상의 인가된 표준의 전기적 요건을 충족하도록 설계된다. 예를 들어 항공기 산업은 MIL-STD 461E와 같은 회사 사양이나 군사 사양에 따라 항공기 장비를 시험할 수 있다. 일단 제작되면 커미셔닝 중에 합격 시험을 수행하여 표준이 실제로 충족되는지 검증한다. 만약 그렇다면, 그런 취지의 증명서가 발급될 것이다. 그 방은 주기적으로 재시험되어야 할 것이다.

운영용도

무반향실 내에서 사용할 시험 및 지지 장비 구성은 원치 않는 반사를 유발하는 위험 때문에 가능한 한 금속(전도성) 표면을 적게 노출해야 한다. 종종 이것은 시험 대상 장비를 지지하기 위해 비전도성 플라스틱 또는 나무 구조물을 사용함으로써 달성된다. 금속 표면이 불가피한 경우 가능한 한 그러한 반사를 최소화하도록 설정한 후 램 파편으로 덮을 수 있다.

(시험 대상 장비와 반대로) 시험 장비를 챔버 내부 또는 외부에 배치해야 하는지에 대해서는 신중한 평가가 필요할 수 있다. 전형적으로 그것의 대부분은 외부 간섭과 챔버 내의 방사선으로부터 보호하기 위해 메인 테스트 챔버에 부착된 별도의 스크리닝 룸에 위치한다. 테스트 챔버에 연결된 주 전원 및 테스트 신호 케이블은 고품질 필터링이 필요하다.

광섬유 케이블은 일반적인 RFI에 면역이 되며 또한 챔버 내부에 거의 반사되지 않기 때문에 신호 케이블에 종종 사용된다.

RF 무반향 챔버와 관련된 안전보건 위험

RF 무향실에는 다음과 같은 안전보건 위험이 관련된다.

• RF 방사선 위험
• 화재위험
• 갇힌 인원

측정 중에는 통상적으로 챔버 내부에 인체가 원하지 않는 반사를 일으킬 수 있을 뿐만 아니라 높은 RF 파워에서 시험을 수행할 경우 해당 인체에 방사선 위험이 될 수 있기 때문에 인력은 허용되지 않는다. 그러한 위험은 RF 또는 비이온화 방사선에 의한 것이며 높은 에너지 이온화 방사선에 의한 위험은 아니다.

RAM은 RF 방사선의 흡수성이 높기 때문에 입사 방사선은 RAM 내에서 열을 발생시킬 것이다. 이를 적절히 소산할 수 없을 경우 핫스팟이 발생하여 RAM 온도가 연소 지점까지 상승할 수 있는 위험이 있다. 송신 안테나가 실수로 RAM에 너무 가까이 접근하면 위험할 수 있다. 상당히 낮은 전송 전력 수준에서도 고 이득 안테나는 충분한 전력을 집중시켜 구멍 근처에 높은 전력 유량을 발생시킬 수 있다. 최근 제조된 RAM은 일반적으로 그러한 위험을 줄이기 위해 내화제로 처리되지만 완전히 제거하기는 어렵다. 안전 규정에는 일반적으로 연기 감지기를 포함한 기체 화재 진압 시스템의 설치가 필요하다.

참고 항목

• 방음재
• 진동격리
• 버퍼(동음이의)
• 감쇠파
• 감쇠비
• 댐퍼(동음이의)
• 전자파 반향실
• 반향실
• 감각적 박탈감
• GTEM 세포

참조

외부 링크

위키미디어 커먼즈에는 무반주실과 관련된 미디어가 있다.

• 무반향실 360도 영상
• 음향 무반향실 사진 및 설명
• 무반향실, 과거와 현재
• RF 무반향 챔버의 작동 방식
• EMC/RF 테스트 시설의 비디오 둘러보기 남반구에서 가장 큰 무반향 시험실 포함
• 몇 가지 예
  • 무반향실용 안테나 시험
  • 밀리미터 웨이브 Inc의 무선/MM 웨이브 무반향 챔버
  • 벨 연구소의 머레이 힐 무반향실
  • 밀리미터 파동 설계를 위한 무반향실
  • "Acoustics Anechoic Chamber". The UK's National Measurement Laboratory. National Physical Laboratory. Archived from the original on 29 September 2007. Retrieved 22 February 2011.{{cite web}}: CS1 maint : 부적합한 URL(링크)
  • Apple Inc. 캠퍼스의 무반향 챔버들은 WaybackMachine을 통해 모바일 기기 제품을 테스트하곤 했다.
  • 프라하 CTU에 무반향실을 지은 사진
• 사운드 예제
  • 무반향실 안의 옷 소리
  • 무반향실의 환각: 주장 뒤에 숨겨진 과학
  • 무반향실에서 가라앉은 풍선이 터지는 소리 듣기