电波混响室的仿真及场均匀性分析

混响室常用于电磁兼容性能测试。在以往的混响室建造中,常依赖设计者个人经验,通过反复调试来保证混响室的场均匀性。为此,提出了一种混响室的电磁仿真校验方法,并对不同搅拌方式下的场强分布及场均匀性进行了仿真分析。仿真结果表明,所设计的混响室最低使用频率100 MHz的场均匀性为3.73 dB,并验证了400 MHz的场均匀性为2.64 dB,均满足标准要求且有一定的设计余量。文章对工程实践中混响室的设计建造具有指导意义。

基于电波混响室技术的天线效率测量实验教学设计

为使学生深入理解天线辐射特性和电磁波传播机制,设计以电波混响室技术的天线效率测量为实验教学项目。首先讲授混响室的工作原理,基于统计理论给出混响室无线信道传输函数。其次介绍混响室参考天线法原理,给出该方法测量不确定度的统计分析方法。对2种不同类型的天线开展效率测试,分析其测量不确定度。通过实验案例教学,不仅可使学生理解天线的工作特性和电磁波的传播方式,掌握工程天线效率测量的混响室方法,帮助学生了解统计电磁交叉学科的概念及应用,激发学生对电磁及统计领域相关课程的学习热情。

混响室内模拟多径衰落场环境的概率统计模型

已有混响室概率统计模型不能同时模拟多种多径衰落场环境。通过扩展经典混响室平面波叠加模型,建立了更具普适性的混响室内模拟多径衰落场环境的概率统计模型。推导了电场直角分量模值的概率密度函数(PDF),在理论上验证了新模型能同时模拟瑞利分布、莱斯分布及更多多径衰落场环境。通过蒙特卡洛模拟仿真了电场直角分量模值的PDF,并与理论PDF对比,进一步验证了新模型同时模拟多种多径衰落场环境的能力。

估计混响室旋转搅拌器相关角度的快速方法

为保证混响室中样本的统计独立性,混响室内搅拌器的相关角度给出了测试过程中搅拌器步进角度的下界。依照IEC 61000-4-21:2011确定搅拌器相关角度时,由于每次转动角度较小,完整旋转一周所需时间较长。为缩短测试时间,提高测试效率,提出一种快速评估相关角度的方法,即使搅拌器不完成整周旋转,相关角度也可以准确估计,从而大幅度减少测试时间。测试结果对不同旋转角度进行了比较,与完整旋转一周的结果吻合良好,证实了文章方法的有效性。

边界形变互耦混响室屏蔽效能测试系统性能评估

混混响室复杂强电磁环境下开展材料屏蔽效能测试是电磁防护领域的研究热点。研究边界形变互耦混响室屏蔽效能测试系统性能,开展了动态范围、电场分布特性和不确定度三个方面的试验验证,结果表明:在实际测试中,测试结果小于60 dB即为可信测试值;在1~10 GHz频段内,互耦混响室发射室的空间电场标准偏差小于3 dB,接收室的空间电场标准偏差小于2 dB,满足国际、国内相关标准要求,场均匀性良好;测试系统的扩展不确定度为5.90 dB,可以作为材料屏蔽效能测试平台使用。

边界形变互耦混响室屏蔽效能测试技术研究

为了解决混响室环境下屏蔽效能测试存在的系统结构复杂和测试结果误差大等问题,使用边界形变代替机械搅拌、互耦混响室代替嵌套混响室、柔性屏蔽布代替金属壳体等方法,提出了一种基于边界形变技术的互耦混响室屏蔽效能测试方法,简化了测试装置,增加了使用频率带宽。通过对混响室内部功率密度归一化处理,提出了混响室条件下屏蔽效能定义新方法,修正了测试装置、受试材料加载等对混响室内电场分布的影响,提高了测试的准确性。试验研究了研制的边界形变互耦混响室屏蔽效能测试系统的有效性,并探索了接收天线位置及指向对复合材料屏蔽效能测试结果的影响规律。研究发现研制的屏蔽效能测试系统动态范围为60~90 dB,内部电场标准偏差均小于3 dB,可以用于屏蔽效能测试;受试复合材料在1~10 GHz频率范围内屏蔽效能均值在28~34 dB之间波动,5组测试数据的最大标准偏差为1.96 dB,变异系数小于8.05%,测试结果重复性好。

