電波暗室的場地確認及其存在的問題
發布時間:2009-12-22
中心議題:
電dian波bo暗an室shi作zuo為wei電dian子zi設she備bei輻fu射she發fa射she的de試shi驗yan場chang地di,其qi性xing能neng直zhi接jie影ying響xiang到dao受shou試shi設she備bei輻fu射she發fa射she的de試shi驗yan結jie果guo。在zai輻fu射she發fa射she測ce量liang的de不bu確que定ding度du分fen量liang的de評ping估gu中zhong,場chang地di的de不bu確que定ding度du是shi主zhu要yao的de不bu確que定ding度du源yuan之zhi一yi。因yin此ci為wei了le減jian小xiao測ce量liang場chang地di的de不bu確que定ding度du對dui試shi驗yan結jie果guo的de影ying響xiang,CISPR16-1-4對場地的確認程序及其判據做出了嚴格的規定。在2004年之前,該標準隻對半電波暗室30~1000MHz頻率範圍內的場地確認方法做出了規定。當前的CISPR16-1-4不僅規定了30~1000MHz頻率範圍內的半電波和全電波暗室的確認方法,同時還給出了1GHz以上的場地確認方法。本文對以上方法進行簡單介紹,重點討論使用這些方法進行場地確認時存在的問題。
1GHz以下的場地確認方法
1.半電波暗室的確認方法——歸一化場地衰減(NSA)
對於1GHz以下頻率範圍內半電波暗室(SAC)的確認,CISPR16-1-4規定的方法為歸一化場地衰減法。為了獲得場地的NSA,首先應進行場地衰減(SA)的測量。場地衰減為信號源和測量接收機直通時測得的電壓,減去當信號源與發射天線連接,接收天線與發射天線之間的距離為3m(10m),接收天線在1~4m(2~6m)進行高度掃描時測量接收機測得的最大電壓。當SA減去發射天線和接收天線的自由空間的天線係數即為NSA。如果測得的場地NSA與標準規定的NSA的差值在±4dBzhineijiweihege。youyugaiquerenfangfashejidaofashetianxianhejieshoutianxianzaiziyoukongjiandetianxianxishu,yincizhelianggetianxianxishudexiaozhunbuquedingduhuizhijieyingxiangshouquerenchangdidexingnengpanduan。
2.半電波暗室的確認方法——參考場地法(RSM)
CISPR/A將在CISPR16-1-4中引入參考場地法(ReferenceSiteMethod,RSM)作為歸一化場地衰減的替換方法,該項目目前處於CD階段。引入參考場地法的目的是有意避開發射天線和接收天線天線係數的問題,因為目前CISPR還沒有發布一個統一的天線校準的標準。參考場地法要求有基準場地作為參考試驗場地(REFTS),CISPR16-1-5給出了確定參考試驗場地的方法。通過理論計算確定具有規定的平衡-不平衡轉換器的de一yi對dui可ke計ji算suan偶ou極ji子zi之zhi間jian的de場chang地di衰shuai減jian,然ran後hou使shi用yong此ci對dui可ke計ji算suan偶ou極ji子zi在zai參can考kao試shi驗yan場chang地di上shang進jin行xing實shi際ji測ce量liang,將jiang測ce得de的de數shu據ju與yu理li論lun值zhi進jin行xing比bi較jiao,如ru果guo符fu合heCISPR16-1-5給出的判據,則認為此試驗場地可作為參考試驗場地。
進行場地確認時,應使用一對天線分別在參考試驗場地和符合性試驗場地(COMTS)上測量標準中規定位置的場地衰減,兩場地衰減之間的差值即為符合性場地的場地偏差,如果此差值在±4dB之內即為合格。
3.全電波暗室的確認方法——自由空間的NSA法
對於1GHz以下全電波暗室的確認,使用自由空間的NSA法。發射天線為頻率範圍30~1000MHz的小雙錐天線。對於3m法場地,發射天線的最大尺寸不得超過40cm,接收天線為雙錐和對數周期天線或者兩者的組合天線。此場地確認為空間試驗,發射天線分別放在試驗空間的3個不同高度和每個高度的5個不同位置(見圖1)。測量距離為3m、5m或者10m。判據和歸一化場地衰減相同,隻要測得的NSA和標準理論值之差在±4dB之內即為合格。

