電磁混響室空間場強(qiáng)評價(jià)方法

JJF1899—20211電磁混響室空間場強(qiáng)評價(jià)方法1范圍本規(guī)范規(guī)定了在200MHz~18GHz的頻率范圍內(nèi),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(qiáng)特性的評價(jià)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(yàn)和測量技術(shù)混波室試驗(yàn)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(shù)語下列術(shù)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(biāo)要求的空間。3.3固有場不確定度intrinsicfielduncertainty混響室內(nèi),電磁場的隨機(jī)性對場強(qiáng)測量不確定度的貢獻(xiàn)。注:電磁波在混響室內(nèi)傳播會發(fā)生大量反射,這使得混響室內(nèi)的電磁場具有很強(qiáng)的隨機(jī)性,顯著影響混響室內(nèi)場強(qiáng)測量的準(zhǔn)確度。為減小這種隨機(jī)性,會在不同的攪拌器步進(jìn)位置重復(fù)測量場強(qiáng)幅值并取其平均值作為混響室內(nèi)場強(qiáng)測量的結(jié)果。各個(gè)攪拌器步進(jìn)位置測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)差即為固有場標(biāo)準(zhǔn)不確定度,表征了各攪拌器步進(jìn)位置測量結(jié)果平均值的分散程度。4概述混響室是一個(gè)金屬腔體,其內(nèi)壁為高電導(dǎo)率電磁波反射材料,通常配有用于改變混響室內(nèi)電磁環(huán)境的可旋轉(zhuǎn)的高電導(dǎo)率的攪拌器。利用混響室中攪拌器的轉(zhuǎn)動改變混響室中的電磁環(huán)境,當(dāng)在足夠多的攪拌器步進(jìn)位置上測量并平均后,得到的場強(qiáng)是統(tǒng)計(jì)上均勻、各向同性的?；祉懯抑饕獞?yīng)用于輻射發(fā)射測試、電子設(shè)備的抗擾度試驗(yàn)以及電纜、連接器和機(jī)箱的屏蔽效能測試。注:攪拌器轉(zhuǎn)動次數(shù)也就是場強(qiáng)測量的平均次數(shù),也稱為混響室的采樣數(shù)。5計(jì)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(biāo)準(zhǔn)差限值要求200MHz~400MHz200MHz時(shí)為3.67dB,隨頻率增加線性減小至400MHz的3dB400MHz~18GHz3dB注:相對標(biāo)準(zhǔn)差具體的計(jì)算方法詳見7.2.6。6評價(jià)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(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備6.2.1場強(qiáng)探頭頻率范圍:200MHz~18GHz;場強(qiáng)范圍:10V/m~300V/m;場強(qiáng)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(jì)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(jià)項(xiàng)目和方法評價(jià)項(xiàng)目:工作正常性及混響室場強(qiáng)均勻性。7.1工作正常性7.1.1所有測量用設(shè)備通電,按技術(shù)說明書規(guī)定時(shí)間預(yù)熱。被評價(jià)混響室應(yīng)能正常工作,包括攪拌器轉(zhuǎn)動正常,屏蔽門、接口板狀態(tài)正常。7.1.2將結(jié)果記錄在附錄A表A.1中。7.2混響室場強(qiáng)均勻性7.2.1按圖1連接設(shè)備,清空工作空間,將場強(qiáng)探頭放在混響室內(nèi)工作空間的一個(gè)頂點(diǎn)上。工作空間的位置和大小由混響室使用者根據(jù)使用需要指定,發(fā)射天線應(yīng)朝向混響室的一個(gè)角落或朝向攪拌器。評價(jià)時(shí)天線方向應(yīng)與實(shí)際使用時(shí)一致。圖1混響室場強(qiáng)均勻性評價(jià)儀器連接圖7.2.2參照表2設(shè)置信號發(fā)生器的輸出頻率。對于起始頻率fs,應(yīng)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(jù)式(1)計(jì)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(gè)非零;表2場均勻性評價(jià)中測量頻點(diǎn)要求頻率范圍最低測量頻點(diǎn)數(shù)fs~3fs203fs~6fs156fs~10fs10>10fs十倍頻程內(nèi)取20個(gè)頻點(diǎn)JJF1899—202147.2.3表2規(guī)定了各頻段范圍內(nèi)需要測量的頻點(diǎn)數(shù)。在測量時(shí),各頻段范圍內(nèi)應(yīng)按照對數(shù)間隔確定測量頻率。在攪拌器的一個(gè)固定位置上,對各個(gè)測量頻點(diǎn),讀取場強(qiáng)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(yīng)位置上記錄測量結(jié)果。7.2.4攪拌器轉(zhuǎn)動到下一個(gè)位置,攪拌器的轉(zhuǎn)動方式應(yīng)與后續(xù)使用混響室進(jìn)行應(yīng)用測試時(shí)的轉(zhuǎn)動方式及步進(jìn)相同,共轉(zhuǎn)動360°。重復(fù)步驟7.2.2~7.2.3。注:當(dāng)需要確定混響室的最低轉(zhuǎn)動次數(shù)(即最小采樣數(shù))時(shí),建議先選取較大的采樣數(shù)(典型值為100)進(jìn)行測量實(shí)驗(yàn)。