电场辐射干扰测试中天线系数的校准

航 空 电 子 技 术 �� �� 年第 �期�总 � � 期� 电场辐射干扰测试中天线系数的校准 沈 国连 �中国航空无线电电子研究所 上海 �� �� ��� �摘 要】论述 了屏蔽暗室电场辐射干抚浏试中天线系数几个基本校准 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 的原理 � 指出了现有 某些 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 中校准方法的不足 , 提 出了一种新的供屏蔽暗室使用的校准方法—接收天线多维校准法 。 〔关键词】天线系数 � 干扰浏试 � 多维校正法 � 屏蔽暗室 �中图分类号� 翎� � � � �十 � �文献标识码 � � �文章编号 � �� �‘ �� ! �� �� ��� �刁 � �树 � , 天线系数的重要性 在电磁兼容性试验中 , 天线是必不可少 的关键设备 � 在电场敏感度试验时 , 电磁能 量通过天线 向被测件�� � � � ��� !� �� � �� �� � �� �� 辐射试验规范确定的电场强度 , 并用 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的全向探头来监视天线对 �� � 的 干扰电场 � 但在 �� � 对外界的电场辐射干 扰测试中 , 由于全向探头一般无法分辨出比 较微弱的 �� 干扰 , 所以 日前都把天线用 作接收传感器 , 并把天线的输出电压换算成 �� � 的干扰电场 , 这就提出了天线的转换因 子即天线系数的概念 � 显然 , 接收天线口面的电场分布决定了 天线的输出电压 � 事实上 , 接收天线周围的 环境会对天线 口面的电场分布产生强烈的 影响 � 天线系数已成了天线本身与环境藕合 的综合体现 , 它的正确与否是电场辐射干扰 测试中测量误差最直接 、 最主要的来源 � 正 因为如此 , 纠正天线系数计量方法上的不足 显得尤其重要 � � 电场辐射干扰检测环境的现状 目前 , 国内的电场辐射干扰测试都在屏 蔽暗室中进行 � 这些屏蔽暗室中大多数在电 性能上不同于我们用来测试天线电性能参 数的电波暗室 , 而且它们的内部结构 、 电磁 环境等相互又不尽一致 � 因此 , 同一个 �� � 在不同的屏蔽暗室很可能会得到不同的测 试结果 , 这给用户及国家的质量控制工作带 来了困难 � 试想一下 , 如果国内外都建造统 一规格的屏蔽暗室 , 采用统一的天线及天线 系数 , 那么 , 把同一个 � � � 无论放在哪一 个检测环境进行电场辐射干扰测试 , 得到的 测量结果应该是一致的 � 但实际的情况不可 能是那么理想的 , 所以测试结果的不一致性 是不可避免的 � 解决问题的关键是建立起一 个大家能够认可的参考体系 , 尽可能消除由 屏蔽暗室及天线不一致性引起的测量偏 差 , 这就 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 对天线系数的定义赋予新的含 义 , 并用统一的方法在试验现场对天线系数 进行校准 � � 目前正在使用的两种典型的天线 系数校准方法 � � , 自由空间校准法 在 自由空间中接收天线系数的定 义 为 � 电场辐射干扰测试中天线系数的校准 沈国连 �� 一弃 、�, 。 一擎 ,厚 �� 口 � 沁 � 书 、 � �� ���孚�一得 �‘� 当收发天线同时为 �� � 体系时 , ����甩了、矛‘、 佗,一���尸一���曰�一‘�尸�一口办 式中 , �—人射到天线口面上的均匀平面波电场强度 ���� 接收天线输出电压� �—接收天线系数当收发天线之间的距离 � 符合远场条 件时 , 由发射天线在接收天线 口面处产生的 电场强度可以认为是均匀的 � 设发射天线的 输人功率为 �� , 则在接收天线口面处产生的 功率密度为 � 君 � 只 � � � 君�欢 � 把式�� � 、 � �� � � �式中 , �—功率密度� ,—收发天线之间的距离�一发射天线的增益令 式�� �代人式�� �时可得 �威 � � 兄 认 �� � 或 、 · �。, �〔孚�·告少一蝙’‘�。, � 尸占。 � �甲‘六�� 夕沃 ‘ �� � 那么 , � 。 