圖1自由空間的NSA法的試驗布置[page]

圖2電壓駐波比法的試驗布置
1GHz以上的場地確認方法
1GHz以上的場地確認方法為CISPR16-1-4規定的場地電壓駐波比(SVSWR)法。發射天線應為偶極子類型的天線,其E-麵和H-麵的波瓣圖標準中作出了嚴格的規定。接收天線應為實際發射試驗時使用的喇叭天線或者對數周期天線。該場地確認也為一空間試驗(見圖2)。要yao沿yan著zhe發fa射she天tian線xian和he接jie收shou天tian線xian之zhi間jian的de視shi軸zhou線xian移yi動dong發fa射she天tian線xian到dao標biao準zhun規gui定ding的de試shi驗yan點dian,然ran後hou計ji算suan這zhe些xie點dian上shang場chang地di電dian壓ya駐zhu波bo比bi,如ru果guo場chang地di電dian壓ya駐zhu波bo比bi小xiao於yu等deng於yu6dB即為合格。
場地確認中存在的問題
用於場地衰減測量的天線對場地衰減偏差()有著顯著的影響,但是標準中並沒有提及這個潛在的問題。相反的是,通常認為在理想場地中(天線的校準場地)和he受shou確que認ren的de場chang地di中zhong使shi用yong相xiang同tong的de一yi對dui天tian線xian,天tian線xian的de影ying響xiang最zui終zhong會hui在zai中zhong抵di消xiao。事shi實shi上shang,由you於yu不bu僅jin取qu決jue於yu特te定ding的de天tian線xian,還hai取qu決jue於yu天tian線xian使shi用yong的de場chang地di,因yin此ci天tian線xian產chan生sheng的de影ying響xiang並bing不bu能neng完wan全quan抵di消xiao。天tian線xian的de影ying響xiang包bao括kuo天tian線xian平ping衡heng-不平衡轉換器的阻抗、天線振子與場地之間的耦合和天線波瓣圖的影響。
4.1確認半電波暗室的NSA法存在的問題
場地的NSA值與發射天線和接收天線的天線係數有著直接的關係。一方麵,雙錐天線的天線係數是極化和接地平麵上高度的函數;另一方麵,自由空間的天線係數並不適合於接地平麵上的NSA的測量計算。在頻率範圍30~200MHz使用雙錐天線,由於天線平衡-不平衡轉換器的阻抗,不同天線類型與地麵的耦合不同。因此天線的輸入阻抗隨著頻率、接地平麵上的高度和極化而變化。這些因素使得自由空間的天線係數與接地平麵一定高度上的天線係數之間存在偏差,從而影響NSA的測量不確定度。對於實際使用中某些商業性的雙錐天線,平衡-不平衡轉換器的阻抗是未知的,因而天線係數的偏差也是未知的。
在頻率範圍200~1000MHz使shi用yong的de不bu同tong結jie構gou的de對dui數shu周zhou期qi偶ou極ji子zi天tian線xian有you著zhe不bu同tong的de方fang向xiang性xing。在zai高gao度du掃sao描miao的de過guo程cheng中zhong,入ru射she到dao接jie收shou天tian線xian上shang的de直zhi射she波bo和he地di麵mian反fan射she波bo的de方fang向xiang是shi變bian化hua的de(相對於天線的方向圖),測得的SA值將會不同。因此對於不同的天線將產生不同的NSA計算結果。
為解決上述問題,ANSIC63.5:2006給出了具有50Ω和200Ω平衡-不平衡轉換器阻抗的雙錐天線係數的修正方法。對於同一試驗場地,由於平衡-不平衡轉換器阻抗的差異,ANSI的de方fang法fa會hui得de到dao不bu同tong的de確que認ren結jie果guo。這zhe些xie修xiu正zheng計ji算suan僅jin對dui特te定ding的de天tian線xian模mo型xing和he試shi驗yan布bu置zhi是shi適shi用yong的de。也ye僅jin有you專zhuan業ye的de實shi驗yan室shi具ju備bei進jin行xing這zhe些xie修xiu正zheng計ji算suan的de能neng力li和he資zi源yuan。
