混响室校准及测试

本文首先对混响室的发展、原理、主要性能参数进行了介绍,在此基础上依据标准IEC 61000-4-21中的规定,对混响室的校准方式进行了详细介绍和分析,并以辐射电磁场抗扰度为例,具体说明在混响室内进行测试的方法步骤.     

混响室校准与辐射抗扰度测试

在对混响室的基本原理进行简要介绍的基础上,依据标准IEC61000-4-21中的规定,对混响室的校准方法及操作过程进行了详细介绍和分析,并对在混响室内进行辐射抗扰度测试的方法及步骤进行了介绍。     

混响室的仿真与优化

混响室的结构设计中,搅拌器的设计是一个难点.合理设计的搅拌器会改善混响室的场均匀性、降低最低可用频率.文章通过实验仿真,定性分析了不同的搅拌器大小、形状与个数对混响室性能的影响.     

电磁混响室的辐射发射快速校准法

针对混响室确认系数传统测量方法存在的耗时长、测量不确定度大等问题,根据GB/T 17626.21-2014测试要求,提出电磁混响室的辐射发射快速校准法。确定了电磁辐射发射快速校准流程,开发了混响室辐射发射快速校准软件。5G通信基站的辐射发射快速校准测量结果表明,快速校准法能够有效地测量出混响室确认系数,且测量时间短,测量结果的不确定度小。     

混响室“Z”型搅拌器的设计优化

阐述了混响室性能评价方法、机械搅拌器的作用与工作原理。利用电磁计算仿真软件分析了“Z”型搅拌器的长度和折叠数目对混响室场强均匀性指标的影响。结果表明,在混响室内部空间允许的条件下,搅拌器投影长度越长、折数越多,对应的混响室性能越好。     

电场传感器校准的等效天线系数法

针对电场传感器在1 GHz以上频段高于200 V/m场强的校准需求,提出了等效天线系数法.该方法借用了天线系数的概念,在混响室中首先通过现有场强标准装置传递得到小场强时接收天线的等效天线系数,再利用等效天线系数对混响室中的大场强定标,从而实现电场传感器的大场强校准.混响室中采用等效天线系数法定标的大场强与采用统计方法计算得到的大场强相比较,场强偏差满足系统不确定度要求,说明了等效天线系数法的合理性.该方法借助混响室的特点和天线系数概念,将电场传感器校准幅度提升至200 V/m以上,为大场强测量的准确性提供了依据.     

源搅拌混响室的仿真分析与实验研究

根据谐振腔理论,分析了理想情况下影响源搅拌混响室性能的主要因素,通过数值计算对其进行仿真验证,确定了影响混响室场均匀性的主要因素有激励天线的极化方向,摆放位置以及激励源的位置数等;在此基础上提出了一种可行的源搅拌方案,通过实验的方法,在满足一定采样数情况下,实现了混响室较好的场均匀性;同时借助K-S拟合对源搅拌混响室测量场值的统计特性进行了分析,结果表明:源搅拌混响室的一维场分布服从瑞利分布。     

使用天线监测场强的混响室场均匀性校准方法

由于传统电场探头在某些环境下进行混响室校准具有局限性,提出使用天线进行混响室场均匀性校准的方法.对两种方法进行了论述,并进行了实地测试,数据处理后分别得到同一混响室条件下两种方法所得场均匀性标准差,经过相关系数运算,可得出两种方法具有较好的一致性的结论.     

混响室仿真模型的建立及实验验证

为了对实际混响室的建造提供指导,采用基于矩量法的电磁仿真软件FEKO建立了混响室仿真模型,并通过实际测试对模型进行了验证.为高效地完成仿真,编写了Matlab程序控制FE-KO,实现了仿真模型中搅拌器的自动步进.从场强大小及电场标准偏差两方面对混响室模型进行了实验验证.结果表明:仿真计算得到的各顶点归一化最大电场强度趋势与实测结果具有较高的一致性,仿真计算得到的标准偏差值与实测结果的相对误差平均值保持在12％左右,说明仿真模型能真实反映混响室的场分布情况.     

