天線微波暗室設(shè)計方案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第一部分：天線微波暗室設(shè)計方案書一、范圍1、主題內(nèi)容微波暗室性能和屏蔽性能總體方案設(shè)計書重點是根據(jù)微波暗室技術(shù)要求，論證了微波暗室吸波材料的選擇、微波暗室性能、暗室屏蔽材料的選用，暗室屏蔽的關(guān)鍵件：門、通風(fēng)窗、電源濾波器、屏蔽接地等主要問題，并確定最佳方案，以保證微波暗室屏蔽性能、暗室性能達到貴所提出的性能指標。2、適用范圍 本設(shè)計書適用于微波暗室建設(shè)工程，待中標后作為設(shè)計依據(jù)。二、引用文件1. GJBz20219-94中華人民共和國國家軍用使用標準軍用電磁屏蔽室通用技術(shù)要求和檢驗方法2.微波暗室技術(shù)要求三、微波暗室設(shè)計 微波暗室，就是從幾何上比較對稱，建筑空間滿足一

2、定要求的房屋中安裝吸波材料，使室的各內(nèi)壁、天棚、地板對于所接收到的電磁波反射甚微，從而較好的模擬自由空間環(huán)境，進行室內(nèi)天線測試的場所。1、技術(shù)要求1.1屏蔽效能（包括所有屏蔽間）1GHz20GHz100dB20GHz40GHz80dB1.2暗室性能（屏蔽暗室）工作頻率范圍:400MHz40GHz反射電平:-38dB-50dB靜區(qū)的范圍:Ø1.2m×1.2m（中心位于暗室長軸中軸線,轉(zhuǎn)臺上方）場不均勻性:橫向 ±0.3 dB縱向 ±2 dB交叉極化率：25 dB2、設(shè)計微波暗室的基本思路 隨著天線技術(shù)的發(fā)展，天線測試技術(shù)也隨著發(fā)展。就天線方向圖測試方法來說

3、，以往人們熟知的方法是室外場地遠場測試。但由于微波吸收材料技術(shù)和計算機的飛躍發(fā)展，以及其他學(xué)科，如全息照相技術(shù)的成熟，方向圖測試技術(shù)從室外場地測試發(fā)展到相互競爭又相互補充的多種測試方法。由以往的室外測試逐漸轉(zhuǎn)為室內(nèi)測試為主，室外測試為輔。近年來大量微波暗室建成使用，就是鮮明的標志。國內(nèi)已建成微波暗室80多個，有些正在籌建中，而國外建成的微波暗室超過400多個。 3、微波暗室尺寸確定準則微波暗室的幾何尺寸和微波暗室的性能與里面的實驗產(chǎn)品類型有關(guān)。應(yīng)用最廣泛的微波暗室為矩形室，因矩形室的結(jié)構(gòu)外形比較簡單、通用性強。一般資料中，設(shè)計矩形微波暗室的長度和寬度是按下列原則進行設(shè)計的。3.1 微波暗室長度

4、的確定通常確定任一暗室的長度的基本因素是被檢測的天線（目標）的尺寸和它所測的最高頻率。通常確定任一暗室的長度的基本因素是被檢測的天線（目標）的尺寸和它所測的最高頻率。這兩個因素確定了平面波照射的遠場條件。待測天線和波源天線之間的距離由下式給出：R 一般待測天線至后墻角1/2室寬的距離，在發(fā)射天線后留1米到1/2 室寬的距離。所以微波暗室的總長度為L=W1+R=W2一般以上面的計算公式為準，經(jīng)計算，在下面的公式范圍內(nèi)誤差也很小，也能滿足測試精度的要求。（ R）根據(jù)上面的公式計算，用戶提供的測試天線口徑，暗室場地大小，能滿足測試精度。 圖1：微波暗室?guī)缀慰臻g示意圖3.2 暗室高和寬的確定一般來講從

5、經(jīng)濟的觀點考慮最佳設(shè)計，多取B。當然，最佳設(shè)計不能脫離電性能的觀點而存在，因為隨著寬度的增加，電性能變好。故取暗室的長寬比率為2：1。其理由入下：因為吸波材料電波入射角不能超過600，超過600時吸收性能大大下降，暗室寬度B應(yīng)為：BR/tg(2)W2B/2(3)W1B/2 或發(fā)射天線離后墻1米的距離 圖2 吸波材料的吸收特性為了充分利用吸波材料的吸收性能，不使入射角超過600，保證測試精度，將暗室的寬度B取暗室長度的1/2或比1/2長度稍大一些。根據(jù)有關(guān)資料介紹，暗室的靜高尺寸略小于暗室的寬度，為了提高暗室的交叉極化率，在可能的條件下，應(yīng)盡量使暗室的高度等于暗室的寬度或接近。從以上分析來看，本

