天线微波暗室设计方案.doc

1、第一部分：天线微波暗室设计方案书一、范围1、主题内容微波暗室性能和屏蔽性能总体方案设计书重点是根据微波暗室技术要求，论证了微波暗室吸波材料的选择、微波暗室性能、暗室屏蔽材料的选用，暗室屏蔽的关键件：门、通风窗、电源滤波器、屏蔽接地等主要问题，并确定最佳方案，以保证微波暗室屏蔽性能、暗室性能达到贵所提出的性能指标。2、适用范围本设计书适用于微波暗室建设工程，待中标后作为设计依据。二、引用文件1. GJBz20219-94 中华人民共和国国家军用使用标准军用电磁屏蔽室通用技术要求和检验方法2.微波暗室技术要求三、微波暗室设计微波暗室，就是从几何上比较对称，建筑空间满足一定要求的房屋中安装吸波材料，

2、使室的各内壁、天棚、地板对于所接收到的电磁波反射甚微，从而较好的模拟自由空间环境，进行室内天线测试的场所。1、技术要求1.1 屏蔽效能（包括所有屏蔽间）1GHz20GHz 100dB20GHz40GHz 80dB1.2 暗室性能（屏蔽暗室）工作频率范围: 400MHz40GHz反射电平: -38dB-50dB静区的范围: 1.2m1.2m（中心位于暗室长轴中轴线,转台上方）场不均匀性: 横向 0.3 dB纵向 2 dB交叉极化率： 25 dB2、设计微波暗室的基本思路随着天线技术的发展，天线测试技术也随着发展。就天线方向图测试方法来说，以往人们熟知的方法是室外场地远场测试。但由于微波吸收材料技

3、术和计算机的飞跃发展，以及其他学科，如全息照相技术的成熟，方向图测试技术从室外场地测试发展到相互竞争又相互补充的多种测试方法。由以往的室外测试逐渐转为室内测试为主，室外测试为辅。近年来大量微波暗室建成使用，就是鲜明的标志。国内已建成微波暗室 80 多个，有些正在筹建中，而国外建成的微波暗室超过 400 多个。 3、微波暗室尺寸确定准则微波暗室的几何尺寸和微波暗室的性能与里面的实验产品类型有关。应用最广泛的微波暗室为矩形室，因矩形室的结构外形比较简单、通用性强。一般资料中，设计矩形微波暗室的长度和宽度是按下列原则进行设计的。3.1 微波暗室长度的确定通常确定任一暗室的长度的基本因素是被检测的天线

4、（目标）的尺寸和它所测的最高频率。通常确定任一暗室的长度的基本因素是被检测的天线（目标）的尺寸和它所测的最高频率。这两个因素确定了平面波照射的远场条件。待测天线和波源天线之间的距离由下式给出：R 2D一般待测天线至后墙角 1/2 室宽的距离，在发射天线后留1 米到 1/2 室宽的距离。所以微波暗室的总长度为 L=W1+R=W2一般以上面的计算公式为准，经计算，在下面的公式范围内误差也很小，也能满足测试精度的要求。 （ R ）2D根据上面的公式计算，用户提供的测试天线口径，暗室场地大小，能满足测试精度。图 1：微波暗室几何空间示意图3.2 暗室高和宽的确定一般来讲从经济的观点考虑最佳设计，多取

5、B 。当然，3L2最佳设计不能脱离电性能的观点而存在，因为随着宽度的增加，电性能变好。故取暗室的长宽比率为 2：1。其理由入下：因为吸波材料电波入射角 不能超过 600，超过 600时吸收性能大大下降，暗室宽度 B 应为：BR/tg(2)W2B/2(3)W1B/2 或发射天线离后墙 1 米的距离图 2 吸波材料的吸收特性为了充分利用吸波材料的吸收性能，不使入射角超过 600，保证测试精度，将暗室的宽度 B 取暗室长度的 1/2 或比 1/2 长度稍大一些。根据有关资料介绍，暗室的静高尺寸略小于暗室的宽度，为了提高暗室的交叉极化率，在可能的条件下，应尽量使暗室的高度等于暗室的宽度或接近。从以上分

6、析来看，本暗室的长、宽、高的尺寸能满常规性能的要求。 4、微波暗室的性能4.1 暗室的静区暗室的静区是一个描绘的室内体积。在这里，从墙壁、地板、天花板反射回来的电磁波降低到一个限定的最小值。静区可能是一个球形的，其中心在检测台附近。或者是一个圆柱形的，它的轴与暗室的中心轴重合。如图 3：图 3：静区形状的确定静区的静度与吸波材料的性能有关，具体的静区范围大小，静度是多少除经过计算还需要经过测试、鉴定。目前，选用的吸波材料满足标书中提出的技术要求，静区范围在宽度方向和高度方向可达到 1.8m,在长轴方向可达到 3m。为了安全，经过计算，转台的操作平台端面距被测天线口面 2m范围内不影响测试数据的