基于峰均比的混响室独立样本数估计

混响室搅拌过程中的有效独立样本数与其性能评估密切相关。文章从Weibull分布出发,推导了混响室中接收功率样本峰值的概率密度函数,给出了样本峰值的期望值与独立样本数之间的关系;提出采用样本峰值与均值之比(简称峰均比)的方法估计测量数据的独立样本数。对比现有的独立样本数评估方法——相关角度法,峰均比法适用于混响室任意搅拌方式,物理意义自洽,计算过程相对简单。相关角度法与峰均比法的对比测试结果验证了峰均比法的准确性。

基于拟合的混响室莱斯K因子预测及信道重建

针对莱斯K因子的预测及给定莱斯K因子的信道重建问题,提出了使用少量不同配置下的K因子的测量值进行拟合,从而得到预测值或所需混响室配置的方法。在混响室中使用此方法对不同天线间距离处的K因子进行了拟合。结果表明,将Holloway表达式进行适当修正的函数拟合效果更优,且同时保留了Holloway表达式的物理意义,并对其进行了适当拓展。该方法对于如混响室品质因数等其它因素在不同取值处的K因子预测及信道重建问题也具有普适性。

电磁混响室不同工作状态下有效工作区场强

电磁混响室(reverberation chamber, RC)在不同工作状态下,找到其电平值与场强的对应参考值,探究有效工作区域中场强均一性,并最终明确有效工作区域中场强较为稳定的区域,为电磁辐射生物效应和防护研究提供参考。分别在900、1 800、2 650 MHz三种频率下,用电磁辐射检测仪对RC有效工作区域内324个场强测试点进行监测,并采用R语言和相关统计学软件进行分析。结果表明:在固定频率900 MHz、电平值为-25 dBm时,有效工作区域中三个高度的场强值和变异系数均无统计学差异;在固定频率1 800 MHz、电平值为-21 dBm时,场强在高度一与高度三、高度二与高度三之间统计学差异显著,变异系数在三个高度之间无统计学差异;在固定频率2 650 MHz、电平值为-19 dBm时,场强在高度一与高度二、高度一与高度三之间统计学差异显著,变异系数在三个高度之间无统计学差异。可见本研究提供了900、1 800、2 650 MHz三个频率下相应电平值对应的场强,为相关实验的开展提供参考;RC内有效工作区域单点场强随时间变化稳定性良好,而不同点的场强存在一定的空间不稳定性;有效工作区域中场强较为稳定的区域为高度一区域。

频率搅拌嵌套混响室场分布的统计特性

为明确频率搅拌方式下嵌套混响室内的场分布,在混响室电磁统计特性的基础上,对嵌套小室内外的场分布进行了理论研究,重点对小混响室开窗大小对场分布的影响进行了分析。当窗口为电大尺寸时,小混响室内外均服从瑞利分布;为电小尺寸时,参考车-车链路通信的统计特性,小混响室内部应满足双瑞利分布。在某大型混响室内,借助矢量网络分析仪,通过测试收、发天线间的散射参数S21,实现了样本数据的快速采集,并将样本数据与理论分布模型进行了拟合优度检验(KS检验),检验结果证明了假设分布的正确性。

频率搅拌嵌套混响室法箱体屏蔽效能计算与测试

为实现对小尺寸箱体电磁屏蔽效能的测试,对嵌套混响室法在频率搅拌方式下的测试原理进行了分析,并从散射参数的定义出发,推导了屏蔽效能的计算方法。根据该方法,在某大型混响室内构建测试系统,利用喇叭天线与制作的单极子天线,对体积为1 m×0.8 m×0.7 m的箱体屏蔽效能进行了测试。测得的S21参数证明了频率搅拌调节场分布的有效性,而S22参数验证了混响室内测得的天线反射系数要高于其实际真值。进一步数据处理表明:屏蔽效能测试结果与天线位置的选取无关,利用改进后的屏蔽效能计算式可有效消除天线类型对测试结果的影响,这将大大提高测试的可重复性。

混响室条件下小尺寸腔体屏蔽效能测试

针对小尺寸腔体屏蔽效（SE）能难以测试的问题,对频率搅拌嵌套混响室法SE测试中天线效率的影响加以修正;并利用感应电动势法对壁面单极子天线的响应进行推导,得出其能够用于检测混响室内场环境的结论.利用该结论,采用频率搅拌＋壁面单极子天线的改进测量模式,对某装备电气系统模块箱体的SE进行测试研究.测得的S21参数证明了频率搅拌调节场分布的有效性;而低频段的S21均值曲线说明混响室内能量随频率变化呈现一定震荡特性.SE计算结果表明,箱体在过模状态下（3～13GHz）的屏蔽效能力从20dB逐渐减弱到5dB,并且测试结果与天线位置的选取无关,若忽略天线效率可导致多达10dB的测量误差,这在实际测试中需要引起重视.