6、暗室的長、寬、高的尺寸能滿常規(guī)性能的要求。 4、微波暗室的性能4.1 暗室的靜區(qū)暗室的靜區(qū)是一個描繪的室內(nèi)體積。在這里，從墻壁、地板、天花板反射回來的電磁波降低到一個限定的最小值。靜區(qū)可能是一個球形的，其中心在檢測臺附近?；蛘呤且粋€圓柱形的，它的軸與暗室的中心軸重合。如圖3： 圖3：靜區(qū)形狀的確定靜區(qū)的靜度與吸波材料的性能有關(guān)，具體的靜區(qū)范圍大小，靜度是多少除經(jīng)過計算還需要經(jīng)過測試、鑒定。目前，選用的吸波材料滿足標書中提出的技術(shù)要求，靜區(qū)范圍在寬度方向和高度方向可達到1.8m,在長軸方向可達到3m。為了安全，經(jīng)過計算，轉(zhuǎn)臺的操作平臺端面距被測天線口面2m范圍內(nèi)不影響測試數(shù)據(jù)的精度。4.2 反射

7、電平微波暗室在所需要的工作頻帶內(nèi)，其反射電平應(yīng)滿足被測天線最小付瓣電平測試靜度的要求。暗室的反射電平是度量靜區(qū)的重要參數(shù)，通常稱它為靜區(qū)的靜度。在同一暗室中的空間內(nèi)，反射電平的大小隨照射天線增益及工作頻率改變而變化。當測天線方向圖時，靜區(qū)的靜度用來估計背景干擾所引起的測量誤差。如圖4 ：圖4 ：方向圖電平與測量誤差的關(guān)系4.3測量誤差序號測量內(nèi)容不戴天線罩戴天線罩在暗室內(nèi)測試1天線投波率100%95%95%2付瓣電平-17dB-16.5dB-16.5dB3付瓣電平-20dB-19.3dB-19.3dB4瞄準誤差設(shè)3203413415和波瓣寬度（-3db）2010%無變化6和波瓣寬度（-3db）

8、3010%無變化以上計算說明：圖例說明：在靜度為-40dB靜區(qū)內(nèi)測方向圖時，背景干擾所引起的誤差：對于-20dB的方向圖電平，誤差|1dB；對于與-30dB的方向圖電平，誤差|4dB。在靜度為-30dB的靜區(qū)內(nèi)測方向圖時，背景干擾所引起的誤差；對于-20dB的方向圖電平，誤差|4dB；對于與-30dB的方向圖電平，誤差趨于無窮大。這表明不能使用反射電平等于或高于被測天線方向圖電平的靜區(qū)。貴單位提供的天線特性：1.頻段在：812GHz時，旁瓣電平為-17dB，靜區(qū)要求為-40dB時, 誤差|0.5dB， 靜區(qū)要求為-50 dB，誤差|0.3dB；2.頻段在：1216GHz時，旁瓣電平為-20dB

9、，靜區(qū)要求為-40dB時, 誤差|0.7dB， 靜區(qū)要求為-50 dB，誤差|0.35dB；以上計算可知，測量誤差都很小，暗室的靜區(qū)性能，完全能滿足測試要求。 4.4 頻帶寬度的計算上述參數(shù)的大小，主要取決于吸波材料的性能。同時與波的傳播路徑，入射角以及暗室結(jié)構(gòu)均勻性有關(guān)。對暗室各參數(shù)提出不同技術(shù)指標和靜區(qū)大小外，還必須指明滿足技術(shù)指標的頻率范圍，即頻帶寬度。換句話說，選定了室寬和吸波材料的高度，便確定了該暗室的使用頻率下限。對于頻帶高端來講，滿足低端的吸波材料，已足足有余。由此可見，暗室建長一點，使用頻率可高一點，對于不同用途的暗室工作頻帶也不一樣?，F(xiàn)在論證的暗室，暗室的尺寸、暗室的電性能，

10、暗室的使用頻帶都已給定，就目前吸波材料來講，反射電平為-38dB時，工作頻率作為暗室的頻帶下限是不難達到的，但吸波材料的長度比較高，降低了室內(nèi)的有效空間。4.5菲涅爾區(qū)大小的計算暗室的主要反射來自后墻和上、下、左、右四面的菲涅爾區(qū)，實際上菲涅爾區(qū)只適用1GHz以上高頻。菲涅爾區(qū)半徑隨著頻率升高而減少，反之隨著頻率降低而增大。菲涅爾區(qū)的計算：將暗室各壁的反射看成是發(fā)射源A對應(yīng)的鏡像源A,如圖4 所示： 圖4：菲涅爾區(qū)的計算A為鏡像源，鏡像源與接收點B之間的能量傳輸是由菲涅爾區(qū)來完成的，這是一個以鏡像源和接收點的連線為橢圓的長、短軸不同大小的橢圓球，這些橢圓球與壁面相交成不同大小的橢球截面，n=1