4.2參考場地法存在的問題
對於CISPR/A正在製定的參考場地法也存在類似的問題。標準中並沒有規定用於比較參考試驗場地(REFTS)和符合性試驗場地(COMTS)的天線,在比較的過程中任何線極化天線都可以使用。因此具有不同平衡-不平衡轉換器阻抗的一對雙錐天線,雙錐/對數周期的組合天線或者偶極子天線,對於相同的受確認的場地,最終得到的結果並不是唯一的。此外,與ANSIC63.5:2006天tian線xian係xi數shu修xiu正zheng方fang法fa不bu同tong的de是shi,參can考kao場chang地di法fa通tong過guo計ji算suan兩liang場chang地di衰shuai減jian之zhi間jian的de差cha值zhi作zuo為wei場chang地di評ping判pan的de依yi據ju,參can考kao試shi驗yan場chang地di的de誤wu差cha會hui直zhi接jie傳chuan遞di給gei受shou確que認ren場chang地di(符合性試驗場地)deceliang。zhezhongyingxiangduiyuchuizhijihuadechangdiceliangyingxiangyouweixianzhu,huiyinrujiaodadeceliangbuquedingdu。yincibunengrenweizaicankaoshiyanchangdishangshiyongkuandaitianxianheshiyongCISPR可計算偶極子(見CISPR16-1-5)由場地引入的不確定度是相同的。
對於電波暗室的確認,不僅要進行30~1000MHz的場地測量,隨著CISPR16-2-3的測量頻率範圍擴至18GHz,電波暗室的確認也要擴至18GHz。因此在建造新的電波暗室的時候必需考慮到這個問題。對於30~1000MHz半電波暗室的確認,為了減小NSA法和參考場地法測量過程中的不確定度,也為了場地確認能夠溯源,應當對發射天線和接收天線的大小、波瓣圖和平衡-不平衡轉換器的阻抗作出明確的規定。
- 電波暗室的確認方法
- 場地確認中存在的問題
- 半電波暗室的NSA法存在的問題
電dian波bo暗an室shi作zuo為wei電dian子zi設she備bei輻fu射she發fa射she的de試shi驗yan場chang地di,其qi性xing能neng直zhi接jie影ying響xiang到dao受shou試shi設she備bei輻fu射she發fa射she的de試shi驗yan結jie果guo。在zai輻fu射she發fa射she測ce量liang的de不bu確que定ding度du分fen量liang的de評ping估gu中zhong,場chang地di的de不bu確que定ding度du是shi主zhu要yao的de不bu確que定ding度du源yuan之zhi一yi。因yin此ci為wei了le減jian小xiao測ce量liang場chang地di的de不bu確que定ding度du對dui試shi驗yan結jie果guo的de影ying響xiang,CISPR16-1-4對場地的確認程序及其判據做出了嚴格的規定。在2004年之前,該標準隻對半電波暗室30~1000MHz頻率範圍內的場地確認方法做出了規定。當前的CISPR16-1-4不僅規定了30~1000MHz頻率範圍內的半電波和全電波暗室的確認方法,同時還給出了1GHz以上的場地確認方法。本文對以上方法進行簡單介紹,重點討論使用這些方法進行場地確認時存在的問題。
1GHz以下的場地確認方法
1.半電波暗室的確認方法——歸一化場地衰減(NSA)
對於1GHz以下頻率範圍內半電波暗室(SAC)的確認,CISPR16-1-4規定的方法為歸一化場地衰減法。為了獲得場地的NSA,首先應進行場地衰減(SA)的測量。場地衰減為信號源和測量接收機直通時測得的電壓,減去當信號源與發射天線連接,接收天線與發射天線之間的距離為3m(10m),接收天線在1~4m(2~6m)進行高度掃描時測量接收機測得的最大電壓。當SA減去發射天線和接收天線的自由空間的天線係數即為NSA。如果測得的場地NSA與標準規定的NSA的差值在±4dBzhineijiweihege。youyugaiquerenfangfashejidaofashetianxianhejieshoutianxianzaiziyoukongjiandetianxianxishu,yincizhelianggetianxianxishudexiaozhunbuquedingduhuizhijieyingxiangshouquerenchangdidexingnengpanduan。
