混响室步进模式敏感度测试精度的影响因素分析_纪凯夫.pdf

电子技术 第 52 卷 第 5 期（总第 558 期）2023 年 5 月 19Electronics 电子学混响室敏感度测试方法，然而在混响室连续搅拌模式下进行敏感度测试，瞬变的场环境必然会导致受试设备受到场强以外因素的影响，与设置敏感度阈值的初衷不符，本文将选用更为稳定的步进工作模式，采用测试精度更高的移出法测试受试引信的临界辐射干扰场强，获取其在一定工作频率下的敏感度阈值。由于此工作模式下影响混响室工作性能的主要影响因素为搅拌器配置和步进采样数。通过控制变量法对这两个因素进行隔离实验，分析其对混响室敏感度测试结果精度的影响。1 敏感度测试方法利用移出法对受试设备敏感度阈值进行测定的具体步骤如下所述。（1）以初始搅拌位置作为0 引言混响室作为一种特殊的电磁兼容测试环境，与传统测试场地（开阔场、GTEM室等）相比具有显著优势，相对较小的激励功率就能激发较高强度的电磁环境，所形成的随机极化环境，可以使受试设备不需要翻转、天线不需要改变极化方向便可完成电磁辐射效应测试；建造成本低、测试时间短；且可以完成较大系统的辐射干扰场强测试等1,2。国内外关于其应用的研究多集中在与其他电磁兼容测试场地的相关性和测试方法的改进，而对于影响测试精度的因素关注较少。文献3针对典型电子装备研究了连续搅拌工作模式下的敏感度测试方法，总结了一套较为完善的作者简介：纪凯夫，中国人民解放军91550部队；研究方向：电子信息技术。收稿日期：2022-12-15；修回日期：2023-05-12。摘要：阐述提高混响室步进模式下敏感度测试结果的精确方法，分析影响混响室工作特性的两个重要因素：搅拌器配置和步进采样数。探讨采用控制变量法，通过进行混响室内受试设备敏感度阈值测试的方式，研究混响室在不同搅拌器配置和步进采样数下测试结果的差别，并计算受试设备在混响室条件下和开阔场条件下的敏感度测试结果相对误差。分析表明，选择组合搅拌的搅拌器配置，以及选取更多的步进采样数能够明显提高混响室敏感度测试结果的精度，可为混响室条件下的敏感度测试方法提供参考。关键词：混响，敏感度测试，搅拌器，采样数。中图分类号：TN011，O411文章编号：1000-0755(2023)05-0019-03文献引用格式：纪凯夫，武昕竹，粘朋雷，刘荣丰，李根.混响室步进模式敏感度测试精度的影响因素分析J.电子技术,2023,52(05):19-21.混响室步进模式敏感度测试精度的影响因素分析纪凯夫1，武昕竹2，粘朋雷1，刘荣丰1，李根1（1.中国人民解放军91550部队，辽宁 116023；2.中国人民解放军32217部队，山东 264100）Abstract This paper describes to improve the precision of the susceptibility test results obtained in reverberation chamber under the stepped-mode,and analyze two important factors that influence the character of reverberation chamber:the configuration of stirrer and the number of stepped sample points.By the method of controlling variable,it respectively test the sensitivity threshold of the equipment under test with different configuration of stirrer and number of stepped sample points,and the relative error of the test results in open test area is calculated.The analysis shows that the combination of stirrers and more sampling points can significantly improve the precision of the susceptibility test results obtained in reverberation chamber.It provides reference for sensitivity test method in reverberation chamber.Index Terms reverberation chamber,susceptibility test,stirrer,number of samples.Analysis of Influence Factor of Precision of the Susceptibility Test in Reverberation Chamber under Step-modeJI Kaifu1,WU Xinzhu2,NIAN Penglei1,LIU Rongfeng1,LI Gen1(1.PLA 91550,Liaoning 116023,China.2.PLA 32217,Shandong 264100,China.)20 电子技术 第 52 卷 第 5 期（总第 558 期）2023 年 5 月Electronics 电子学第一个搅拌采样点，将受试设备置于混响室测试区域内的预设测量位置，通过改变信号源输出的信号强度，逐渐增加天线的等效辐射功率，使混响室内的辐射场强增大。同时通过示波器实时观测受试设备的状态，记录实验过程中受试设备刚好还未出现激励信号时最大辐射场强对应的功率计前向与反向功率读数。改变信号源的输入频率重复上述操作，获取不同频点下受试设备临界状态时对应功率计读数。（2）移出受试设备，将同样固定在木质测量杆上的场强计放置于预设的测量位置，调节输入频率，记录不同测试频点下，场强计与相应功率计的读数。待该搅拌位置下所有测试频点测完之后，转动搅拌器重复上述步骤再次记录在该搅拌位置下不同测试频点下对应的场强计与相应功率计的读数。（3）转动搅拌器至下一采样位置，重复步骤（1）与步骤（2）直到一个搅拌周期多个采样位置均测试完毕。（4）将记录的场强值归一化，如式（1）。