表示了当发射天线被理想的无耗 全向天线代替时 , 该全向天线在接收天线口 面处产生的功率密度 � 如果接收天线与发射天线在构造上完 全一致 , 且收发天线处在最佳收发状态 �位 置对准 , 系统匹配� , 那么 , 接收天线能够 输出最大功率 �� , �矛一行�� � � · � � 式 �� 一 式�� �反映了天线增益与发射天线输 人功率 、 接收天线输出功率之间的关系 , 式 �� 一 式 � ��� 反映了天线增益与发射电压和 接收电压之间的关系 � 由于接收功率或接收 电压直接与天线系数 � � 有关 , 因此 , � � 也 必然是天线增益的函数 � 由天线理论可知 , 接收天线口面处的功 率密度不仅可用式 �� 表示 , 还可用下式表 示 , 即 � 二 �二旦 � 尸�减 ’ 一了 � � �� �汀 �� �� � � 兄� 、� 六 �— �’戈� 刀火� �� � 式中 , �—接收天线最大有效面积久—工作波长�一接收天线的增益�—相同收发天线的增益式�� 解出天线增益为 式中 , � 。‘ � �� �兀 �。� � �� � 为自由空间的波阻抗 � 把式�� 、 式� ��� 代人式�� �的左右端后可 得 �了 � , � � �� �兀 兄� � � —行� 汀 � �� � 整理后得 航 空 电 子 技 术 � �� � 年第 � 期�总 � � 期� � � �了 � � �汀 � �兄� � ���� ��。定义如下 � ��� � � � � � ���� 把式���代人上式可得 兄河� �� � �� 户 � , 一产� 兄� � �� �� 由此可见 , 在 自由空间中 , 通过测量两 个完全相同且与系统匹 配的收发天线的 � � 、 � � 后就能从式�� �获得待测天线的增益 � , 进而从式���� 获得了天线系数 � � � 在上述证明过程中 , 我们可以清楚地看 到以下几点 � � � 式�� 、 式�� ��的成立都以收发系统同 时呈现匹配的 �� 。 体系作为先决条件 � � � 式�� 默认了接收天线 口面处电场呈 均匀分布 � � � 把式���、 式�� ��代人了式�� �后才得到 � 式�� �� � 以上求证虽然在理论上是严密的 , 但把 按照自由空间校准法得到的天线系数用在 电磁环境不同的屏蔽暗室后 , 对同一个 � � � 而言 , 会得到不同的测试结果 , 这就降低了 测试结果的可比性和一致性 � 由此可见 , 把 天线制造厂家提供的接收天线系数直接用 于不同屏蔽暗室进行电场辐射干扰测量是 不妥当的 � � � � 屏蔽暗室中视在增益校准法 中国航天工业总公司发布的行业标准 �� �� ���� �� 《电磁兼容性测量天线的天线系 数校准方法》 中提到了天线视在增益的概 念 , 即用两个完全相同的收 、 发天线在屏蔽 暗室中测量接收天线的天线系数时 , 视在增 益 � 。的定义如下 � ��� 年国内出版的《电磁兼容性工程设 计手册》一书中提到了有效增益和有效天线 系数的概念 , 但它们的表达形式和式���� 、 式���� 完全一样 , 具体的校准方法也完全一 样 � 假设两个完全相同的收发天线在屏蔽 暗室中的阻抗特性能满足 �� � 系统要求的 话 , 那么 , 根据视在增益的定义式���� 可 以 得到 � � 。 � �解 � , �威 阿� � 一炭一 � 一二� � �廿 ��� �凡 � , 沁 � 弓 故 �� � 李乓兰 � �� 刀� ‘ �尤 ���� 这样 , �� 与 � 。的关系仍然服从式�� � 但这只是形式上的一致 , 不能证明视在天线 系数的定义式���� 是合理的 � 理由如下 � 第一 , 从式�� 出发 , 只有承认了关键的 式�� �� , 即 君� �威 � � � �� �兀 �� �� � 。 二 �咸 � �兄 认 入 、 � � 、 ���� � � 等参数的含义同前 而该标准把接收天线的视在天线系数 以后 , 才能得到式���� � 可是式���� 中的 �� �产识� 并不意味着在屏蔽暗室中接收天 线 口面处的功率密度正好是 � �� ��阮 , 正是 由于在屏蔽暗室中满足不了这一条件 , 因而 从式���� 出发就不能证明式���� 是理所当然 成立的 � 所以式���� 、 式���� 只是在形式上 沿用了自由空间中的式��� 和式���� 而已 , 仅 当测试环境接近于自由空间时 , 式���� 才接 近于式�� ��� 第二 , 如果式����和式����是合理 的 话 , 那么 , 把式(16) 代人式(17) 后可得: 电场辐射干扰测试中天线系数的校准 沈国连 A Fe 9 .7 3 9 .7 3河一再而瓦 lUr Ee (20) A尺 一玉U; (21) 显然 , 根据天线系数的定义式(l) , Ee 既可理解为被测设备 EU T 对外的辐射电 场 , 也可以理解为正在屏蔽暗室校准中的两 个完全相同天线之一的发射天线对外的辐 射电场. 