11、截面最小，隨著n增大，截面也不斷增大，這個截面稱菲涅爾區(qū)，又叫鏡面區(qū)。當頻率升高，菲涅爾區(qū)減小，電波是直線傳播，故一般計算菲涅爾區(qū)在1GHz以上。4.6 吸波材料在不同頻率下的吸收性能頻率 (f) 高度（H）垂直入射衰減(-dB)400入射衰減（-dB）0.4GHz1GHz4GHz40GHz0.4GHz1GHz4GHz40GHz1200354550503343505015003845505536455055暗室結(jié)構(gòu)平面布局圖：6、吸波材料的選擇與布置一般情況下，在忽略電波的路徑衰減時，就可以認為暗室靜區(qū)的靜度主要由前面吸波材料的垂直入射時的反射性能來確定。也就是說，現(xiàn)在暗室靜度在頻率的下限要求

12、優(yōu)于-38dB時，則要求前面吸波材料的垂直入射時的反射性能優(yōu)于-38dB。因此, 暗室的前面、發(fā)射天線對著的端墻及菲涅爾區(qū)的其他四面用WX-1500的吸波材料；其他墻面用WX-1200的吸波材料。一般靜區(qū)的位置距后墻1/2室寬的位置，即距后墻6m遠的位置，目前，本暗室靜區(qū)的位置為距后墻5m遠，經(jīng)計算，靜區(qū)的性能沒有影響。四屏蔽暗室的基本結(jié)構(gòu)1、組成本屏蔽暗室主體由測試暗室、1個相配套的控制屏蔽間組成（建議將控制間做成屏蔽室，因頻帶高端到40GHz,對于有些信號的過壁處理比較難，且控制信號比較多，過壁系統(tǒng)的轉(zhuǎn)接也多，相應(yīng)造價昂貴，將控制室做成屏蔽后，可將控制室與暗室之間作一屏蔽通道，將解決了信號

13、過壁難的問題，同時相應(yīng)降低成本）。屏蔽暗室是測試系統(tǒng)的主要工作區(qū)。在暗室內(nèi)主要安裝轉(zhuǎn)臺、天線支架等；控制間用于信號的傳遞、轉(zhuǎn)臺控制。為了方便信號的傳遞，控制間與屏蔽暗室之間做一個屏蔽通道。屏蔽暗室主要由屏蔽主體、吸波材料、電磁屏蔽門、屏蔽暗室門、供電與照明系統(tǒng)、通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控、火警與消防系統(tǒng)、接地及內(nèi)部裝修等主要部分組成，屏蔽暗室電纜溝等設(shè)施。2.建造規(guī)模2.1高性能屏蔽吸波暗室（簡稱暗室）建 筑 尺 寸： L×W×H=24m×15m×14m 屏蔽殼體外形尺寸： L×W×H=20.4m×12.4m×12.

14、4m 鋼板凈空尺寸：L×W×H=20m×12m×12m2.2 控制間 外形尺寸：L×W×H=3.屏蔽結(jié)構(gòu)本方案按多點接地設(shè)計。屏蔽結(jié)構(gòu)由鋼結(jié)構(gòu)框架和屏蔽殼體組成。屏蔽殼體為2mm（側(cè)、頂面）及3mm（地面）優(yōu)質(zhì)冷軋鋼板經(jīng)連續(xù)焊接形成的六面體結(jié)構(gòu)。側(cè)面及頂面與鋼結(jié)構(gòu)框架點焊，地面與預(yù)埋鋼板塞焊。側(cè)面由矩形管組焊成柵格鋼結(jié)構(gòu)作為屏蔽鋼板支撐骨架，側(cè)面立柱用150×150的矩形管，四周立柱分別固定在地面圈梁上，地面圈梁與地面預(yù)埋件焊接在一起保證暗室側(cè)壁的剛度和穩(wěn)定性 。具體位置見方案圖，建筑地面做厚6mm大小為240×2

