- 電波暗室的確認(rèn)方法
- 場(chǎng)地確認(rèn)中存在的問題
- 半電波暗室的NSA法存在的問題
電波暗室作為電子設(shè)備輻射發(fā)射的試驗(yàn)場(chǎng)地，其性能直接影響到受試設(shè)備輻射發(fā)射的試驗(yàn)結(jié)果。在輻射發(fā)射測(cè)量的不確定度分量的評(píng)估中，場(chǎng)地的不確定度是主要的不確定度源之一。因此為了減小測(cè)量場(chǎng)地的不確定度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，CISPR16-1-4對(duì)場(chǎng)地的確認(rèn)程序及其判據(jù)做出了嚴(yán)格的規(guī)定。在2004年之前，該標(biāo)準(zhǔn)只對(duì)半電波暗室30～1000MHz頻率范圍內(nèi)的場(chǎng)地確認(rèn)方法做出了規(guī)定。當(dāng)前的CISPR16-1-4不僅規(guī)定了30～1000MHz頻率范圍內(nèi)的半電波和全電波暗室的確認(rèn)方法，同時(shí)還給出了1GHz以上的場(chǎng)地確認(rèn)方法。本文對(duì)以上方法進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，重點(diǎn)討論使用這些方法進(jìn)行場(chǎng)地確認(rèn)時(shí)存在的問題。
1GHz以下的場(chǎng)地確認(rèn)方法
1.半電波暗室的確認(rèn)方法——歸一化場(chǎng)地衰減（NSA）
對(duì)于1GHz以下頻率范圍內(nèi)半電波暗室（SAC）的確認(rèn)，CISPR16-1-4規(guī)定的方法為歸一化場(chǎng)地衰減法。為了獲得場(chǎng)地的NSA，首先應(yīng)進(jìn)行場(chǎng)地衰減（SA）的測(cè)量。場(chǎng)地衰減為信號(hào)源和測(cè)量接收機(jī)直通時(shí)測(cè)得的電壓，減去當(dāng)信號(hào)源與發(fā)射天線連接，接收天線與發(fā)射天線之間的距離為3m（10m）,接收天線在1～4m（2～6m）進(jìn)行高度掃描時(shí)測(cè)量接收機(jī)測(cè)得的最大電壓。當(dāng)SA減去發(fā)射天線和接收天線的自由空間的天線系數(shù)即為NSA。如果測(cè)得的場(chǎng)地NSA與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的NSA的差值在±4dB之內(nèi)即為合格。由于該確認(rèn)方法涉及到發(fā)射天線和接收天線在自由空間的天線系數(shù)，因此這兩個(gè)天線系數(shù)的校準(zhǔn)不確定度會(huì)直接影響受確認(rèn)場(chǎng)地的性能判斷。
2.半電波暗室的確認(rèn)方法——參考場(chǎng)地法（RSM）
CISPR/A將在CISPR16-1-4中引入?yún)⒖紙?chǎng)地法（ReferenceSiteMethod,RSM）作為歸一化場(chǎng)地衰減的替換方法，該項(xiàng)目目前處于CD階段。引入?yún)⒖紙?chǎng)地法的目的是有意避開發(fā)射天線和接收天線天線系數(shù)的問題，因?yàn)槟壳癈ISPR還沒有發(fā)布一個(gè)統(tǒng)一的天線校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)。參考場(chǎng)地法要求有基準(zhǔn)場(chǎng)地作為參考試驗(yàn)場(chǎng)地(REFTS)，CISPR16-1-5給出了確定參考試驗(yàn)場(chǎng)地的方法。通過理論計(jì)算確定具有規(guī)定的平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器的一對(duì)可計(jì)算偶極子之間的場(chǎng)地衰減，然后使用此對(duì)可計(jì)算偶極子在參考試驗(yàn)場(chǎng)地上進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，將測(cè)得的數(shù)據(jù)與理論值進(jìn)行比較，如果符合CISPR16-1-5給出的判據(jù)，則認(rèn)為此試驗(yàn)場(chǎng)地可作為參考試驗(yàn)場(chǎng)地。
進(jìn)行場(chǎng)地確認(rèn)時(shí)，應(yīng)使用一對(duì)天線分別在參考試驗(yàn)場(chǎng)地和符合性試驗(yàn)場(chǎng)地（COMTS）上測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定位置的場(chǎng)地衰減，兩場(chǎng)地衰減之間的差值即為符合性場(chǎng)地的場(chǎng)地偏差，如果此差值在±4dB之內(nèi)即為合格。
3.全電波暗室的確認(rèn)方法——自由空間的NSA法
對(duì)于1GHz以下全電波暗室的確認(rèn)，使用自由空間的NSA法。發(fā)射天線為頻率范圍30～1000MHz的小雙錐天線。對(duì)于3m法場(chǎng)地，發(fā)射天線的最大尺寸不得超過40cm，接收天線為雙錐和對(duì)數(shù)周期天線或者兩者的組合天線。此場(chǎng)地確認(rèn)為空間試驗(yàn)，發(fā)射天線分別放在試驗(yàn)空間的3個(gè)不同高度和每個(gè)高度的5個(gè)不同位置（見圖1）。測(cè)量距離為3m、5m或者10m。判據(jù)和歸一化場(chǎng)地衰減相同，只要測(cè)得的NSA和標(biāo)準(zhǔn)理論值之差在±4dB之內(nèi)即為合格。
圖1自由空間的NSA法的試驗(yàn)布置[page]
圖2電壓駐波比法的試驗(yàn)布置
1GHz以上的場(chǎng)地確認(rèn)方法
