電磁混響室空間場強評價方法

JJF1899—20211電磁混響室空間場強評價方法1范圍本規(guī)范規(guī)定了在200MHz~18GHz的頻率范圍內,對符合GB/T17626.21—2014[IEC61000-4-21]定義的電磁混響室(簡稱混響室,也稱混波室)空間場強特性的評價方法。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件:GB/T17626.21電磁兼容試驗和測量技術混波室試驗方法(IEC61000-4-21)凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本規(guī)范;凡不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。3術語下列術語適用于本規(guī)范。3.1場均勻性fielduniformity對電磁場場均勻程度的描述。3.2工作空間workingvolume電磁場的場均勻性滿足指標要求的空間。3.3固有場不確定度intrinsicfielduncertainty混響室內,電磁場的隨機性對場強測量不確定度的貢獻。注:電磁波在混響室內傳播會發(fā)生大量反射,這使得混響室內的電磁場具有很強的隨機性,顯著影響混響室內場強測量的準確度。為減小這種隨機性,會在不同的攪拌器步進位置重復測量場強幅值并取其平均值作為混響室內場強測量的結果。各個攪拌器步進位置測量結果的標準差即為固有場標準不確定度,表征了各攪拌器步進位置測量結果平均值的分散程度。4概述混響室是一個金屬腔體,其內壁為高電導率電磁波反射材料,通常配有用于改變混響室內電磁環(huán)境的可旋轉的高電導率的攪拌器。利用混響室中攪拌器的轉動改變混響室中的電磁環(huán)境,當在足夠多的攪拌器步進位置上測量并平均后,得到的場強是統(tǒng)計上均勻、各向同性的?；祉懯抑饕獞糜谳椛浒l(fā)射測試、電子設備的抗擾度試驗以及電纜、連接器和機箱的屏蔽效能測試。注:攪拌器轉動次數(shù)也就是場強測量的平均次數(shù),也稱為混響室的采樣數(shù)。5計量特性混響室場均勻性的限值要求見表1。JJF1899—20212表1場均勻性限值要求頻率范圍相對標準差限值要求200MHz~400MHz200MHz時為3.67dB,隨頻率增加線性減小至400MHz的3dB400MHz~18GHz3dB注:相對標準差具體的計算方法詳見7.2.6。6評價條件6.1環(huán)境條件環(huán)境溫度:(20±10)℃;相對濕度:≤80%;供電電源:(220±11)V,(50±1)Hz。6.2測量標準及其他設備6.2.1場強探頭頻率范圍:200MHz~18GHz;場強范圍:10V/m~300V/m;場強幅度測量線性度:±0.5dB;具有X、Y、Z三軸分量測量能力。6.2.2功率計頻率范圍:200MHz~18GHz;功率測量范圍:-50dBm~+20dBm;最大允許誤差:±3.0%。6.2.3信號發(fā)生器頻率范圍:200MHz~18GHz;輸出功率電平范圍:-60dBm~+10dBm;功率電平最大允許誤差:±1.0dB。6.2.4功率放大器頻率范圍:200MHz~18GHz;輸出功率:≥5W;諧波:<-15dBc。6.2.5定向耦合器頻率范圍:200MHz~18GHz;耦合度:20dB;方向性:≥40dB;最大輸入功率:>10W;主輸出端口的電壓駐波比:≤1.2。JJF1899—202137評價項目和方法評價項目:工作正常性及混響室場強均勻性。7.1工作正常性7.1.1所有測量用設備通電,按技術說明書規(guī)定時間預熱。被評價混響室應能正常工作,包括攪拌器轉動正常,屏蔽門、接口板狀態(tài)正常。7.1.2將結果記錄在附錄A表A.1中。7.2混響室場強均勻性7.2.1按圖1連接設備,清空工作空間,將場強探頭放在混響室內工作空間的一個頂點上。工作空間的位置和大小由混響室使用者根據使用需要指定,發(fā)射天線應朝向混響室的一個角落或朝向攪拌器。評價時天線方向應與實際使用時一致。圖1混響室場強均勻性評價儀器連接圖7.2.2參照表2設置信號發(fā)生器的輸出頻率。對于起始頻率fs,應大于或等于混響室的最低可用頻率。最低可用頻率通常被估算為稍高于混響室的最小諧振頻率的3倍。諧振頻率根據式(1)計算。Fl,m,n=1502+2+2(1)式中:Fl,m,n———諧振頻率,MHz;l,m和n—模式指數(shù),至少兩個非零;表2場均勻性評價中測量頻點要求頻率范圍最低測量頻點數(shù)fs~3fs203fs~6fs156fs~10fs10>10fs十倍頻程內取20個頻點JJF1899—202147.2.3表2規(guī)定了各頻段范圍內需要測量的頻點數(shù)。