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微波暗室静区反射率电平的数据处理方法

赵兴 班浩 洪力 刘潇

赵兴,班浩,洪力,等. 微波暗室静区反射率电平的数据处理方法[J]. 计量科学与技术,2024, 68(8): 78-82, 37 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0087
引用本文: 赵兴,班浩,洪力,等. 微波暗室静区反射率电平的数据处理方法[J]. 计量科学与技术,2024, 68(8): 78-82, 37 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0087
ZHAO Xing, BAN Hao, HONG Li, LIU Xiao. Data Processing Methods for Quiet Zone Reflectivity Level in Microwave Anechoic Chambers[J]. Metrology Science and Technology, 2024, 68(8): 78-82, 37. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0087
Citation: ZHAO Xing, BAN Hao, HONG Li, LIU Xiao. Data Processing Methods for Quiet Zone Reflectivity Level in Microwave Anechoic Chambers[J]. Metrology Science and Technology, 2024, 68(8): 78-82, 37. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0087

微波暗室静区反射率电平的数据处理方法

doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0087
基金项目: 国家市场监督管理总局能力提升项目(ANL1906);中国计量科学研究院基本科研业务费(27-AKYZD2016)。
详细信息
    作者简介:

    赵兴(1985-),中国计量科学研究院助理工程师,研究方向:天线及场地计量,邮箱:zhaoxing@nim.ac.cn

    通讯作者:

    刘潇(1983-),中国计量科学研究院副研究员,研究方向:天线及场地计量,邮箱:liuxiao@nim.ac.cn

  • 中图分类号: TB973

Data Processing Methods for Quiet Zone Reflectivity Level in Microwave Anechoic Chambers

  • 摘要: 微波暗室是工作在微波频段的暗室,是天线、目标散射特性等领域测量中使用的实验场地,用来模拟自由空间,相比与室外测试场,具有全天候、低反射的优势。实际应用中,由于内部铺设的吸波材料无法完全吸收特定频段电磁波等原因,暗室中的测试区域仍会有干扰的反射信号存在,这些反射信号从各个方向进入测试区域并与收发天线之间的直射波叠加,在测试区域内一定行程上形成空间驻波分布。测试区域内的干扰反射指标用静区反射率电平表征。将微波暗室用于天线辐射方向图等参数测量时,应评估暗室中不同角度的静区反射率电平。微波暗室静区反射率电平测量方法常采用自由空间电压驻波比(Voltage Standing Wave Ratio, VSWR)法。测试区域中直射信号和反射信号的矢量和一定行程上形成空间驻波,空间驻波的数据处理方式决定了静区反射率电平计算结果,实际测试曲线中驻波峰峰值的选择方式直接决定了测量结果。详细讨论了微波暗室内反射率电平的采集数据和处理方法,有助于优化现场测量测试的测试方案,并对静区扫描架的优化设计有积极意义。
  • 图  1  静区中反射信号和直射信号示意图

    Figure  1.  Schematic diagram of reflected and direct signals in the quiet zone

    图  2  三维扫描架的坐标定义

    Figure  2.  Coordinate definition of the 3D scanning frame

    图  3  驻波曲线及峰峰值D确定

    Figure  3.  Standing wave curves and determination of peak-to-peak values D

    图  4  沿纵向线Z1Z2方向,方向角90°(1.71 GHz),水平极化

    Figure  4.  Horizontally polarized measurement along longitudinal line Z1Z2 direction, direction angle 90° (1.71 GHz)

    图  5  沿横向线X1X2方向,方向角90°(2.69 GHz),垂直极化

    Figure  5.  Vertically polarized measurement along the transverse line X1X2 direction, direction angle 90° (2.69 GHz)

    图  6  沿纵向线Z1Z2方向,方向角90°(8 GHz),水平极化

    Figure  6.  Horizontally polarized measurement along longitudinal line Z1Z2 direction, direction angle 90° (8 GHz)

    图  7  沿横向线X1X2方向,方向角90°(8 GHz),水平极化

    Figure  7.  Horizontally polarized measurement along the transverse line X1X2 direction, direction angle 90° (8 GHz)

    表  1  频率 1.71 GHz反射率电平(最大值和平均值)

