一种混响室场均匀区域分级定位方法技术

本发明专利技术公开了一种混响室场均匀区域分级定位方法。方法在混响室内设置对数周期天线和金属搅拌器，对混响室进行仿真建模，利用对数周期天线辐射的电磁波经过搅拌器与腔壁的多次反射、散射得到满足场强均匀性的测试空间，进行混响室的场均匀区域分级，分析得到不同测试要求的最优场强均匀性区域的位置。本发明专利技术只需要对混响室结果进行单次仿真建模，无需进行多次仿真。场强均匀性分级定位结果合理准确，可拓展型强。

【技术实现步骤摘要】
一种混响室场均匀区域分级定位方法
本专利技术涉及电磁兼容性测试领域，特别是涉及了一种混响室场均匀区域分级定位方法，可应用于混响室设计与实际测试，对小型、中型、大型待测设备设计合理的测试方法。
技术介绍
混响室，是指在一个所有边界都能进行反射，在一个区域内形成统计均匀场的一种EMC测试环境。常见的混响室有声学混响室和电波混响室，本专利技术主要探讨的是电波混响室。混响室目的是通过腔体和搅拌器的特殊设计，控制搅拌器的不断旋转或调谐，改变辐射源产生的电磁场的边界条件，使得屏蔽腔内某一区域内的场强值在时间域上呈统计均匀，从而产生一个测试区域，用于测试电子元器件在特定场强下辐射发射、辐射敏感度等。IEC61000-4-21标准给出了混响室的原理、设计要求、校准方法和测试方法等内容。混响室通常由搅拌器、驱动电机、收发天线、电场探针、滤波器、测量设备、控制设备等组成。在混响室中，评价混响室是否满足测试条件的重要目标是待测区域的场强均匀性。根据统计电磁场理论，场强均匀性可以用待测区域顶点最大场强的标准差来表示。由于混响室内部结构的非对称型，靠近发射天线一侧的区域场强会大于远离发射天线一侧的区域场强。使用搅拌器进行合理旋转，可以对电磁波起到反射和散射作用，从而改变待测区域不同位置固定的场强值，每个位置就会得到偏差较小的最大场强值，使得混响室可以正常工作。然而，IEC61000-4-21标准中只给出了在场强均匀区域需要离混响室腔壁、搅拌器、天线等金属材质表面λ/4以上，在实际测试过程中，可能用不到最大的场强均匀区域，使用最大区域中的哪个区域未有合理的标准方案。因此现有技术中缺少了一种区域分级方法能对小型、中型、大型待测设备进行定位和测试。
技术实现思路
为了对小型、中型、大型待测设备设计合理的测试方案，本专利技术提供了一种混响室场均匀区域分级定位方法，利用统计分析方法充分挖掘混响室建模仿真的电场强度数据，实现针对不同尺寸要求的混响室的场均匀区域分级处理，得到对应的场强均匀性区域。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是：方法在混响室内设置对数周期天线和金属搅拌器，对混响室进行仿真建模，利用对数周期天线辐射的电磁波经过搅拌器与腔壁的多次反射、散射得到满足场强均匀性的测试空间，进行混响室的场均匀区域分级分析得到不同测试要求的最优场强均匀性区域的位置。场强均匀性区域为立体区域。所述的混响室是一个侧壁金属制成的、相对封闭的所有边界均能进行反射的EMC测试电波混响室，是一种用于辐射敏感度、屏蔽效能等电磁兼容性能的测试环境。所述的金属搅拌器具体为六个表面光滑的金属板互成90°焊接而成的“Z”字型搅拌器，在混响室测试时由电机控制旋转，产生场均匀区域。建立混响室仿真模型，在混响室的角落布置一个对数周期天线，任意位置布置金属搅拌器，在金属搅拌器存在情况下，对数周期天线发射出电磁波，电磁波经过金属搅拌器和混响室内壁之间的多次反射、散射，仿真得到混响室内所有的电场强度数据，对单次仿真得到的所有电场强度数据进行分析，确定最优场强均匀性区域的位置。不同测试要求分为针对小型设备、中型设备、大型设备的测试设备情况，小型设备的场均匀区域的长方体尺寸小于0.05m，中型设备的场均匀区域的长方体尺寸在0.05m和0.4m之间，大型设备的场均匀区域的长方体尺寸大于0.4m。具体实施中，针对小型设备的场均匀区域长方体尺寸为0.05m*0.05m*0.05m，中型设备的场均匀区域长方体尺寸为0.2m*0.1m*0.05m，大型设备的场均匀区域长方体尺寸为0.4m*0.4m*0.4m，以适应不同的测试情况。混响室的场均匀区域分别与混响室的内壁、金属搅拌器、对数周期天线之间的距离在λ/4以上，其中λ为混响室最低可用频率对应的波长。混响室最低可用频率是指对数周期天线所发射的电磁波使得混响室能够在待测区域内达到场强均匀的最低可用频率。在混响室建立xyz的三维坐标系，按照以下公式设置混响室场均匀度σavg的目标函数，以所有可能的混响室长方体区域中混响室场均匀度σavg最小的区域作为最优场均匀性区域：minσavg＝0.3σx+0.3σy+0.3σz+0.1σ其中，σx为x方向电场强度标准偏差，σy为y方向电场强度标准偏差，σz为z方向电场强度标准偏差；σ表示总电场强度标准偏差；各个方向电场强度标准偏差σx、σy、σz均按照以下公式处理获得，处理方式相同：其中，表示场均匀区域长方体的八个顶点在各方向分量i的场强平均值，表示场均匀区域长方体的八个顶点的总场强平均值，i表示三维坐标系的三个方向之一；x,y,z分别表示场均匀区域长方体的坐标；求解目标函数获得场均匀区域长方体的坐标x,y,z，获得最优场强均匀性区域，在最优场强均匀性区域布置测试设备。所述的场强分量平均值和场强总平均值按照以下方式计算：其中，表示场均匀区域长方体的第j个顶点在方向分量i的归一化场强分量值，具体按照以下方式计算：其中，Emaxi,j表示场均匀区域长方体八个顶点在金属搅拌器旋转一周内电场强度最大值x、y、z的分量，PInput-empty为混响室空腔时的对数周期天线输入功率值，j表示场均匀区域长方体八个顶点的序号，混响室空腔是指未放小型设备、中型设备、大型设备的情况，只放对数周期天线和金属搅拌器。各个方向电场强度标准偏差σx、σy、σz和总电场强度标准偏差σ在代入目标函数前均采用以下公式处理成以dB为单位的值，然后在代入目标函数：其中，表示场强分量平均值或场强总平均值σ0表示在代入目标函数前的电场强度标准偏差，σ0＝σx、σy、σz、σ，σ0′表示处理后以dB为单位的电场强度标准偏差，σ0′＝σx′、σy′、σz′、σ′。具体实施中，场均匀区域还满足：电场强度标准偏差σx、σy、σz和σ转化为以dB为单位的值，对数周期天线发射电磁波发射的电磁波频率应为：在对数周期天线辐射的电磁波的频率为80～100MHz时，电场强度标准偏差σx、σy、σz和σ均应小于4dB；在对数周期天线辐射的电磁波的频率为100～400MHz时，电场强度标准偏差σx、σy、σz和σ均应小于线性阈值，线性阈值从4dB到3dB随频率从100MHz到400MHz线性动态变化；在对数周期天线辐射的电磁波的频率为400MHz以上时，电场强度标准偏差σx、σy、σz和σ均应小于3dB。本专利技术应用于混响室设计与实际测试，对小型、中型、大型待测设备设计合理的测试方案。所述的小型设备例如芯片器件但不限于此，中型设备例如手机但不限于此，大型设备例如天线但不限于此。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：本专利技术只需要对混响室结果进行单次仿真建模，统计分析仿真得到所有的电场强度数据，无需进行多次仿真，仿真区域结合实际需求灵活调整，可拓展型强。本专利技术场强均匀性分级结果合理准确，得到小型、中型、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混响室场均匀区域分级定位方法，其特征在于：方法在混响室内设置对数周期天线和金属搅拌器，对混响室进行仿真建模，利用对数周期天线辐射的电磁波经过搅拌器与腔壁的多次反射、散射得到满足场强均匀性的测试空间，进行混响室的场均匀区域分级分析得到不同测试要求的最优场强均匀性区域的位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种混响室场均匀区域分级定位方法，其特征在于：方法在混响室内设置对数周期天线和金属搅拌器，对混响室进行仿真建模，利用对数周期天线辐射的电磁波经过搅拌器与腔壁的多次反射、散射得到满足场强均匀性的测试空间，进行混响室的场均匀区域分级分析得到不同测试要求的最优场强均匀性区域的位置。