在測量時,各頻段范圍內應按照對數(shù)間隔確定測量頻率。在攪拌器的一個固定位置上,對各個測量頻點,讀取場強探頭各分量的指示值,并讀取定向耦合器旁臂監(jiān)測功率值。在表A.2相應位置上記錄測量結果。7.2.4攪拌器轉動到下一個位置,攪拌器的轉動方式應與后續(xù)使用混響室進行應用測試時的轉動方式及步進相同,共轉動360°。重復步驟7.2.2~7.2.3。注:當需要確定混響室的最低轉動次數(shù)(即最小采樣數(shù))時,建議先選取較大的采樣數(shù)(典型值為100)進行測量實驗。然后將此密集采樣的測量結果作為基礎數(shù)據,對此數(shù)據等間隔地抽取采樣數(shù)據,分別計算不同采樣次數(shù)下的場均勻性,滿足場均勻性要求的采樣數(shù)的最小值即為混響室的最低采樣數(shù)?；祉懯业淖畹筒蓸訑?shù)應不小于12。7.2.5將場強探頭依次放在工作空間8個頂點上,重復步驟7.2.2~7.2.4。7.2.6首先,按照式(2)計算各探頭位置上探頭分量的場強統(tǒng)計值,統(tǒng)計值是用輸入功率的平方根做歸一化處理后的場強測量值的最大值。Ei,j=Maxk(2)式中:Ei,j,k———場強探頭的測量結果,V/m,其中,i表示各個探頭分量,即X、Y、Z三個方向,j表示各個探頭位置,對應工作空間的8個頂點,k表示各個攪拌器步進位置;Pi,j,k———功率計測量的監(jiān)視功率值,W;Maxk—對所有的攪拌器步進位置,求最大測量值。這樣對一個測量頻點得到24個(8個探頭位置乘3個探頭分量)最大值。對所有探頭位置,按照式(3)計算場強探頭每個分量的歸一化最大值的平均值EiEi=i,j其中,N=8,為測量位置數(shù)量。按照式(4),計算總的平均值E:E=Ei按照式(5),計算各個探頭分量的標準差si: N∑(E2iN∑(E2i,j-Ei)按照式(6),計算總的標準差s: (E-E)2(E-E)2i,ji(3)(4)(5)(6)5按照式(7),計算各探頭分量以對數(shù)形式表示的相對標準差si(單位為dB):si=20lg(7)最后,按式(8),計算總相對標準差s(單位為dB):s=20lg(8)7.2.7各個頻點的測量數(shù)據,均按步驟7.2.6處理。如果以上得到的各場強分量的相對標準差和總相對標準差在表1的限值范圍內(每8個頻點最多可有3個頻點超出允許的標準差,且不能超過限值要求1dB),則混響室滿足場均勻性要求。將以上計算結果記錄于表A.3的相應位置,工作空間的位置記錄于表A.4。7.2.8當混響室產生加載后,應按照步驟7.2.1~7.2.7重新評價混響室的場均勻性。8評價結果表達混響室評價后,出具測試報告(評價報告),報告至少應包含以下信息:a)標題:“測試報告”(評價報告);b)實驗室名稱和地址;c)進行測試的地點;d)測試報告的唯一性標識(如編號),每頁及總頁數(shù)的標識;e)客戶的名稱和地址;f)被測試對象的描述和明確標識;g)進行測試的日期;h)測試所依據的技術規(guī)范的標識,包括名稱及代號;i)本次測試所用測量標準的溯源性及有效性說明;j)測試環(huán)境的描述;k)測試結果,測試結果的格式可參照附錄A完成;l)報告簽發(fā)人的簽名或等效標識;m)測試結果僅對被測試對象有效的聲明;n)未經實驗室書面批準,不得部分復制測試報告的聲明。JJF1899—20216附錄A評價記錄參考格式表A.1工作正常性檢查項目檢查結果工作正常性表A.2混響室場強均勻性評價中場強測量測量頻率/MHz場強/(V/m)監(jiān)測功率/WExEyEzf1f2f3?fNF攪拌器的步進位置序號:,探頭的位置序號:。注:NF為測量頻點個數(shù)。對各個攪拌器步進位置、各個探頭位置,場強測量結果均按上表記錄,此處不再重復羅列。表A.3混響室場均勻性評價結果頻率/MHz采樣次數(shù)X方向相對標準差/dBY方向相對標準差/dBZ方向相對標準差/dB總相對標準差/dB限值/dB是否通過f1f2f3?fNF結論:在采樣數(shù)為時,工作空間內被評價混響室場均勻性滿足(不滿足)本方法的要求。JJF1899—20217圖A.1采樣次數(shù)為時的場強相對標準差表A.4混響室工作空間位置工作空間頂點序號頂點坐標/mXYZ12345678工作空間的空間坐標按照如下方式建立:如圖A.2所示,以進門方向為坐標系Y軸正方向,以進門方向的右側為X軸正方向,以向上方向為Z軸正方向。以左后下方向混響室內腔體頂點的位置為坐標系原點。圖A.2混響室俯視圖8附錄B證書內頁參考格式表B.1外觀及工作正常性檢查項目檢查結果工作正常性表B.2混響室場均勻性評價結果頻率/MHz采樣次數(shù)X方向相對標準差/dBY方向相對標準差/dBZ方向相對標準差/dB總相對標準差/dB限值/dB是否通過f1f2f3?f