从 E 。 的表达式可见 , 它不仅是发射天 线发射电压 U :的函数 , 也是接收天线接收 电压 Ur 的函数. 试想一下 , 当我们把一对 完全相同的天线放在两个电磁环境不同的 屏蔽暗室中校准 , 且让 R 、 入 、 U :保持不 变时 , 就会得到两个不同的 Ur , 按照式(20 ) 就会得到两个不同的 E 。 . 这就意味着同一 个被测设备在两个不同的检测环境会得到 两个不同的测试结论 , 明显地削弱了测试结 果的合理性和可信度. 因此 , 视在增益校准 法在校准原理上是不可取的. 4 建立接收天线系数多维校准法 为了克服 自由空间校准法及视在增益 校准法的不足 , 我们提出一种新的天线系数 多维校准法(三维或两维), 其目的是为了使 同一个 E U T 的电场辐射干扰在不同的检测 环境的测量结果尽可能具有一致性 , 提高可 信度. 为此 , 需要引人与传统方法不完全相 同的概念和定义. 4 ., 确定统一的基准空间 假设把 E U T 的电场辐射干扰试验放在 自由空间中进行 , 那么当 EU T 及接收天线 的位置被固定以后 , E U T 对外的辐射电场 分布是固定不变的 , 接收天线的输出电压也 是确定的. 因而 , 我们把自由空间作为判定 EU T 对外电场辐射干扰强弱的基准空间 , 把 检测环境的屏蔽暗室看作基准空间的对比 空间. 4. 2 确定统一的标准辐射源 由于在工程上电偶极子和磁偶极子是 最基本的辐射源 , 所以 , 在 IG H z 以下 , 把 短棒偶极子天线作为标准辐射源 , 而在 1G H z 以上 , 则首选裂缝天线作为标准辐射 源 , 其次才选用喇叭天线作为标准辐射源. 4. 3 定义新的天线系数 实际上 , E U T 的电场辐射干扰测试都 在屏蔽暗室中进行 , 为了能得到测试环境中 接收天线的转换因子即天线系数 , 我们把基 准辐射源放置在测试中 E U T 所在的位置 中 , 并且把待校天线调整到需要的状态. 这 时 , 把接收天线的天线系数定义成 E JA , 一贡“= , , 2 , , , ‘22 , 式中 , i =l , 2, 3 分别代表偶极子天线或裂缝 天线的垂直 、 水平、 纵向三个不同方向 , 喇 叭天线只有两个方向. Ai 表示接收天线 i方向放置时的天线系数; U ‘表示接收天线 i方向放置时的天线输出电 压; 残 表示屏蔽暗室演变成 自由空间时基准辐 射源在接收天线口面处产生的 i方向上的电 场强度. 对于体积较大的 E U T , 基准辐射源可 以被放置在几个不同的位置上而接收天线 保持不动 , 然后找出 Ai 的平均值. 5 多维校准法的合理性 对于自由空间校准法而言 , 其校准的理 , 航 空 电 论是依据式(15) , 而式(15) 成立的先决条件 是被校的接收天线必须处在与之完全相同 的发射天线的远区场范围内. 因此 , 无论它 们相对于大地坐标系的状态如何 , 只要保持 两个天线的极化方向一致 , 根据式(15) 所得 到的天线系数是唯一确定的. 按照 目前我国颁布的国军标中所设定 的测试距离 R , 即使把 E U T 放置在自由空 间 , 在某些频段内 , 接收天线仍处于 E u T 对外辐射电场的近区范围内 , 更何况屏蔽暗 室 中存放着较大的接地平板 , 以及其他附 件. 当 E U T 放置在接地平板上后 , 接地平 板和 E U T 一起向四周辐射电场. 这些电场 的接收天线附近形成的场结构都是三维 的 , 使得接收天线完全处在 EU T 的近场区 域中. 所以判定 E U T 对外的电场辐射干扰 时 , 就应该考虑三个极化方向的电场分量 . 另外 , 由于一般的屏蔽暗室内部结构不可能 做到球对称 , 所以 , 当安装在接地平板上的 标准辐射天线取三个或两个正交的方 向 子 技 术 200() 年第 I期(总 98 期) 时 , 它在被校接收天线处的三个或两个方向 上的激励电场也不可能大小一致 . 因此 , 定 义三维或二维的天线系数是顺理成章的. 6 多维校准的数据汇总 下面列出几组实验数据.这些数据一方 面说明了在屏蔽暗室中标准辐射源激励的 电场的多维性 , 同时也说明了接收天线因子 在不同方向上的差异性. 实验条件: 标准辐 射源放置在屏蔽暗室内接地平板的上方 , 被 校天线与发射天线相距 1米 , 标准发射天线 的输人功率保持 lm w . 