[电磁兼容]电波暗室的场地确认及其存在的问题 [复制链接]

电波暗室作为电子设备辐射发射的试验场地，其性能直接影响到受试设备辐射发射的试验结果。在辐射发射测量的不确定度分量的评估中，场地的不确定度是主要的不确定度源之一。因此为了减小测量场地的不确定度对试验结果的影响，CISPR16-1-4对场地的确认程序及其判据做出了严格的规定。在2004年之前，该标准只对半电波暗室30～1000MHz频率范围内的场地确认方法做出了规定。当前的CISPR16-1-4不仅规定了30～1000MHz频率范围内的半电波和全电波暗室的确认方法，同时还给出了1GHz以上的场地确认方法。本文对以上方法进行简单介绍，重点讨论使用这些方法进行场地确认时存在的问题。

1GHz以下的场地确认方法

1.半电波暗室的确认方法——归一化场地衰减（NSA）

对于1GHz以下频率范围内半电波暗室（SAC）的确认，CISPR16-1-4规定的方法为归一化场地衰减法。为了获得场地的NSA，首先应进行场地衰减（SA）的测量。场地衰减为信号源和测量接收机直通时测得的电压，减去当信号源与发射天线连接，接收天线与发射天线之间的距离为3m（10m）,接收天线在1～4m（2～6m）进行高度扫描时测量接收机测得的最大电压。当SA减去发射天线和接收天线的自由空间的天线系数即为NSA。如果测得的场地NSA与标准规定的NSA的差值在±4dB之内即为合格。由于该确认方法涉及到发射天线和接收天线在自由空间的天线系数，因此这两个天线系数的校准不确定度会直接影响受确认场地的性能判断。

2.半电波暗室的确认方法——参考场地法（RSM）

CISPR/A将在CISPR16-1-4中引入参考场地法（Reference SITe Method, RSM）作为归一化场地衰减的替换方法，该项目目前处于CD阶段。引入参考场地法的目的是有意避开发射天线和接收天线天线系数的问题，因为目前CISPR还没有发布一个统一的天线校准的标准。参考场地法要求有基准场地作为参考试验场地(REFTS)，CISPR16-1-5给出了确定参考试验场地的方法。通过理论计算确定具有规定的平衡-不平衡转换器的一对可计算偶极子之间的场地衰减，然后使用此对可计算偶极子在参考试验场地上进行实际测量，将测得的数据与理论值进行比较，如果符合CISPR16-1-5给出的判据，则认为此试验场地可作为参考试验场地。

进行场地确认时，应使用一对天线分别在参考试验场地和符合性试验场地（COMTS）上测量标准中规定位置的场地衰减，两场地衰减之间的差值即为符合性场地的场地偏差，如果此差值在±4dB之内即为合格。

3.全电波暗室的确认方法——自由空间的NSA法

对于1GHz以下全电波暗室的确认，使用自由空间的NSA法。发射天线为频率范围30～1000MHz的小双锥天线。对于3m法场地，发射天线的最大尺寸不得超过40cm，接收天线为双锥和对数周期天线或者两者的组合天线。此场地确认为空间试验，发射天线分别放在试验空间的3个不同高度和每个高度的5个不同位置（见图1）。测量距离为3m、5m或者10m。判据和归一化场地衰减相同，只要测得的NSA和标准理论值之差在±4dB之内即为合格。

图 1自由空间的NSA法的试验布置

图2 电压驻波比法的试验布置

1GHz以上的场地确认方法

1GHz以上的场地确认方法为CISPR16-1-4规定的场地电压驻波比（SVSWR）法。发射天线应为偶极子类型的天线，其E-面和H-面的波瓣图标准中作出了严格的规定。接收天线应为实际发射试验时使用的喇叭天线或者对数周期天线。该场地确认也为一空间试验（见图2）。要沿着发射天线和接收天线之间的视轴线移动发射天线到标准规定的试验点，然后计算这些点上场地电压驻波比，如果场地电压驻波比小于等于6dB即为合格。

场地确认中存在的问题

用于场地衰减测量的天线对场地衰减偏差（ ）有着显著的影响，但是标准中并没有提及这个潜在的问题。相反的是，通常认为在理想场地中（天线的校准场地）和受确认的场地中使用相同的一对天线，天线的影响最终会在 中抵消。事实上，由于 不仅取决于特定的天线，还取决于天线使用的场地，因此天线产生的影响并不能完全抵消。天线的影响包括天线平衡-不平衡转换器的阻抗、天线振子与场地之间的耦合和天线波瓣图的影响。

4.1 确认半电波暗室的NSA法存在的问题

场地的NSA值与发射天线和接收天线的天线系数有着直接的关系。一方面，双锥天线的天线系数是极化和接地平面上高度的函数；另一方面，自由空间的天线系数并不适合于接地平面上的NSA的测量计算。在频率范围30～200MHz使用双锥天线，由于天线平衡-不平衡转换器的阻抗，不同天线类型与地面的耦合不同。因此天线的输入阻抗随着频率、接地平面上的高度和极化而变化。这些因素使得自由空间的天线系数与接地平面一定高度上的天线系数之间存在偏差，从而影响NSA的测量不确定度。对于实际使用中某些商业性的双锥天线，平衡-不平衡转换器的阻抗是未知的，因而天线系数的偏差也是未知的。

在频率范围200～1000MHz使用的不同结构的对数周期偶极子天线有着不同的方向性。在高度扫描的过程中，入射到接收天线上的直射波和地面反射波的方向是变化的（相对于天线的方向图），测得的SA值将会不同。因此对于不同的天线将产生不同的NSA计算结果。

为解决上述问题，ANSI C63.5：2006给出了具有50Ω和200Ω平衡-不平衡转换器阻抗的双锥天线系数的修正方法。对于同一试验场地，由于平衡-不平衡转换器阻抗的差异，ANSI的方法会得到不同的确认结果。这些修正计算仅对特定的天线模型和试验布置是适用的。也仅有专业的实验室具备进行这些修正计算的能力和资源。

4.2 参考场地法存在的问题

对于CISPR/A正在制定的参考场地法也存在类似的问题。标准中并没有规定用于比较参考试验场地（REFTS）和符合性试验场地（COMTS）的天线，在比较的过程中任何线极化天线都可以使用。因此具有不同平衡-不平衡转换器阻抗的一对双锥天线，双锥/对数周期的组合天线或者偶极子天线，对于相同的受确认的场地，最终得到的结果并不是唯一的。此外，与ANSI C63.5：2006天线系数修正方法不同的是，参考场地法通过计算两场地衰减之间的差值作为场地评判的依据，参考试验场地的误差会直接传递给受确认场地（符合性试验场地）的测量。这种影响对于垂直极化的场地测量影响尤为显著，会引入较大的测量不确定度。因此不能认为在参考试验场地上使用宽带天线和使用CISPR可计算偶极子（见CISPR16-1-5）由场地引入的不确定度是相同的。

对于电波暗室的确认，不仅要进行30～1000MHz的场地测量，随着CISPR16-2-3的测量频率范围扩至18GHz，电波暗室的确认也要扩至18GHz。因此在建造新的电波暗室的时候必需考虑到这个问题。对于30～1000MHz半电波暗室的确认，为了减小NSA法和参考场地法测量过程中的不确定度，也为了场地确认能够溯源，应当对发射天线和接收天线的大小、波瓣图和平衡-不平衡转换器的阻抗作出明确的规定。

文章出自: 世科网