EMC微波暗室场地确认方法解析

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微波暗室场地确认方法解析

背景

微波暗室是一种屏蔽腔体内部六面都贴有吸波材料的电波暗室,因此,电磁波在理想的微波暗室场地传输时只有直射波,没有反射波。微波暗室场地主要用于天线性能测量,也可用于产品测试,该场地在使用前需要进行性能确认,目前微波暗室场地性能确认标准有GJB6780,另外YD/T 3182也有相关章节描述,内容参考引用了GJB6780标准,因此主要介绍此标准。

标准介绍

GJB6780标准适用于300MHz-40GHz频率范围微波暗室静区反射电平、交叉极化隔离度、路径损耗均匀性、场幅度均匀性的测量。

(一)反射电波&场幅度均匀性

反射电平是微波暗室静区内等效反射信号直射信号的比值,测试方法主要有两种:自由空间电压驻波比法、天线方向图比较法。标准推荐以自由空间电压驻波比法作为标准方法。

测试频点选择

测试频点的选择根据客户需求。

测试位置选择

微波暗室以静区中心为参考点,将微波暗室的测试方位划分为四个区域,示意图如图1所示。从微波暗室上方俯视,在静区中心位置向暗室内区域的四个角连线,将暗室分为A1、A2、A3、A4四个方位区域。测试时,在静区位置按照不同的行程线测量不同的区域。

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图1 暗室方位区域划分示意图(俯视图)

行程线的选取

微波暗室的静区一般是位于纵轴上一个圆柱体,近似用长方体来描述其边界。下面以一个典型静区来说明行程线的选取。

在微波暗室静区内选择若干条直线,测量时接收天线以一定指向沿这些直线运动,这些直线被称为测量行程线。如图2 所示,待测的微波暗室静区中心为O,在微波暗室纵轴方向,通过静区中心的行程线定为纵向行程线Z1Z2,此时测量A2区域内反射信号对静区的影响。在微波暗室横截面水平方向,通过静区中心的行程线定为横向行程线X1X2,此时测量A1和A3区域内反射信号对静区的影响。在微波暗室横截面垂直方向,通过静区中心的行程线定为垂直行程线Y1Y2,此时测量A4区域内反射信号对静区的影响。

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图2静区及行程线示意图

本次测试选取的行程线如下:

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探测角度的选取

纵向线探测方向选取:从微波暗室上方俯视,面对发射源,平行于微波暗室纵向轴线的方向定为0°方向。探测方位角选择以下角度:0°、120°、150°、180°、210°、240°。其中纵向线的0°方向测得的信号作为这条行程线其它角度测试的参考电平,这时主要测量后墙的反射。

横向线探测方向选取:从微波暗室上方俯视,面对发射源,平行于微波暗室纵向轴线的方向定为0°方向。探测方位角选择以下角度:0°、60°、90°、120°、240°、270°、300°。其中水平横向线的0°方向测得的信号作为这条行程线其它角度测试的参考电平,这时主要测量侧墙的反射。

垂直线探测方向选取:从微波暗室水平方向侧视,面对发射源,平行于微波暗室地面的方向定为0°方向。向上为仰角,向下为俯角。并定义仰角为正向角度,俯角为负向角度。垂直线的探测方位选择以下角度:0°、+45°、-45°。其中垂直线的0°方向测得的信号作为这条行程线其它角度测试的参考电平,这时主要测量地面和天花板的反射。

测试纵向行程线和横向行程线的时,仅改变方位角,俯仰角始终保持0°方向,如图3和图4 所示;测试垂直行程线的时,仅改变俯仰角,方位角始终保持0°方位,如图5所示。

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图3 纵向线探测方向选取示意图(俯视图)

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图4 横向线探测方向选取示意图(俯视图)

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图5 垂直线探测方向选取示意图(侧视图)

测试设备连接示意图

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图6 测试设备连接示意图

 

数据处理

(1)暗室静区反射电平按公式计算:

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式中:A-方向图电平,dB。D-按行程线测量得到信号电平最大值和最小值之差,dB。

 

(2)场幅度均匀性

计算接收天线按各个角度,各个行程线行走时,接收到的信号电平最大值和最小值的差值。

(二)叉极化隔离度

交叉极化隔离度是利用两天线极化方向相同时接收信号幅度与两天线极化方向正交时接收信号幅度差来表示,测试频率宜选择3GHz、10GHz进行。

测量位置

发射天线放置在暗室内预期的发射天线位置上,接收天线放置在静区中心。天线间的距离满足远场条件。

测量平面

在水平面和垂直面内进行两次交叉极化隔离度测量。

测量过程

a) 按图6连接测试设备,接收天线位于静区中心;

b) 选择水平测量平面,调整发射天线和接收天线的极化,使它们的极化方向一致;

c) 将信号源输出频率设置为测试频率,记录测试设备接收到的信号幅度,记为A;

d) 改变接收天线的极化与原极化正交,记录测试设备接收到的信号幅度,记为B;

e) 其他设置不变,信号源输出频率设置为下一测试频率,重复步骤b)~d);

f) 在垂直测量平面,重复步骤b)~e)。

数据处理

交叉极化隔离度用以下的公式计算:

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式中:CP:表示交叉极化隔离度,dB;A:表示发射天线和接收天线的极化相同时,接收的信号电平,dBm;

B:表示发射天线和接收天线的极化正交时,接收的信号电平,dBm。

(三)   路径损耗均匀性

路径损耗均匀性用两天线极化方向保持一致条件下,在暗室内以天线轴为中心同步旋转时接收信号幅度的变化来表示。测试频率宜选择3GHz、10GHz进行。

 

测量位置

发射天线放置在暗室内预期的发射天线位置上,接收天线放置在静区中心。通常是在暗室的测量轴上。天线间的距离应满足远场条件。

测量天线

发射天线和接收天线均为线极化天线。

测量平面

在水平面和垂直面以及两个45度平面内进行路径损耗均匀性的测量。

测量过程

a) 按图6所示连接测量设备;

b) 调节发射天线和接收天线的指向位置,天线间的连线应通过静区中心;

c) 将信号源输出调至合适幅度;并在后面的测量过程中保持发射信号的幅度不变;

d) 选择某个测量平面,调节发射天线和接收天线的极化方向,使他们的极化方向相同;

e) 将信号源输出设置为某个测量频率,记录接收信号的幅度;

f) 以天线的轴线为旋转轴同步转动发射天线和接收天线,每45度记录一次接收信号的幅度;

g) 在所有的测量频率,重复e)~f)。

数据处理

路径损耗均匀性用接收信号幅度的最大值和最小值之差来表示。

结语

随着技术的发展、万物互联时代的到来,天线及无线产品将越来越广泛地应用在各个领域产品中,而这些产品的性能测试要获得数据准确性及一致性,就需要对测试场地微波暗室进行性能测试,因此微波暗室场地确认测试至关重要。

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