1GHz以上的場(chǎng)地確認(rèn)方法為CISPR16-1-4規(guī)定的場(chǎng)地電壓駐波比（SVSWR）法。發(fā)射天線應(yīng)為偶極子類型的天線，其E-面和H-面的波瓣圖標(biāo)準(zhǔn)中作出了嚴(yán)格的規(guī)定。接收天線應(yīng)為實(shí)際發(fā)射試驗(yàn)時(shí)使用的喇叭天線或者對(duì)數(shù)周期天線。該場(chǎng)地確認(rèn)也為一空間試驗(yàn)（見圖2）。要沿著發(fā)射天線和接收天線之間的視軸線移動(dòng)發(fā)射天線到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)點(diǎn)，然后計(jì)算這些點(diǎn)上場(chǎng)地電壓駐波比，如果場(chǎng)地電壓駐波比小于等于6dB即為合格。
場(chǎng)地確認(rèn)中存在的問題
用于場(chǎng)地衰減測(cè)量的天線對(duì)場(chǎng)地衰減偏差（）有著顯著的影響，但是標(biāo)準(zhǔn)中并沒有提及這個(gè)潛在的問題。相反的是，通常認(rèn)為在理想場(chǎng)地中（天線的校準(zhǔn)場(chǎng)地）和受確認(rèn)的場(chǎng)地中使用相同的一對(duì)天線，天線的影響最終會(huì)在中抵消。事實(shí)上，由于不僅取決于特定的天線，還取決于天線使用的場(chǎng)地，因此天線產(chǎn)生的影響并不能完全抵消。天線的影響包括天線平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器的阻抗、天線振子與場(chǎng)地之間的耦合和天線波瓣圖的影響。
4.1確認(rèn)半電波暗室的NSA法存在的問題
場(chǎng)地的NSA值與發(fā)射天線和接收天線的天線系數(shù)有著直接的關(guān)系。一方面，雙錐天線的天線系數(shù)是極化和接地平面上高度的函數(shù)；另一方面，自由空間的天線系數(shù)并不適合于接地平面上的NSA的測(cè)量計(jì)算。在頻率范圍30～200MHz使用雙錐天線，由于天線平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器的阻抗，不同天線類型與地面的耦合不同。因此天線的輸入阻抗隨著頻率、接地平面上的高度和極化而變化。這些因素使得自由空間的天線系數(shù)與接地平面一定高度上的天線系數(shù)之間存在偏差，從而影響NSA的測(cè)量不確定度。對(duì)于實(shí)際使用中某些商業(yè)性的雙錐天線，平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器的阻抗是未知的，因而天線系數(shù)的偏差也是未知的。
在頻率范圍200～1000MHz使用的不同結(jié)構(gòu)的對(duì)數(shù)周期偶極子天線有著不同的方向性。在高度掃描的過程中，入射到接收天線上的直射波和地面反射波的方向是變化的（相對(duì)于天線的方向圖），測(cè)得的SA值將會(huì)不同。因此對(duì)于不同的天線將產(chǎn)生不同的NSA計(jì)算結(jié)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(zhuǎn)換器阻抗的雙錐天線系數(shù)的修正方法。對(duì)于同一試驗(yàn)場(chǎng)地，由于平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器阻抗的差異，ANSI的方法會(huì)得到不同的確認(rèn)結(jié)果。這些修正計(jì)算僅對(duì)特定的天線模型和試驗(yàn)布置是適用的。也僅有專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室具備進(jìn)行這些修正計(jì)算的能力和資源。
4.2參考場(chǎng)地法存在的問題
對(duì)于CISPR/A正在制定的參考場(chǎng)地法也存在類似的問題。標(biāo)準(zhǔn)中并沒有規(guī)定用于比較參考試驗(yàn)場(chǎng)地（REFTS）和符合性試驗(yàn)場(chǎng)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(zhuǎn)換器阻抗的一對(duì)雙錐天線，雙錐/對(duì)數(shù)周期的組合天線或者偶極子天線，對(duì)于相同的受確認(rèn)的場(chǎng)地，最終得到的結(jié)果并不是唯一的。此外，與ANSIC63.5：2006天線系數(shù)修正方法不同的是，參考場(chǎng)地法通過計(jì)算兩場(chǎng)地衰減之間的差值作為場(chǎng)地評(píng)判的依據(jù)，參考試驗(yàn)場(chǎng)地的誤差會(huì)直接傳遞給受確認(rèn)場(chǎng)地（符合性試驗(yàn)場(chǎng)地）的測(cè)量。這種影響對(duì)于垂直極化的場(chǎng)地測(cè)量影響尤為顯著，會(huì)引入較大的測(cè)量不確定度。因此不能認(rèn)為在參考試驗(yàn)場(chǎng)地上使用寬帶天線和使用CISPR可計(jì)算偶極子（見CISPR16-1-5）由場(chǎng)地引入的不確定度是相同的。
對(duì)于電波暗室的確認(rèn)，不僅要進(jìn)行30～1000MHz的場(chǎng)地測(cè)量，隨著CISPR16-2-3的測(cè)量頻率范圍擴(kuò)至18GHz，電波暗室的確認(rèn)也要擴(kuò)至18GHz。因此在建造新的電波暗室的時(shí)候必需考慮到這個(gè)問題。對(duì)于30～1000MHz半電波暗室的確認(rèn)，為了減小NSA法和參考場(chǎng)地法測(cè)量過程中的不確定度，也為了場(chǎng)地確認(rèn)能夠溯源，應(yīng)當(dāng)對(duì)發(fā)射天線和接收天線的大小、波瓣圖和平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器的阻抗作出明確的規(guī)定。