2.根据权利要求1所述的一种混响室场均匀区域分级定位方法，其特征在于：建立混响室仿真模型，在混响室的角落布置一个对数周期天线，任意位置布置金属搅拌器，对数周期天线发射出电磁波，电磁波经过金属搅拌器和混响室内壁之间的多次反射、散射，仿真得到混响室内所有的电场强度数据，对单次仿真得到的所有电场强度数据进行分析，确定最优场强均匀性区域的位置。


3.根据权利要求1所述的一种混响室场均匀区域分级定位方法，其特征在于：不同测试要求分为针对小型设备、中型设备、大型设备的测试设备情况，小型设备的场均匀区域的长方体尺寸小于0.05m，中型设备的场均匀区域的长方体尺寸在0.05m和0.4m之间，大型设备的场均匀区域的长方体尺寸大于0.4m。


4.根据权利要求1所述的一种混响室场均匀区域分级定位方法，其特征在于：混响室的场均匀区域分别与混响室的内壁、金属搅拌器、对数周期天线之间的距离在λ/4以上，其中λ为混响室最低可用频率对应的波长。


5.根据权利要求1所述的一种混响室场均匀区域分级定位方法，其特征在于：在混响室建立xyz的三维坐标系，按照以下公式设置混响室场均匀度σavg的目标函数，以所有可能的混响室长方体区域中混响室场均匀度σavg最小的区域作为最优场均匀性区域：
minσavg＝0.3σx+0.3σy+0.3σz+0...

【专利技术属性】
技术研发人员：李尔平，李可，魏兴昌，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33