2.半電波暗室的確認方法——參考場地法(RSM)
CISPR/A將在CISPR16-1-4中引入參考場地法(ReferenceSiteMethod,RSM)作為歸一化場地衰減的替換方法,該項目目前處於CD階段。引入參考場地法的目的是有意避開發射天線和接收天線天線係數的問題,因為目前CISPR還沒有發布一個統一的天線校準的標準。參考場地法要求有基準場地作為參考試驗場地(REFTS),CISPR16-1-5給出了確定參考試驗場地的方法。通過理論計算確定具有規定的平衡-不平衡轉換器的de一yi對dui可ke計ji算suan偶ou極ji子zi之zhi間jian的de場chang地di衰shuai減jian,然ran後hou使shi用yong此ci對dui可ke計ji算suan偶ou極ji子zi在zai參can考kao試shi驗yan場chang地di上shang進jin行xing實shi際ji測ce量liang,將jiang測ce得de的de數shu據ju與yu理li論lun值zhi進jin行xing比bi較jiao,如ru果guo符fu合heCISPR16-1-5給出的判據,則認為此試驗場地可作為參考試驗場地。
進行場地確認時,應使用一對天線分別在參考試驗場地和符合性試驗場地(COMTS)上測量標準中規定位置的場地衰減,兩場地衰減之間的差值即為符合性場地的場地偏差,如果此差值在±4dB之內即為合格。
3.全電波暗室的確認方法——自由空間的NSA法
對於1GHz以下全電波暗室的確認,使用自由空間的NSA法。發射天線為頻率範圍30~1000MHz的小雙錐天線。對於3m法場地,發射天線的最大尺寸不得超過40cm,接收天線為雙錐和對數周期天線或者兩者的組合天線。此場地確認為空間試驗,發射天線分別放在試驗空間的3個不同高度和每個高度的5個不同位置(見圖1)。測量距離為3m、5m或者10m。判據和歸一化場地衰減相同,隻要測得的NSA和標準理論值之差在±4dB之內即為合格。

圖1自由空間的NSA法的試驗布置[page]

圖2電壓駐波比法的試驗布置
1GHz以上的場地確認方法
1GHz以上的場地確認方法為CISPR16-1-4規定的場地電壓駐波比(SVSWR)法。發射天線應為偶極子類型的天線,其E-麵和H-麵的波瓣圖標準中作出了嚴格的規定。接收天線應為實際發射試驗時使用的喇叭天線或者對數周期天線。該場地確認也為一空間試驗(見圖2)。要yao沿yan著zhe發fa射she天tian線xian和he接jie收shou天tian線xian之zhi間jian的de視shi軸zhou線xian移yi動dong發fa射she天tian線xian到dao標biao準zhun規gui定ding的de試shi驗yan點dian,然ran後hou計ji算suan這zhe些xie點dian上shang場chang地di電dian壓ya駐zhu波bo比bi,如ru果guo場chang地di電dian壓ya駐zhu波bo比bi小xiao於yu等deng於yu6dB即為合格。
場地確認中存在的問題
用於場地衰減測量的天線對場地衰減偏差()有著顯著的影響,但是標準中並沒有提及這個潛在的問題。相反的是,通常認為在理想場地中(天線的校準場地)和he受shou確que認ren的de場chang地di中zhong使shi用yong相xiang同tong的de一yi對dui天tian線xian,天tian線xian的de影ying響xiang最zui終zhong會hui在zai中zhong抵di消xiao。事shi實shi上shang,由you於yu不bu僅jin取qu決jue於yu特te定ding的de天tian線xian,還hai取qu決jue於yu天tian線xian使shi用yong的de場chang地di,因yin此ci天tian線xian產chan生sheng的de影ying響xiang並bing不bu能neng完wan全quan抵di消xiao。天tian線xian的de影ying響xiang包bao括kuo天tian線xian平ping衡heng-不平衡轉換器的阻抗、天線振子與場地之間的耦合和天線波瓣圖的影響。