    Table  1.   Reflectivity level (maximum and average) at 1.71 GHz

    行程线 方位角(°) 最大值得到的反射率电平值(dB) 平均值得到的反射率电平值(dB) 指标(dB)
    水平极化(H) 垂直极化(V) 水平极化(H) 垂直极化(V)
    沿横向线X1X2 60 −40.1 −42.5 −48.8 −48.7 ≤−40 dB
    沿横向线X1X2 90 −47 −43.2 −55.5 −52.2 ≤−40 dB
    沿纵向线Z1Z2 60 −43.3 −38.2 −53 −49.2 ≤−38dB
    沿纵向线Z1Z2 90 −43.1 −44.3 −53.5 −51.6 ≤−40 dB
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    表  2  频率 2.69 GHz反射率电平(最大值和平均值)

    Table  2.   Reflectivity level (maximum and average) at 2.69 GHz

    行程线 方位角(°) 最大值得到的反射率电平值(dB) 平均值得到的反射率电平值(dB) 指标(dB)
    水平极化(H) 垂直极化(V) 水平极化(H) 垂直极化(V)
    沿横向线X1X2 60 −41.6 −41.8 −48.8 −50.2 ≤−40 dB
    沿横向线X1X2 90 −44.1 −42.6 −53.8 −52.1 ≤−40dB
    沿纵向线Z1Z2 60 −40.4 −40.4 −52.6 −51.4 ≤−40 dB
    沿纵向线Z1Z2 90 −43.8 −43.8 −52.9 −49.8 ≤−40 dB
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    表  3  频率 8 GHz反射率电平(最大值和平均值)