混响室条件下的腔体屏蔽效能测试方法改进

介绍了频率搅拌混响室法腔体屏蔽效能的测试原理与方法,在此基础上,对某开缝腔体的屏蔽效能进行了实测。针对测试中暴露出的单一频率搅拌测试精度不高这一技术难题,从提升样本容量角度出发,采用一种基于机械搅拌与频率搅拌相结合的复合搅拌方式,提升了搅拌带宽内的独立样本数量,降低了测试结果的不确定度。从数据处理方法入手,提出一种基于数字低通滤波获取混响室场量均值曲线的方法,在有效保留峰值信息的同时,能够获得较理想平滑的场量均值曲线,提升了数据处理的精确度。相比两种改进方法,前者需要与机械搅拌配合使用,适用较大腔体屏蔽效能测试;后者不必过多关心样本容量大小,且无需增加额外辅助测试设备,更具应用价值。

矩形混响室中试件吸声测量结果的检验（Ⅱ）

提出了一种新的检验矩形混响室中平面型试件按传统布置方式布置时其测量结果是否接近试件的实际吸声系数值的方法．

电磁兼容试验中的混响室技术

分析了电磁兼容试验用混响室技术,它主要包括混响室的校准和性能参数确定。在屏蔽腔内安装转动的搅拌桨使得混响室内部电磁场在统计上分布均匀且各向同性。混响室辐射抗扰度测试技术分析及与电波暗室技术对比说明该测试技术造价低、测试空间大、速度快,可廉价替代暗室测试,且已被国际标准广泛接受。

频率搅拌混响室场均匀性与搅拌带宽选取方法分析

为了确定混响室在频率搅拌方式下的有效搅拌带宽这一参数,在分析矩形谐振腔原理的基础上,简要阐述了频率搅拌混响室实现电场"统计均匀"的工作原理,并进一步对搅拌带宽的选取原则进行了分析。在尺寸为10.5m×8m×4.3m的大型混响室内,通过矢量网络分析仪测量了少模与过模状态下收、发天线间的传输参数S21,利用测得的S21参数分析了该混响室在频率搅拌方式下的低频特性,并给出了不同搅拌带宽下场均匀性验证的方法。试验结果及数据处理表明:该混响室在频率搅拌方式下最低可用频率与机械搅拌方式基本相同;在过模状态下,选择合适的搅拌带宽能够得到统计均匀的场环境;当工作频率为500MHz～1.5GHz时,其最小有效搅拌带宽约为30MHz。

混响室设计与校准测试

给出了混响室测试系统的设计方法和基本性能的预测分析。根据设计建造了混响室,并且采用自动化测试软件完成了校准测试,分析了电场均匀性、品质因数等性能指标。测试表明建造的混响室性能完全符合测试标准的规定,多次测量重复性很好。最低可用频率200MHz,电场均匀性小于3dB。可以用来进行电磁兼容辐射发射和辐射抗扰度测试。

混响室的概率统计分析方法及其蒙特卡罗模拟

提出了一种研究混响室问题的理论分析方法,从理想混响室的离散概率模型出发,采用蒙特卡罗模拟来获得室内电磁场量及其相关物理量的概率统计特性。运用该方法获得了混响室内若干场量(均为归一化值)的概率密度函数、室内一段均匀无耗单导体传输线的负载平均耦合截面及负载电流响应模值的概率分布,所得结果与已有文献给出的结果(包括由解析公式计算或测量所得的结果)吻合良好。由于蒙特卡罗方法的普适性,采用该方法可以获得任意待分析参量的全部概率统计特性(只要样本数足够大)。同时该方法无需针对具体混响室进行,只要在其测试区域能较好地与理想混响室的基本概率模型相吻合,就能给出较精确的计算结果,且其计算量远远小于基于全波分析的蒙特卡罗方法。

混响室发射天线位置优化仿真及实验

为提高混响室测试区域的场均匀性,在分析发射天线影响场均匀性原理基础上,采用基于矩量法的电磁仿真软件FEKO对混响室仿真模型进行数值计算,通过与遗传算法相结合研究了混响室发射天线的位置对测试区域场均匀性的影响,得到了优化后发射天线位置及相应的表征混响室测试区域场均匀性的电场标准偏差值。优化后,测试区域场均匀性较优化前有所改善,并通过实验验证了该优化仿真方法的正确性。