4.1確認半電波暗室的NSA法存在的問題
場地的NSA值與發射天線和接收天線的天線係數有著直接的關係。一方麵,雙錐天線的天線係數是極化和接地平麵上高度的函數;另一方麵,自由空間的天線係數並不適合於接地平麵上的NSA的測量計算。在頻率範圍30~200MHz使用雙錐天線,由於天線平衡-不平衡轉換器的阻抗,不同天線類型與地麵的耦合不同。因此天線的輸入阻抗隨著頻率、接地平麵上的高度和極化而變化。這些因素使得自由空間的天線係數與接地平麵一定高度上的天線係數之間存在偏差,從而影響NSA的測量不確定度。對於實際使用中某些商業性的雙錐天線,平衡-不平衡轉換器的阻抗是未知的,因而天線係數的偏差也是未知的。
在頻率範圍200~1000MHz使shi用yong的de不bu同tong結jie構gou的de對dui數shu周zhou期qi偶ou極ji子zi天tian線xian有you著zhe不bu同tong的de方fang向xiang性xing。在zai高gao度du掃sao描miao的de過guo程cheng中zhong,入ru射she到dao接jie收shou天tian線xian上shang的de直zhi射she波bo和he地di麵mian反fan射she波bo的de方fang向xiang是shi變bian化hua的de(相對於天線的方向圖),測得的SA值將會不同。因此對於不同的天線將產生不同的NSA計算結果。
為解決上述問題,ANSIC63.5:2006給出了具有50Ω和200Ω平衡-不平衡轉換器阻抗的雙錐天線係數的修正方法。對於同一試驗場地,由於平衡-不平衡轉換器阻抗的差異,ANSI的de方fang法fa會hui得de到dao不bu同tong的de確que認ren結jie果guo。這zhe些xie修xiu正zheng計ji算suan僅jin對dui特te定ding的de天tian線xian模mo型xing和he試shi驗yan布bu置zhi是shi適shi用yong的de。也ye僅jin有you專zhuan業ye的de實shi驗yan室shi具ju備bei進jin行xing這zhe些xie修xiu正zheng計ji算suan的de能neng力li和he資zi源yuan。
4.2參考場地法存在的問題
對於CISPR/A正在製定的參考場地法也存在類似的問題。標準中並沒有規定用於比較參考試驗場地(REFTS)和符合性試驗場地(COMTS)的天線,在比較的過程中任何線極化天線都可以使用。因此具有不同平衡-不平衡轉換器阻抗的一對雙錐天線,雙錐/對數周期的組合天線或者偶極子天線,對於相同的受確認的場地,最終得到的結果並不是唯一的。此外,與ANSIC63.5:2006天tian線xian係xi數shu修xiu正zheng方fang法fa不bu同tong的de是shi,參can考kao場chang地di法fa通tong過guo計ji算suan兩liang場chang地di衰shuai減jian之zhi間jian的de差cha值zhi作zuo為wei場chang地di評ping判pan的de依yi據ju,參can考kao試shi驗yan場chang地di的de誤wu差cha會hui直zhi接jie傳chuan遞di給gei受shou確que認ren場chang地di(符合性試驗場地)deceliang。zhezhongyingxiangduiyuchuizhijihuadechangdiceliangyingxiangyouweixianzhu,huiyinrujiaodadeceliangbuquedingdu。yincibunengrenweizaicankaoshiyanchangdishangshiyongkuandaitianxianheshiyongCISPR可計算偶極子(見CISPR16-1-5)由場地引入的不確定度是相同的。
對於電波暗室的確認,不僅要進行30~1000MHz的場地測量,隨著CISPR16-2-3的測量頻率範圍擴至18GHz,電波暗室的確認也要擴至18GHz。因此在建造新的電波暗室的時候必需考慮到這個問題。對於30~1000MHz半電波暗室的確認,為了減小NSA法和參考場地法測量過程中的不確定度,也為了場地確認能夠溯源,應當對發射天線和接收天線的大小、波瓣圖和平衡-不平衡轉換器的阻抗作出明確的規定。
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