腔体形状对混响室内场均匀性的影响

针对高功率微波(HPM)激励下的混响室,研究了不同腔体形状对混响室内电场分布的影响。根据理想封闭矩形腔体内电磁场表达式,分析了腔体形状对混响室内场特性的重要影响,并确立以时间窗为研究单元的统计计算方法描述混响室内的瞬态场特征。重点研究腔体形状对腔体内场均匀性的影响效果,主要对比电场的最大值、分布标准差以及各向同性等指标。研究结果表明:在矩形谐振腔中引入复杂结构能够降低场分布标准差,提高能流分布的均衡性,实现均匀的电磁场环境。     

混响室关键配置对场分布影响分析

从仿真计算、实验验证、理论分析三方面研究了混响室内发射天线位置、搅拌器位置及形状对混响室场分布的影响。采用遗传算法分别对混响室的发射天线位置、搅拌器位置及形状、混响室全局进行了优化。研究表明:相对于对发射天线位置进行优化,对搅拌器位置及形状进行优化得到的场均匀性更佳,综合评价函数值F随初始群体中的个体变化更剧烈,说明场分布对搅拌器的变化更敏感;而对混响室全局优化场均匀性最好,F随初始群体中的个体变化也最剧烈。理论分析验证了仿真结果的正确性。     

时域有限差分法分析混晌室中场的均匀性

针对目前仿真分析混响室内的场分布过程中计算量大、耗费时间长和对计算机配置要求高的现状,用在一定的约束条件下随机分布于球面上的一组等效源辐射的平面电磁波叠加而成的一维推进的重叠平面渡模拟搅拌器搅拌过程中混响室内的电磁波,并采用时域有限差分法(FDTD)法对基于上述模型的混响室内的场分布进行了仿真计算,得出了使混响室内场分...     

混响室\

基于传输线原理,通过构建均匀分布在单位球面的入射电磁波模拟混响室内“全向辐照”电磁环境,建立了混响室散射场条件下场线耦合模型.利用此模型对双线传输线进行数值模拟,研究了传输线的长度、终端负载等关键参数对响应信号的影响.结果表明：传输线对混响室散射场条件下的“全向辐照”电磁环境有明显的选频特性,终端负载响应信号的峰值出现在以线缆长度为波长的频点的n/2倍处,其中n=1,2,3…;传输线终端负载阻值的变化不会对其响应曲线的变化规律产生影响,但会影响其响应峰值;传输线其中一个端口的负载阻值变化不会显著影响另一端负载响应信号.     

相似原理应用于混响室缩比模型的验证分析

为了能够将缩比模型应用于混响室设计中,对电磁场相似原理在混响室金属谐振腔体中的适用性问题进行了验证。分析计算了混响室缩比前后的模式数目,证明其符合相似原理;对构造的模型进行了仿真分析,表明缩比前后混响室金属腔体中观察点的电场值具有相似性;通过混响室实物的场均匀性测试数据验证了仿真分析方法的正确性。理论推导和仿真分析结果均说明电磁场相似原理可应用于混响室缩比模型中。     

混响室条件下的辐射敏感度测试新方法

提出了一种基于统计平均思想的新的辐射敏感度测试方法,在大量实验的基础上验证其可靠性。两种工作模式分别采用位于测试区域内的接收天线在统计平均时间内接收环境场的平均值和所有步进位置测试结果的平均值作为最终测试结果。实验结果表明该方法测试过程简单,能够得到给定设备在任意敏感频点的辐射敏感度阈值,且具有良好的测试可重复性。将国际电工委员会(IEC)颁布的IEC61000-4-21第二版新标准与旧版本中关于步进模式最少独立采样位置的数量做了简要对比,通过实验数据验证了新版本的测试结果。     

混响室桨叶夹角对场均匀性影响的仿真及测量

用HFSS10．0对混响室进行仿真,研究了搅拌器的夹角对场均匀性的影响。首先阐述了混响室的特点及其场均匀性校准的原理和方法,然后根据实际混响室的尺寸,用HFSS10．0进行建模,通过仿真得出搅拌器在不同夹角情况下的场均匀性。最后根据仿真结果,对混响室的场均匀性进行测量,验证了合理的设计搅拌器会改善混响室的场均匀性,降低最低可用频率。     

基于线性扫频的频率搅拌混响室搅拌参数选取

针对混响室线性扫频频率搅拌方式下的扫频间隔与搅拌带宽选取问题,在分析扫频搅拌混响原理的基础上,根据混响室测试常用的“过采样”原则与独立样本数的计算公式,给出了扫频间隔选取的上限值;并从测试精度的角度出发,利用电场均值置信区间与独立样本数之间的关系,得出搅拌带宽下限值附近独立样本数的最低要求.在某大型混响室内,通过对200 MHz、500 MHz及1 GHz起始频率下的测试数据进行处理,验证了选取方法的合理性,并得出随频率升高,搅拌间隔与搅拌带宽的选取减小,非零带宽对测试结果的影响降低等结论.     

混波室场的直接耦合分量及其测量可重复性研究

通过实验验证了混波室内场的统计特性.给出了基于矢量网络分析仪的测量混波室可重复性的试验方法与配置.用矢量网络分析仪的方法对不同的发射天线方向进行了测试与比较.结果表明:发射天线的方向对混波室测量可重复性有较大的影响,对准混波室的角落和搅拌器时的测量可重复性较好.