然后將此密集采樣的測量結(jié)果作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),對此數(shù)據(jù)等間隔地抽取采樣數(shù)據(jù),分別計(jì)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(yīng)不小于12。7.2.5將場強(qiáng)探頭依次放在工作空間8個(gè)頂點(diǎn)上,重復(fù)步驟7.2.2~7.2.4。7.2.6首先,按照式(2)計(jì)算各探頭位置上探頭分量的場強(qiáng)統(tǒng)計(jì)值,統(tǒng)計(jì)值是用輸入功率的平方根做歸一化處理后的場強(qiáng)測量值的最大值。Ei,j=Maxk(2)式中:Ei,j,k———場強(qiáng)探頭的測量結(jié)果,V/m,其中,i表示各個(gè)探頭分量,即X、Y、Z三個(gè)方向,j表示各個(gè)探頭位置,對應(yīng)工作空間的8個(gè)頂點(diǎn),k表示各個(gè)攪拌器步進(jìn)位置;Pi,j,k———功率計(jì)測量的監(jiān)視功率值,W;Maxk—對所有的攪拌器步進(jìn)位置,求最大測量值。這樣對一個(gè)測量頻點(diǎn)得到24個(gè)(8個(gè)探頭位置乘3個(gè)探頭分量)最大值。對所有探頭位置,按照式(3)計(jì)算場強(qiáng)探頭每個(gè)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(jì)算總的平均值E:E=Ei按照式(5),計(jì)算各個(gè)探頭分量的標(biāo)準(zhǔn)差si: N∑(E2iN∑(E2i,j-Ei)按照式(6),計(jì)算總的標(biāo)準(zhǔn)差s: (E-E)2(E-E)2i,ji(3)(4)(5)(6)5按照式(7),計(jì)算各探頭分量以對數(shù)形式表示的相對標(biāo)準(zhǔn)差si(單位為dB):si=20lg(7)最后,按式(8),計(jì)算總相對標(biāo)準(zhǔn)差s(單位為dB):s=20lg(8)7.2.7各個(gè)頻點(diǎn)的測量數(shù)據(jù),均按步驟7.2.6處理。如果以上得到的各場強(qiáng)分量的相對標(biāo)準(zhǔn)差和總相對標(biāo)準(zhǔn)差在表1的限值范圍內(nèi)(每8個(gè)頻點(diǎn)最多可有3個(gè)頻點(diǎn)超出允許的標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算結(jié)果記錄于表A.3的相應(yīng)位置,工作空間的位置記錄于表A.4。7.2.8當(dāng)混響室產(chǎn)生加載后,應(yīng)按照步驟7.2.1~7.2.7重新評價(jià)混響室的場均勻性。8評價(jià)結(jié)果表達(dá)混響室評價(jià)后,出具測試報(bào)告(評價(jià)報(bào)告),報(bào)告至少應(yīng)包含以下信息:a)標(biāo)題:“測試報(bào)告”(評價(jià)報(bào)告);b)實(shí)驗(yàn)室名稱和地址;c)進(jìn)行測試的地點(diǎn);d)測試報(bào)告的唯一性標(biāo)識(如編號),每頁及總頁數(shù)的標(biāo)識;e)客戶的名稱和地址;f)被測試對象的描述和明確標(biāo)識;g)進(jìn)行測試的日期;h)測試所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識,包括名稱及代號;i)本次測試所用測量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說明;j)測試環(huán)境的描述;k)測試結(jié)果,測試結(jié)果的格式可參照附錄A完成;l)報(bào)告簽發(fā)人的簽名或等效標(biāo)識;m)測試結(jié)果僅對被測試對象有效的聲明;n)未經(jīng)實(shí)驗(yàn)室書面批準(zhǔn),不得部分復(fù)制測試報(bào)告的聲明。JJF1899—20216附錄A評價(jià)記錄參考格式表A.1工作正常性檢查項(xiàng)目檢查結(jié)果工作正常性表A.2混響室場強(qiáng)均勻性評價(jià)中場強(qiáng)測量測量頻率/MHz場強(qiáng)/(V/m)監(jiān)測功率/WExEyEzf1f2f3?fNF攪拌器的步進(jìn)位置序號:,探頭的位置序號:。注:NF為測量頻點(diǎn)個(gè)數(shù)。對各個(gè)攪拌器步進(jìn)位置、各個(gè)探頭位置,場強(qiáng)測量結(jié)果均按上表記錄,此處不再重復(fù)羅列。表A.3混響室場均勻性評價(jià)結(jié)果頻率/MHz采樣次數(shù)X方向相對標(biāo)準(zhǔn)差/dBY方向相對標(biāo)準(zhǔn)差/dBZ方向相對標(biāo)準(zhǔn)差/dB總相對標(biāo)準(zhǔn)差/dB限值/dB是否通過f1f2f3?fNF結(jié)論:在采樣數(shù)為時(shí),工作空間內(nèi)被評價(jià)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(shí)的場強(qiáng)相對標(biāo)準(zhǔn)差表A.4混響室工作空間位置工作空間頂點(diǎn)序號頂點(diǎn)坐標(biāo)/mXYZ12345678工作空間的空間坐標(biāo)按照如下方式建立:如圖A.2所示,以進(jìn)門方向?yàn)樽鴺?biāo)系Y軸正方向,以進(jìn)門方向的右側(cè)為X軸正方向,以向上方向?yàn)閆軸正方向。以左后下方向混響室內(nèi)腔體頂點(diǎn)的位置為坐標(biāo)系原點(diǎn)。圖A.2混響室俯視圖8附錄B證書內(nèi)頁參考格式表B.1外觀及工作正常性檢查項(xiàng)目檢查結(jié)果工作正常性表B.2混響室場均勻性評價(jià)結(jié)果頻率/MHz采樣次數(shù)X方向相對標(biāo)準(zhǔn)差/dBY方向相對標(biāo)準(zhǔn)差/dBZ方向相對標(biāo)準(zhǔn)差/dB總相對標(biāo)準(zhǔn)差/dB限值/dB是否通過f1f2f3?f