（1）选取一个搅拌周期下，各搅拌位置测得阈值的最小值作为混响室的敏感度测试结果4。2 搅拌器配置对测试精度的影响混响室通过腔内的搅拌器转动来改变内部场环境的边界条件，独立的搅拌器位置对应独立的电磁场分布5。因此，选取不同的搅拌器配置必然会对混响室的工作性能产生巨大影响。基于横纵搅拌器单独工作与组合的敏感度测试。为分析搅拌器配置对测试结果的影响，在横、纵搅拌器单独工作与组合工作的模式下分别进行敏感度测试。实验用混响室共有两个可以独立转动的搅拌器，分别为横向放置和纵向放置。为研究搅拌器配置对混响室敏感度测试结果的影响，在统一12个搅拌器位置的前提下，两搅拌器单独搅拌完成对受试引信进行敏感度测试，通过阈值测定结果的精度来评价搅拌器对混响室敏感度测试结果带来的影响。由于统一选择12个搅拌位置，那么搅拌器单独工作时，每步进一次需要转动横搅拌器30；搅拌器组合工作时，采用 的组合方式，即横纵搅拌器每步进一次分别旋转120和90。单个搅拌器独立工作下和搅拌器组合步进工作下的敏感度测试均按照上述步骤进行。混响室横、纵搅拌器单独工作、组合工作以及开阔场条件下受试设备敏感度阈值测试结果如表1所示。分别计算三种搅拌器配置下测得的敏感度阈值与受试引信在开阔场下测试结果的相对误差即20lg(E混/E开)，结果如表2所示。从表2可以清晰地看出，无论在哪种搅拌器配置下，混响室测得的敏感度阈值结果与开阔场的测量结果相对误差均在5dB之内，也说明了步进工作模式混响室敏感度测试的测量精度能够达到混响室测试6dB误差的要求。同时从表中也可以得到不同搅拌器配置下，混响室敏感度测试精度也存在差别。在横搅拌器与纵搅拌器组合搅拌配置下下，混响室内的敏感度阈值测试结果和开阔场条件下的测试结果误差最小，纵搅拌器单独搅拌的情况下敏感度测试结果误差次之，横搅拌器独立搅拌时误差最大。这也说明混响室敏感度测试时，搅拌器配置的选择对于测量精度有很大的影响。3 步进采样数对测试精度影响混响室步进工作模式下，影响敏感度测试结果的另一个主要因素就是步进采样点数。不同的搅拌位置，在进行混响室敏感度测试时就会得到不同的敏感度阈值。测试时取不同的步进采样数，就会在不同的测试位置下对受试设备进行敏感度测试，得到的敏感度阈值结果也必然不同。为了验证步进采样点数对混响室敏感度阈值测量结果的影响，分别测试在横搅拌器单独步进工作情况下，6个、12个和表2 不同搅拌器配置混响室敏感度测试结果相对误差表1 不同测试条件下受试设备的敏感度阈值电子技术 第 52 卷 第 5 期（总第 558 期）2023 年 5 月 21Electronics 电子学24个采样点下混响室内受试设备敏感度阈值，测试方法和测试步骤与上一节相同。计算在不同采样点数下，混响室敏感度阈值测定结果同开阔场测试结果的相对误差，分析步进采样点数对混响室敏感度测试结果的影响，敏感度测试结果及与开阔场测试结果的相对误差如表3、表4所示。通过上述的误差分析可知，随着步进采样点数的增加，混响室敏感度测试结果与开阔场的测试结果误差越小，即混响室敏感度测试结果精度越高。实验结果也符合混响室步进工作模式的原理：更多的采样点数意味着受试引信位置可以形成更多极化方向的辐照干扰，对于受试引信而言，更多极化方向下的测试能够提供更贴近引信最强耦合方向的敏感度测试，阈值测量结果也必然会更接近开阔场最强耦合方向下的敏感度测试结果。实验测试的受试引信在步进采样点数达到24次时的测量结果与开阔场的测量结果已近很小，在各频点下最大的误差也不过1.2dB，说明选取24个步进采样点后混响室敏感度测试结果精度已经可以满足要求。在步进采样位置达到一定数目之后，混响室可以取代开阔场进行敏感度测试，且精度也可以保证。4 结语本文分析了可能影响混响室步进模式下敏感度测试结果精度的两个因素：搅拌器配置和步进采样数。并对这两个影响因素分别进行了实验验证。（1）搅拌器配置对混响室敏感度测试结果影响。实验选择当混响室的横、纵搅拌器分别在独立工作和组合工作的条件下进行受试设备的敏感度测试。在步进采样次数都选为12个时，测试结果表明混响室在两个搅拌器组合搅拌时敏感度测试结果误差最小，纵搅拌器独立工作时测试结果的误差比横搅拌器单独工作时要小。通过对搅拌器在单独搅拌和组合搅拌的差异分析，为混响室敏感度测试时，搅拌器配置的选择提供了理论依据：选用组合搅拌的搅拌器配置时，敏感度测量精度较高。（2）步进采样数对敏感度测试结果影响。通过对横搅拌器在6个、12个及24个不仅采样数下进行混响室敏感度测试，测试结果表明随着步进采样数的增加，测量的精度也在增加。实验结果也符合混响室步进工作模式的原理：更多的采样点数表示受试设备位置可以形成更多极化方向的辐照干扰，对于受试设备而言，更多极化方向下的测试能够提供更贴近最强耦合方向的敏感度测试，阈值测量结果也必然会更接近开阔场最强耦合方向下的敏感度测试结果。参考文献1 M Backstrom,O Lunden,PS Kildal.Reverberation chambers for EMC susceptibility and emission analysesJ.Review of Radio Science,1999-2002:429-4522 M L Crawford,G H Koepke.Comparing EM susceptibility measurement results between reverberation and anechoic chambersC.In proc IEE Intl Symp on EMC(Wakefield MA),1985:200-2023 王庆国,贾锐,程二威.混响室连续搅拌工作模式下的辐射抗扰度测试方法J.高电压技术,2010,36(12):2954-2959.4 熊久良,刘心愿.基于位置替代法的无线电引信混响室敏感度测试方法J.高电压技术,2015,41(01):320-326.5 Olof Lunden,Mats Batstrom.Stirrer efficiency in FOA reverberation chambers.Evaluation of correlation coefficients and chi-squared testsC.IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility,2000:11-16.表4 不同步进采样点数混响室敏感度测试结果相对误差表3 不同采样点数下混响室敏感度阈值