    Table  3.   Reflectivity level (maximum and average) at 8 GHz

    行程线 方位角(°) 最大值得到的反射率电平值(dB) 平均值得到的反射率电平值(dB) 指标(dB)
    水平极化(H) 垂直极化(V) 水平极化(H) 垂直极化(V)
    沿横向线X1-X2 60 −54.4 −51.4 −65.7 −60.3 ≤−50dB
    沿横向线X1-X2 90 −58.8 −56.1 −69.0 −66.9 ≤−50 dB
    沿纵向线Z1-Z2 60 −59.4 −51.9 −69.0 −64.4 ≤−50 dB
    沿纵向线Z1-Z2 90 −56.7 −54.6 −64.5 −62.7 ≤−50 dB
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  • [1] IEEE. IEEE Standard Test Procedures for Antennas : IEEE Std 149™-1979 (R2008) [S]. US: IEEE-SA Standards Board, 2008.
    [2] 侯颖妮, 李道京, 洪文, 等. 稀疏阵列微波暗室成像实验研究[J]. 电子与信息学报, 2010, 32(9): 2258-2262.
    [3] 刘潇, David Gentle. 外推法天线增益测量系统的暗室反射影响评估[J]. 电波科学学报, 2016, 31(5): 1004-1008.
    [4] Suganthi, Sellakkutti, Patil, et al. Integration of 0.1 GHz to 40 GHz RF and microwave anechoic chamber and the intricacies[J]. Progress In Electromagnetics Research C, 2020, 101: 29-42. doi: 10.2528/PIERC19102403
    [5] LE COQ Laurent, Fuchs Benjamin, Kozan Thomas, et al. IETR millimeter-wave Compact Antenna Test Range implementation and validation[C]. 2015 9th European Conference on Antennas and Propagation, 2015.
    [6] Mandaris, Dwi Moonen, Niek Van De Beek, et al. Validation of a Fully Anechoic Chamber[C]. 2016 Asia-Pacific International Symposium on Electromagnetic Compatibility, 2016.
    [7] J APPEL-HANSEN. Reflectivity level of radio anechoic chambers[J]. IEEE transaction on antennas and propagation, 1973(AP-21): 490-498.
    [8] 刘潇, 赵兴, 洪力, 等. 微波暗室静区性能评测及不确定度分析[J]. 计量科学与技术, 2022, 66(4): 89-94.
    [9] Yang C F, Burnside W D, Rudduck R C. A periodic moment method solution for TM scattering from lossy dielectric bodies with application to wedge absorber[J]. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 1992, 40(6): 652-660. doi: 10.1109/8.144599
    [10] DeWitt B T, Burnside W D. Electromagnetic scattering by pyramidal and wedge absorber[J]. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 1988, 36(7): 971-984. doi: 10.1109/8.7202
    [11] Janaswamy R. Oblique scattering from lossy periodic surfaces with applications to anechoic chamber absorbers[J]. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 1992, 40(2): 162-169. doi: 10.1109/8.127400
    [12] Gau R J, Burnside W D, Gilreath M. Chebyshev multilevel absorber design concept[J]. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 1997, 45(8): 1286-1293. doi: 10.1109/8.611249
    [13] 王相元, 朱航飞, 钱鉴等. 微波暗室吸波材料的分析和设计[J]. 微波学报, 2000(04): 389-398+406. doi: 10.3969/j.issn.1005-6122.2000.04.011
    [14] 肖本龙, 王雷钢, 杨黎都. 微波暗室吸波材料及其性能测试方法[J]. 舰船电子工程, 2010, 30(7): 161-165. doi: 10.3969/j.issn.1627-9730.2010.07.049
    [15] Farahbakhsh A, Khalaj-Amirhosseini M. Using Metallic Ellipsoid Anechoic Chamber to Reduce the Absorber Usage[J]. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2015, 63(9): 4229-4232. doi: 10.1109/TAP.2015.2448791
    [16] 王志宇, 乔闪, 袁宇, 等. 微波暗室静区性能的测量方法[J]. 微波学报, 2007(S1): 69-72. doi: 10.3969/j.issn.1005-6122.2007.z1.017
    [17] 师建龙, 全厚德, 甘连仓, 等. 微波暗室静区反射电平计算方法研究[J]. 舰船电子工程, 2010, 30(10): 92-94. doi: 10.3969/j.issn.1627-9730.2010.10.026
    [18] 薛锋章. 天线辐射参数测量暗室相关问题探讨[J]. 电信技术, 2016(8): 23-29. doi: 10.3969/j.issn.1000-1247.2016.08.002
    [19] 朱传焕. 微波暗室反射率电平对微波场强校准的影响[J]. 计测技术, 2008(4): 31-34. doi: 10.3969/j.issn.1674-5795.2008.04.010
    [20] Appel-Hansen J. Reflectivity level of radio anechoic chambers[J]. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 1973, 21(4): 490-498. doi: 10.1109/TAP.1973.1140524
    [21] CAI Z H, ZHOU Y T, LIU L, et al. Small Anechoic Chamber Design Method for On-Line and On-Site Passive Intermodulation Measurement[J]. Transactions on Instrumentation and Measurement, 2020, 69(6): 3377-3387. doi: 10.1109/TIM.2019.2937425
    [22] THORKILD B H, RICHARD A M, JUSTIN S H, et al. Methods for locating stray-signal sources in anechoic chambers[J]. Transactions on Instrumentation and Measurement, 2008, 57(3): 480-489. doi: 10.1109/TIM.2007.911574
    [23] ROBERTO D L, VALTER M P. Primiani, Radiated immunity tests: reverberation chamber versus anechoic chamber results[J]. Transactions on Instrumentation and Measurement, 2006, 55(4): 1169-1174. doi: 10.1109/TIM.2006.876391
    [24] ISABEL E, MANUEL G S, INIGO C. Uncertainty Assessment of a Small Rectangular Anechoic Chamber: From Design to Operation[J]. Transactions on Antennas and Propagation, 2020, 68(6): 4871-4880. doi: 10.1109/TAP.2020.2969842
    [25] TUQA K, LUTFI A, NASSER Q, et al. Feasibility Study of Using Electrically Conductive Concrete for Electromagnetic Shielding Applications as a Substitute for Carbon-Laced Polyurethane Absorbers in Anechoic Chambers[J]. Transactions on Antennas and Propagation, 2017, 65(5): 2428-2435. doi: 10.1109/TAP.2017.2670538
    [26] DANI R, IGAL B. Challenges in Automotive MIMO Radar Calibration in Anechoic Chamber[J]. Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 2023, 59(5): 6205-6214.
    [27] CARMEN E, ANGELO G, STEFANO P. Measurement of the Antenna Phase Center Position in Anechoic Chamber[J]. Antennas and Wireless Propagation Letters, 2018, 17(12): 2183-2187. doi: 10.1109/LAWP.2018.2870751
    [28] 徐若曦, 周鹏, 章锦文. 基于双层涂敷模型的暗室静区精确计算方法[J]. 华中科技大学学报(自然科学版), 2015, 43(11): 73-77.
    [29] 郝晓军, 陈永光, 何建国, 等. FDTD计算暗室静区指标[J]. 微波学报, 2007(S1): 194-197. doi: 10.3969/j.issn.1005-6122.2007.z1.045
    [30] HITOSHI T, KENNICHI H, KENJI Y, et al. Reflectivity measurements in anechoic chambers in the microwave to millimeter range[J]. Transactions on Electromagnetic Compatibility, 2005, 47(2): 312-319. doi: 10.1109/TEMC.2005.847394
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-03-15
  • 录用日期:  2024-04-10
  • 修回日期:  2024-06-07
  • 网络出版日期:  2024-06-21

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