数据表中符号意义如下: F—校准频率伽Hz)A FV一一垂直天线系数 A FH—水平天线系数A FL—纵向天线系数A V H =A FV , A F H A V L = A F V 一A F L 表 1 IG H z 以下 l“一 4 “电偶极子天线在某屏蔽暗室的三种天线系数 FFFFF A FVVV A FHHH A FLLL A V HHH A v L }}} FFF A FVVV A FHHH A FLLL A V HHH A V LLL 5550.0000 10.1777 19.3666 38.1444 一9 . 1 999 一, , · , 6 {{{ . 5 6 0 . 000 28 . 8 999 40 . 4 999 29 . 6 000 一 1 1 . 6 000 一 0 . 7 111 111 0 0 . 000 2 6 . 9 111 1 2 . 8 888 1 8 . 5 111 1 4 . 0 333 8 . 4 000 { 6 0 0 · ooo 3 0 . 2 333 3 1 . 0 999 3 1 . 6 555 一 0 . 8 666 一 1 . 4 222 }}}}}}}}}}}}}}}!!!!!!!!!!!!! 111 6 0 . 000 1 0 . 6 777 1 6 . 8 222 5 . 1 777 一 6 . 1 555 , · , , }}} 6 6 0 . 000 3 2 . 9 888 2 9 . 9 777 2 0 . 0 222 3 . 0 111 1 2 . 9 666 222 0 0 . 000 8 . 9 000 14 . 3 666 10 . 4 666 一 5 . 4 666 , · , 6 !!! 7 0 0 . 000 3 6 . 4 111 3 2 . 3 999 16 . 1000 4 . 0 222 2 0 . 3 222 222 6 0 . 000 16 . 9 111 2 2 . 5 111 1 1 . 3 888 一 5 . 6 000 , · , , }}} 7 6 0 . 000 3 8 . 3 777 3 6 . 6 999 18 . 7 555 1 . 6 888 1 9 . 6 222 333 0 0 . 000 8 . 9 888 14 . 8 222 9 . 8 111 一 5 . 8 444 一。· 8 , }}} 8 0 0 . 000 43 . 8 999 3 5 . 3 222 18 . 4 555 8 . 5 777 2 5 . 4 555 333 60 . 000 19 . 1333 19 . 7 444 15 . 7 777 一 0 . 6 111 , · , 6 }}} 8 6 0 . 000 36 . 2 000 3 0 . 1222 20 . 1000 6 . 0 888 16 . 1000 444 00 . 000 20 . 9 000 23 . 4 555 14 . 6 666 一 2 . 5 555 6 · , ‘ }}}} 9 0 0 · ooo 3 6 . 2 777 2 9 . 9 888 1 9 . 2 888 6 . 2 999 1 7 . 0 000 444 6 0 . 000 2 6 . 2 888 2 2 . 1 111 2 0 . 4 000 4 . 1 777 , · 8 8 }}} 9 6 0 . 000 3 5 . 6 999 3 2 . 9 444 1 9 . 3 888 2 . 7 555 1 6 . 3 111 555 0 0 . 000 2 7 . 0 888 2 8 . 8 111 2 7 . 8 555 一 1 . 7 333 一。川川{, 0 0 0 · OOO 3 6 . 5 777 2 9 . 0 444 2 3 . 6 111 7 . 5 333 1 2 . 9 7 电场辐射干扰测试中天线系数的校准 沈国连 表 2 IG Hz 以下 5#、 6 气 7#天线在某屏蔽暗室的两种天线系数及差异 (其中 6#:soM H z~ ZooM H z) FFFFF A FVVV A FHHH A vH }}} FFF A FVVV A FHHH A V HHH5550.0000 23.1888 33.2555 _1。.。: {{{} 560 · 000 3 3 . 7 555 2 9 . 1 888 4 . 5 777 111 0 0 , 000 1 4 . 9 666 2 6 . 9 555 _ 1 1 . 9 9 }}} 6 0 0 . 000 3 3 . 5 777 2 7 . 6 222 5 . 9 555 111 6 0 . 000 1 6 . 0 111 1 8 . 