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EMC微波暗室場(chǎng)地確認(rèn)方法解析
微波暗室是一種屏蔽腔體內(nèi)部六面都貼有吸波材料的電波暗室，因此，電磁波在理想的微波暗室場(chǎng)地傳輸時(shí)只有直射波，沒(méi)有反射波。微波暗室場(chǎng)地主要用于天線性能測(cè)量，也可用于產(chǎn)品測(cè)試，該場(chǎng)地在使用前需要進(jìn)行性能確認(rèn)，目前微波暗室場(chǎng)地性能確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)有GJB6780，另外YD/T 3182也有相關(guān)章節(jié)描述，內(nèi)容參考引用了GJB6780標(biāo)準(zhǔn)，因此主要介紹此標(biāo)準(zhǔn)。
標(biāo)準(zhǔn)介紹
GJB6780標(biāo)準(zhǔn)適用于300MHz-40GHz頻率范圍微波暗室靜區(qū)反射電平、交叉極化隔離度、路徑損耗均勻性、場(chǎng)幅度均勻性的測(cè)量。
（一）反射電波&場(chǎng)幅度均勻性
反射電平是微波暗室靜區(qū)內(nèi)等效反射信號(hào)直射信號(hào)的比值，測(cè)試方法主要有兩種：自由空間電壓駐波比法、天線方向圖比較法。標(biāo)準(zhǔn)推薦以自由空間電壓駐波比法作為標(biāo)準(zhǔn)方法。
測(cè)試頻點(diǎn)選擇
測(cè)試頻點(diǎn)的選擇根據(jù)客戶需求。
測(cè)試位置選擇
微波暗室以靜區(qū)中心為參考點(diǎn)，將微波暗室的測(cè)試方位劃分為四個(gè)區(qū)域，示意圖如圖1所示。從微波暗室上方俯視，在靜區(qū)中心位置向暗室內(nèi)區(qū)域的四個(gè)角連線，將暗室分為A1、A2、A3、A4四個(gè)方位區(qū)域。測(cè)試時(shí)，在靜區(qū)位置按照不同的行程線測(cè)量不同的區(qū)域。
圖1 暗室方位區(qū)域劃分示意圖(俯視圖)
行程線的選取
微波暗室的靜區(qū)一般是位于縱軸上一個(gè)圓柱體，近似用長(zhǎng)方體來(lái)描述其邊界。下面以一個(gè)典型靜區(qū)來(lái)說(shuō)明行程線的選取。
在微波暗室靜區(qū)內(nèi)選擇若干條直線，測(cè)量時(shí)接收天線以一定指向沿這些直線運(yùn)動(dòng)，這些直線被稱為測(cè)量行程線。如圖2 所示，待測(cè)的微波暗室靜區(qū)中心為O，在微波暗室縱軸方向，通過(guò)靜區(qū)中心的行程線定為縱向行程線Z1Z2，此時(shí)測(cè)量A2區(qū)域內(nèi)反射信號(hào)對(duì)靜區(qū)的影響。在微波暗室橫截面水平方向，通過(guò)靜區(qū)中心的行程線定為橫向行程線X1X2，此時(shí)測(cè)量A1和A3區(qū)域內(nèi)反射信號(hào)對(duì)靜區(qū)的影響。在微波暗室橫截面垂直方向，通過(guò)靜區(qū)中心的行程線定為垂直行程線Y1Y2，此時(shí)測(cè)量A4區(qū)域內(nèi)反射信號(hào)對(duì)靜區(qū)的影響。
圖2靜區(qū)及行程線示意圖
本次測(cè)試選取的行程線如下：
探測(cè)角度的選取
縱向線探測(cè)方向選取：從微波暗室上方俯視，面對(duì)發(fā)射源，平行于微波暗室縱向軸線的方向定為0°方向。探測(cè)方位角選擇以下角度：0°、120°、150°、180°、210°、240°。其中縱向線的0°方向測(cè)得的信號(hào)作為這條行程線其它角度測(cè)試的參考電平，這時(shí)主要測(cè)量后墻的反射。
橫向線探測(cè)方向選取：從微波暗室上方俯視，面對(duì)發(fā)射源，平行于微波暗室縱向軸線的方向定為0°方向。探測(cè)方位角選擇以下角度：0°、60°、90°、120°、240°、270°、300°。其中水平橫向線的0°方向測(cè)得的信號(hào)作為這條行程線其它角度測(cè)試的參考電平，這時(shí)主要測(cè)量側(cè)墻的反射。
垂直線探測(cè)方向選取：從微波暗室水平方向側(cè)視，面對(duì)發(fā)射源，平行于微波暗室地面的方向定為0°方向。向上為仰角，向下為俯角。并定義仰角為正向角度，俯角為負(fù)向角度。垂直線的探測(cè)方位選擇以下角度：0°、+45°、-45°。其中垂直線的0°方向測(cè)得的信號(hào)作為這條行程線其它角度測(cè)試的參考電平，這時(shí)主要測(cè)量地面和天花板的反射。
測(cè)試縱向行程線和橫向行程線的時(shí)，僅改變方位角，俯仰角始終保持0°方向，如圖3和圖4 所示；測(cè)試垂直行程線的時(shí)，僅改變俯仰角，方位角始終保持0°方位，如圖5所示。
