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Research Progress in Electric Field Intensity Calibration Techniques
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摘要: 研究分析了当前国内外电场场强校准技术的发展趋势，重点介绍了TEM室、GTEM室、基于同轴锥的TEM室、镜面单锥TEM室、微波暗室以及电磁混响室等装置在国内外高校、研究所以及计量机构的研究现状。介绍了各类装置的设计结构以及性能参数，并对文中所提及的各类电场场强校准设备的特点、用途、适用环境进行了比较。根据电场场强校准技术的研究进展，分析了未来场强参数现场校准的发展趋势，以满足场强传感器在生产线现场条件下的快速校准需求。Abstract: This paper presents the current development trends of electric field intensity calibration technologies domestically and internationally. The research status of TEM cells, GTEM cells, coaxial cone TEM cells, monocone TEM cells, microwave anechoic chambers, and electromagnetic reverberation chambers in universities, research institutes, and metrology institutions worldwide is emphasized. The design structure and performance parameters of various devices are introduced. A comparison is made between the characteristics, applications, and suitable environments of the various electric field intensity calibration equipment mentioned in this paper. Lastly, based on the research progress of electric field intensity calibration technology, the development trend of on-site electric field intensity calibration to meet the rapid calibration requirements of field strength sensors under production line field conditions is proposed.
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Key words:
- metrology /
- electromagnetic field /
- standard device /
- TEM cell /
- monocone TEM cell /
- on-site calibration
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图 8 美国NIST开发的同轴锥电磁场生成系统
Figure 8. Coaxial cone electromagnetic field generation system developed by NIST
图 9 信通院泰尔实验室同轴锥电磁辐射功率密度计量校准装置
Figure 9. Electromagnetic radiation power density calibration device based on coaxial cone in CTTL
图 16 电阻加载低反射单锥TEM室仿真模型
Figure 16. Simulation model of monocone TEM cell with resistance loading
图 18 基于混响室的电场探头快速校准系统示意图
Figure 18. Schematic diagram of electric field probe rapid calibration system based on reverberation chamber
表 1 各类场强校准系统的特点和优缺点
Table 1. Characteristics, advantages, and disadvantages of various field strength calibration systems
构型 测量范围 优缺点 TEM Cell 9 kHz～200MHz 优点：标准场均匀性较好；屏蔽效果好。
缺点：可测量频段低，不适用于高频段校准，测试空间较小。GTEM Cell 9 kHz～18GHz 优点：抗干扰能力强，测试区域较大。
缺点：需要较大空间；交叉极化性差；内部场强公式使用的是平行板场强公式，但实际结构与之不同，结果存在误差。同轴锥 ≤40GHz 优点：频率覆盖范围大；整体结构较轻，方便快捷；测量时无需更换天线。
缺点：测试空间较小。镜面单锥 100 kHz～20GHz 优点：宽频带；可计算标准电场；适用于产生标准脉冲场；轻量化。
缺点：边缘存在截断面反射；低频效果受到自身尺寸影响。微波暗室 450MHz～40GHz 优点：形成电场更加稳定均匀；受外界干扰因素小。
缺点：只能进行频域测量，且占地面积巨大，造价较高。混响室 — 优点：形成电场更加稳定均匀；受外界干扰因素小，电场场强及均匀性的控制性好，不必采用吸波材料。
缺点：造价、维护价格较高；不适用于窄脉冲测试；尺寸有最低使用频率限制。
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图(18) / 表(1)
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