留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

微波暗室静区性能评测及不确定度分析

刘潇 赵兴 洪力 李昱瑶 班浩

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 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0589
引用本文: 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 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0589
LIU Xiao, ZHAO Xing, HONG Li, LI Yuyao, BAN Hao. The Quiet Zone Performance Evaluation of the Microwave Anechoic Chamber and the Uncertainty Estimation[J]. Metrology Science and Technology, 2022, 66(4): 89-94. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0589
Citation: LIU Xiao, ZHAO Xing, HONG Li, LI Yuyao, BAN Hao. The Quiet Zone Performance Evaluation of the Microwave Anechoic Chamber and the Uncertainty Estimation[J]. Metrology Science and Technology, 2022, 66(4): 89-94. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0589

微波暗室静区性能评测及不确定度分析

doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0589
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项目(27-AKYZD2016)
详细信息
    作者简介:

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

The Quiet Zone Performance Evaluation of the Microwave Anechoic Chamber and the Uncertainty Estimation

  • 摘要: 微波暗室广泛用于天线、目标散射特性测量、雷达成像等领域,是微波频段最重要的测试场地之一。微波暗室建设投入较高,其静区性能取决于其内壁铺设的吸波材料特性及其布置,静区指标直接影响使用该暗室测试的设备测量结果准确度。因此如何测量得到准确的微波暗室静区指标是微波暗室验收中必不可少的环节,也是微波暗室环境对测量结果贡献评估的基础。针对微波暗室静区的关键指标——静区反射率电平的测量方法进行研究,针对中大型微波暗室,建立最大行程4 m的基于三维扫描架的静区测量系统,覆盖频率范围1~40 GHz。利用其开展微波暗室静区的测量,给出静区反射率电平的测量结果,并进行了测量系统影响量的全面分析和测量结果不确定度评定。结果表明,以1.1 GHz为例,该系统静区反射率电平在−33 dB的情况下,测量不确定度为1.72 dB(k=2)。
  • 图  1  微波暗室原理图

    Figure  1.  Schematic diagram of anechoic chamber

    图  2  到达暗室静区的直达波信号和反射波信号示意图

    Figure  2.  Schematic diagram of direct wave signal and reflected wave signal arriving in quite zone of chamber

    图  3  三维扫描架的坐标定义

    Figure  3.  Coordinates of the 3D scanning frame

    图  4  静区反射率电平测量系统

    Figure  4.  Quiet zone reflectance level measurement system

    图  5  反射率电平的测量原始数据

    Figure  5.  Measurement raw data of the reflectivity level

    图  6  扫描架移动范围内地面反射的影响

    Figure  6.  Influence of ground reflection in the moving range of the scanning frame

    图  7  天线互耦的影响

    Figure  7.  Effect of mutual coupling between antennas

    表  1  扫描架定位精度测量结果

    Table  1.   Scanning frame positioning accuracy measurement results

    位置
    (mm)
    定位实测值(mm)
    X差值Y差值Z差值
    200199.99−0.01200.210.21199.99−0.01
    400399.98−0.02399.70−0.30399.95−0.05
    600599.99−0.01600.170.17599.92−0.08
    800799.99−0.01799.71−0.29799.92−0.08
    10001000.000.001000.270.27999.93−0.07
    12001199.99−0.011199.78−0.221199.93−0.07
    14001400.000.001400.210.211399.90−0.10
    16001600.030.031599.88−0.121600.000.00
    18001800.070.071800.140.141800.010.01
    20002000.100.101999.92−0.082000.060.06
    22002200.000.002200.110.112200.030.03
    24002400.070.072399.92−0.082400.040.04
    26002600.040.042600.100.102600.050.05
    28002800.040.042799.99−0.012800.040.04
    30003000.040.042999.96−0.043000.030.03
    32003200.070.073199.99−0.013200.020.02
    34003400.090.093400.040.043400.070.07
    36003600.060.063599.98−0.023600.070.07
    38003800.060.063800.030.033800.000.00
    40004000.040.043999.99−0.014000.090.09
    下载: 导出CSV