8 000 _ 2 . 7 9 }}} 6 6 0 . 000 4 2 . 2 444 2 6 . 1 666 1 6 . 0 888 222 0 0 . 000 1 5 . 9 444 2 3 . 2 666 _ 7 . 3 : }}} 7 0 0 . 000 4 5 . 3 111 3 0 . 2 444 1 5 . 0 777 222 6 0 . 000 1 8 . 5 111 2 0 . 2 666 _ 1 . 7 5 }}} 7 6 0 . 000 3 8 . 5 111 3 3 . 9 777 4 . 5 444 333 0 0 . 000 9 . 6 999 7 . 0 333 2 . 6 6 }}} 8 0 0 , 000 3 7 . 0 777 3 4 . 4 111 2 . 6 666 333 6 0 . 000 2 4 . 3 333 2 3 . 4 000 。.9 3 }}} 8 6 0 .000 4 0 .4 444 2 9 .7 000 10 .7 444 444 0 0 .000 3 4 .1000 3 0 .2 111 3 .5 9 }}}⋯900· ooo 3 7 . 9 888 3 1 . 7 888 6 . 2 000 444 6 0 . 000 3 3 . 4 888 2 8 . 1 555 5 . 3 3 111 9 6 0 . 000 3 5 . 4 777 3 2 . 5 999 2 . 8 888 555 0 0 . 000 3 2 . 7 888 2 8 . 4 888 4 . 3 0 111 { 1 0 0 0 · 000 3 6 . 9 444 3 1 . 3 777 5 . 5 777 表 3 IG H z 以上 8#天线在某屏蔽暗室的两种天线系数及差异 FFFFF A FVVV A FHHH A v H }}}{ FFF A FVVV A FHHH A V HHH11100000 23.8777 25.6222 一 1 . 7 555 } 3 3 2 000 3 1 . 3 222 2 9 . 0 888 2 . 2 444 111 1 6 000 2 5 . 1 666 2 6 . 0 888 _。.9 : }}}{ 3 5 6。。 3 2. 5222 2 9 .9 666 2 .5 666 1113 2 000 2 3 .3 222 2 5 .9 444 _2 .6 : }}}1 3 5 0 000 3 3 .6 888 3 0 .9 444 2 .7 444 1114 8 000 2 3 .0 444 2 4 .3 666 一 1 . 3 222 1 ; 。4 。。 33 .0 111 29 .9666 3.5 000 11164000 25.5222 2 7.0 777 _1.55 }}}1 4 2 5000 33 .1999 3 1.2666 1.9333 11180000 2 7.4 333 2 8.4 222 _。.9 9 ⋯⋯1 445000 32.3333 30.0888 2.500011196000 27.1999 28.1000 _。.9 1 ⋯⋯1 476000 33.3222 31.8777 1.455522212000 27.1888 26.5222 0.66 1111 500000 33.6000 31.8222 1.788822228000 27.2333 26.4444 0.79 1111 700000 37.7777 38.4777 一0 . 7 000 222 4 4 000 2 8 . 0 555 2 6 . 6 888 1 . 3 7 一一1 900000 37.4999 38.7999 一 1 . 3 000 222 6 4 000 3 0 . 0 666 2 8 . 4 555 1 . 6 1 一一} , ’0 0 000 3 7 .8 777 3 8 .7 777 一0 . 9 000 222 8 0 000 2 9 . 5 222 2 8 . 5 333 0 . 9 999 _ } ,’0 0 0 ‘‘ 3 8 . 9 777 4 0 . 1 777 一 1 . 2 000 222 9 6 000 3 0 . 9 333 2 9 . 7 555 1 . 1 5 ⋯⋯1 , 5 0 0 000 4 0 .3 777 4 0 .0 777 0 .3 000 333 12 000 3 2 . 0 333 2 9 . 7 222 2 . 3 1 ⋯~ 170000000 40.6777 36.6777 4.0000 (收稿日期 1959一 1 2 一 2 1 )