15、40mm2的鋼板預(yù)埋件，位置為1m見方的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。同時，底面按方案圖提供的位置設(shè)置電纜溝。底鋼板和底面預(yù)埋件塞焊在一起，底面預(yù)埋件在地面二次澆注前應(yīng)調(diào)平。地面鋼板焊接后，按轉(zhuǎn)臺所提供的安裝位置將地腳螺栓預(yù)埋好，然后將大質(zhì)量的水泥塊添轉(zhuǎn)臺地基。地基高度根據(jù)轉(zhuǎn)臺的實際高度定。頂棚采用矩形管組焊成的柵格結(jié)構(gòu)作為屏蔽鋼板的支撐骨架，支撐骨架通過多根吊桿吊掛在土建樓頂?shù)臋M梁結(jié)構(gòu)上，克服頂部骨架的撓度，增強暗室骨架的整體鋼性。保證暗室的整體平面性。為便于頂部燈具，在相對寬敞的發(fā)射天線一端外墻設(shè)上頂小梯。暗室內(nèi)設(shè)有兩條電纜溝，尺寸為：W×H=0.3m×0.29m，地溝上有蓋板，蓋上后保證

16、與暗室地面鋼結(jié)構(gòu)在同一平面。 4.屏蔽暗室鋼結(jié)構(gòu)框架主要構(gòu)件的選擇與計算計算依據(jù)GBJ68-84建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標準GBJ17-88鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范有關(guān)梁、柱和薄板的計算公式 立柱： 200×150×6 次梁和次柱：150×150×4;90×60×4 頂面框架 橫梁（主梁）：200×150×6 次縱梁及次橫梁：90×60×4；60×40×4五、設(shè)備、設(shè)施及配套系統(tǒng)1電磁屏蔽門和暗室門：電磁屏蔽門和暗室門的分布和型式屏蔽門位置型式開度（寬×高）開向暗室二層通道平開120

17、0×2000暗室外一層維修通道平開850×1800暗室外一層設(shè)備通道螺接+錫焊2500×3000暗室外控制間暗室門位置型式開度（寬×高）結(jié)構(gòu)暗室二層通道與墻平行1200×2000固定2.暗室通道及電纜溝： 在暗室1200mm高的位置上，寬400mm擺放過道吸波材料，在通道側(cè)邊底屏蔽層上開設(shè)屏蔽電纜溝。3.供電和照明系統(tǒng)3.1供電：引入暗室的電源為三相五線30KW，所有電源線均穿鍍鋅鋼管保護，彎頭和接線均采用金屬接線盒,進入屏蔽暗室的電源，經(jīng)濾波器引入。暗室設(shè)置插座箱，供給設(shè)備、儀器用電。3.2照明暗室內(nèi)照明采用六組工業(yè)用深照型150W的燈具。深

18、照型燈具安裝在組合燈箱內(nèi)，組合燈箱上設(shè)有通風(fēng)波導(dǎo)和維修屏蔽窗。暗室燈具裝在頂部，供電管線設(shè)在暗室外，用無縫鋼管做屏蔽管與兩個燈箱相連。設(shè)局部工作照明插座2個，事故照明燈兩只。在暗室外設(shè)一個配電控制柜，給暗室照明、屋頂風(fēng)機供電。室內(nèi)各種電纜均敷設(shè)在電纜地溝內(nèi)。3.3供配電安全問題 根據(jù)以往暗室設(shè)計的經(jīng)驗，一般情況下，暗室發(fā)生火災(zāi)的起因：一是供電系統(tǒng)及用電設(shè)備所產(chǎn)生的火花（火源），二是有可燃物質(zhì)，特別是暗室內(nèi)存在一定的可燃氣體更是重要的隱患為了做到消滅火災(zāi)的隱患，本項目中主要采取的措施是：暗室中凡是有吸波材料的側(cè)壁和頂部不敷設(shè)36V以上的強電管線,地面上的走線,均采取地溝和鋼蓋板地面以下,出線口用鋼管或金屬蛇皮管引出。為了減少可燃氣體的濃度，加強排風(fēng)。主要熱源處加強排風(fēng)，以減少熱量的積累。具體做法： 照明燈用電由配電控制柜引出，經(jīng)屏蔽電纜管道引到燈箱。照明燈箱側(cè)壁加裝通風(fēng)波導(dǎo)窗，通過向室外強制排風(fēng)，減小燈具所發(fā)出的熱量。其它用電的插座箱均設(shè)在地溝內(nèi)。4.空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)暗室及控制間空調(diào)系統(tǒng)由甲方提供，屏蔽暗室由風(fēng)機房送新風(fēng)，屋頂風(fēng)機排出室內(nèi)污濁空氣，在暗室的兩側(cè)下面布置送風(fēng)波導(dǎo)窗10組，頂部排風(fēng)波導(dǎo)窗6組，分別布置在6個燈箱的側(cè)面。為保