    表  2  静区反射率电平

    Table  2.   Quiet zone reflectivity level

    (a) 1.1 GHz
    行程线方位角(°)反射率电平值(dB)
    水平极化垂直极化
    X1X260−33.4−40.6
    90−32.0−33.6
    120−40.9−33.4
    Z1Z2150−42.5−40.4
    180−46.1−37.4
    210−49.7−44.7
    Y1Y245−40.2−46.9
    −45−15.6−20.8
    (b) 26.5 GHz
    行程线方位角(°)反射率电平值(dB)
    水平极化垂直极化
    X1X260−56.3−56.7
    90−58.1−57.5
    120−63.1−65.5
    Z1Z2150−48.3−52.3
    180−58.9−54.6
    210−52.0−61.3
    Y1Y245−58.6−56.2
    −45−39.0−45.7
    (c) 40 GHz
    行程线方位角(°)反射率电平值(dB)
    水平极化垂直极化
    X1X260−52.3−52.5
    90−60.6−60.5
    120−58.4−68.8
    Z1Z2150−43.9−59.1
    180−51.9−62.3
    210−53.2−68.7
    Y1Y245−46.1−48.4
    −45−47.4−41.2
    下载: 导出CSV

    表  3  静区反射率电平不确定度汇总表

    Table  3.   Summary of uncertainty of reflectance level in quiet zone

    不确定度来源或输入量 $ {x_i} $最大允许误差MPE或不确定度U/dB概率分布包含因子k灵敏系数$ {c_i} $影响量$ u\left( {{x_i}} \right) $的标准不确定度/dB
    天线对准$\delta {A_{{U} } }$0.5正态210.25
    扫描架自身反射$\delta {S_{ {R} } }$0.3均匀$ \sqrt 3 $10.17
    移动行程内的地面反射$\delta {R_{{R} } }$0.98均匀$ \sqrt 3 $10.57
    两天线间互耦$\delta {M_{{R} } }$0.43均匀$ \sqrt 3 $10.25
    系统漂移$\delta {S_{ {D} } }$0.1均匀$ \sqrt 3 $10.06
    步长设置$\delta {M_{{S} } }$0.2均匀$ \sqrt 3 $10.12
    接收天线方向图$\delta {R_{{P} } }$0.9正态210.45
    测量重复性$ \delta {C_{{R} } }$0.18正态10.18
    合成标准不确定度${u_{ \rm{c} } }$0.86
    扩展不确定度U1.72
    下载: 导出CSV
  • [1] Antennas and Propagation Standards Committee of the IEEE Antennas and Propagation Society. IEEE Standard Test Procedures for Antennas: IEEE Std 149™-2021 [S]. US: IEEE-SA Standards Board, 2021.
    [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] Suganthi S , Patil D D , Chand E . 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.
    [4] Coq L L , Fuchs B , Kozan T , et al. IETR millimeter-wave Compact Antenna Test Range implementation and validation[C]. IEEE. 2015 9th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP), 2015.
    [5] 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: 865-868.
    [6] J APPEL-HANSEN. Reflectivity level of radio anechoic chambers[J]. IEEE transaction on antennas and propagation, 1973(AP-21): 490-498.
    [7] 中国航天科工集团第二研究院二〇三所.微波暗室性能测试方法: GJB 6780-2009[S]. 北京: 中国标准出版社, 2009.
    [8] 师建龙, 全厚德, 甘连仓, 等. 微波暗室静区反射率电平计算方法研究[J]. 舰船电子工程, 2010(10): 92-94. doi: 10.3969/j.issn.1627-9730.2010.10.026
    [9] 赵雷. 微波暗室静区反射率电平的设计仿真[D].西安: 西安电子科技大学,2006.
    [10] 杨媛媛. 微波暗室的性能评估系统[D].西安: 西安电子科技大学,2020.
    [11] 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.
    [12] LIU X, HUANG P, SONG Z F. The Antenna Measurements using the Three-antenna Extrapolation Range[C]. ISAP, 2019: 1-3.
    [13] 秦瑶,吴艳丽,刘潇.三天线法环天线校准系统建立及测量结果不确定度评定[J].计量学报,2021,42(10):1367-1371.
    [14] 刘潇,吴艳丽,秦瑶,等.TEM室法环天线校准系统建立及测量结果不确定度评定[J].计量学报,2021,42(8):1061-1067.
    [15] 茹宁,刘小赤,蒋志远,等.基于原子拉比共振的自由空间微波磁场探测研究[J].计量技术,2020(5):19-24.
    [16] 孙思扬,陈晓晨,戴巡,等.多探头球面近场测试系统校准方法及对准角度误差分析[J].计量技术,2018(12):78-81.
  • 加载中
图(7) / 表(3)
计量
  • 文章访问数:  1416
  • HTML全文浏览量:  723
  • PDF下载量:  232
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 录用日期:  2022-01-26
  • 网络出版日期:  2022-02-19
  • 刊出日期:  2022-06-02

目录

    /

    返回文章
    返回