圖3 縱向線探測(cè)方向選取示意圖(俯視圖)
圖4 橫向線探測(cè)方向選取示意圖(俯視圖)
圖5 垂直線探測(cè)方向選取示意圖(側(cè)視圖)
測(cè)試設(shè)備連接示意圖
圖6 測(cè)試設(shè)備連接示意圖
數(shù)據(jù)處理
（1）暗室靜區(qū)反射電平按公式計(jì)算：
式中：A-方向圖電平，dB。D-按行程線測(cè)量得到信號(hào)電平*大值和*小值之差，dB。
（2）場(chǎng)幅度均勻性
計(jì)算接收天線按各個(gè)角度，各個(gè)行程線行走時(shí)，接收到的信號(hào)電平*大值和*小值的差值。
(二）叉極化隔離度
交叉極化隔離度是利用兩天線極化方向相同時(shí)接收信號(hào)幅度與兩天線極化方向正交時(shí)接收信號(hào)幅度差來(lái)表示，測(cè)試頻率宜選擇3GHz、10GHz進(jìn)行。
測(cè)量位置
發(fā)射天線放置在暗室內(nèi)預(yù)期的發(fā)射天線位置上，接收天線放置在靜區(qū)中心。天線間的距離滿足遠(yuǎn)場(chǎng)條件。
測(cè)量平面
在水平面和垂直面內(nèi)進(jìn)行兩次交叉極化隔離度測(cè)量。
測(cè)量過(guò)程
a) 按圖6連接測(cè)試設(shè)備，接收天線位于靜區(qū)中心；
b) 選擇水平測(cè)量平面，調(diào)整發(fā)射天線和接收天線的極化，使它們的極化方向一致；
c) 將信號(hào)源輸出頻率設(shè)置為測(cè)試頻率，記錄測(cè)試設(shè)備接收到的信號(hào)幅度，記為A；
d) 改變接收天線的極化與原極化正交，記錄測(cè)試設(shè)備接收到的信號(hào)幅度，記為B；
e) 其他設(shè)置不變，信號(hào)源輸出頻率設(shè)置為下一測(cè)試頻率，重復(fù)步驟b)~d)；
f) 在垂直測(cè)量平面，重復(fù)步驟b)~e)。
數(shù)據(jù)處理
交叉極化隔離度用以下的公式計(jì)算：
A：表示發(fā)射天線和接收天線的極化相同時(shí)，接收的信號(hào)電平，dBm；
B：表示發(fā)射天線和接收天線的極化正交時(shí)，接收的信號(hào)電平，dBm。
(三) 路徑損耗均勻性
路徑損耗均勻性用兩天線極化方向保持一致條件下，在暗室內(nèi)以天線軸為中心同步旋轉(zhuǎn)時(shí)接收信號(hào)幅度的變化來(lái)表示。測(cè)試頻率宜選擇3GHz、10GHz進(jìn)行。
測(cè)量位置
發(fā)射天線放置在暗室內(nèi)預(yù)期的發(fā)射天線位置上，接收天線放置在靜區(qū)中心。通常是在暗室的測(cè)量軸上。天線間的距離應(yīng)滿足遠(yuǎn)場(chǎng)條件。
測(cè)量天線
發(fā)射天線和接收天線均為線極化天線。
測(cè)量平面
在水平面和垂直面以及兩個(gè)45度平面內(nèi)進(jìn)行路徑損耗均勻性的測(cè)量。
測(cè)量過(guò)程
a) 按圖6所示連接測(cè)量設(shè)備；
b) 調(diào)節(jié)發(fā)射天線和接收天線的指向位置，天線間的連線應(yīng)通過(guò)靜區(qū)中心；
c) 將信號(hào)源輸出調(diào)至合適幅度；并在后面的測(cè)量過(guò)程中保持發(fā)射信號(hào)的幅度不變；
d) 選擇某個(gè)測(cè)量平面，調(diào)節(jié)發(fā)射天線和接收天線的極化方向，使他們的極化方向相同；
e) 將信號(hào)源輸出設(shè)置為某個(gè)測(cè)量頻率，記錄接收信號(hào)的幅度；
f) 以天線的軸線為旋轉(zhuǎn)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)射天線和接收天線，每45度記錄一次接收信號(hào)的幅度；
g) 在所有的測(cè)量頻率，重復(fù)e)～f)。
數(shù)據(jù)處理
路徑損耗均勻性用接收信號(hào)幅度的*大值和*小值之差來(lái)表示。
結(jié)語(yǔ)
隨著技術(shù)的發(fā)展、萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代的到來(lái)，天線及無(wú)線產(chǎn)品將越來(lái)越廣泛地應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)品中，而這些產(chǎn)品的性能測(cè)試要獲得數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性及一致性，就需要對(duì)測(cè)試場(chǎng)地微波暗室進(jìn)行性能測(cè)試，因此微波暗室場(chǎng)地確認(rèn)測(cè)試至關(guān)重要。