7、精度。4.2 反射电平微波暗室在所需要的工作频带内，其反射电平应满足被测天线最小付瓣电平测试静度的要求。暗室的反射电平是度量静区的重要参数，通常称它为静区的静度。在同一暗室中的空间内，反射电平的大小随照射天线增益及工作频率改变而变化。当测天线方向图时，静区的静度用来估计背景干扰所引起的测量误差。如图 4 ：图 4 ：方向图电平与测量误差的关系4.3 测量误差序号 测量内容 不戴天线罩 戴天线罩 在暗室内测试1 天线投波率 100% 95% 95%2 付瓣电平 -17dB -16.5dB -16.5dB3 付瓣电平 -20dB -19.3dB -19.3dB4 瞄准误差 设 320 341 34

8、15 和波瓣宽度（-3db）20 10% 无变化6 和波瓣宽度（-3db）30 10% 无变化以上计算说明：图例说明：在静度为-40dB 静区内测方向图时，背景干扰所引起的误差：对于-20dB 的方向图电平，误差|1dB；对于与-30dB 的方向图电平，误差|4dB。在静度为-30dB 的静区内测方向图时，背景干扰所引起的误差；对于-20dB 的方向图电平，误差|4dB；对于与-30dB 的方向图电平，误差趋于无穷大。这表明不能使用反射电平等于或高于被测天线方向图电平的静区。贵单位提供的天线特性：1.频段在：812GHz 时，旁瓣电平为-17dB，静区要求为-40dB时, 误差|0.5dB，

9、静区要求为-50 dB，误差|0.3dB；2.频段在：1216GHz 时，旁瓣电平为-20dB，静区要求为-40dB时, 误差|0.7dB， 静区要求为-50 dB，误差|0.35dB；以上计算可知，测量误差都很小，暗室的静区性能，完全能满足测试要求。 4.4 频带宽度的计算上述参数的大小，主要取决于吸波材料的性能。同时与波的传播路径，入射角以及暗室结构均匀性有关。对暗室各参数提出不同技术指标和静区大小外，还必须指明满足技术指标的频率范围，即频带宽度。换句话说，选定了室宽和吸波材料的高度，便确定了该暗室的使用频率下限。对于频带高端来讲，满足低端的吸波材料，已足足有余。由此可见，暗室建长一点，使

10、用频率可高一点，对于不同用途的暗室工作频带也不一样。现在论证的暗室，暗室的尺寸、暗室的电性能，暗室的使用频带都已给定，就目前吸波材料来讲，反射电平为-38dB 时，工作频率作为暗室的频带下限是不难达到的，但吸波材料的长度比较高，降低了室内的有效空间。4.5 菲涅尔区大小的计算暗室的主要反射来自后墙和上、下、左、右四面的菲涅尔区，实际上菲涅尔区只适用 1GHz 以上高频。菲涅尔区半径随着频率升高而减少，反之随着频率降低而增大。菲涅尔区的计算：将暗室各壁的反射看成是发射源 A 对应的镜像源 A,如图 4 所示：图 4：菲涅尔区的计算A为镜像源，镜像源与接收点 B 之间的能量传输是由菲涅尔区来完成的

11、，这是一个以镜像源和接收点的连线为椭圆的长、短轴不同大小的椭圆球，这些椭圆球与壁面相交成不同大小的椭球截面，n=1 截面最小，随着 n 增大，截面也不断增大，这个截面称菲涅尔区，又叫镜面区。当频率升高，菲涅尔区减小，电波是直线传播，故一般计算菲涅尔区在 1GHz 以上。4.6 吸波材料在不同频率下的吸收性能垂直入射衰减(-dB) 400入射衰减（-dB）频率 (f) 高度（H）0.4GHz 1GHz 4GHz 40GHz 0.4GHz 1GHz 4GHz 40GHz1200 35 45 50 50 33 43 50 501500 38 45 50 55 36 45 50 55暗室结构平面布局图：6、吸波材料的选择与布置一般情况下，在忽略电波的路径衰减时，就可以认为暗室静区的静度主要由前面吸波材料的垂直入射时的反射性能来确定。也就是说，现在暗室静度在频率的下限要求优于-38dB 时，则要求前面吸波材料的垂直入射时的反射性能优于-38dB。因此, 暗室的前面、发射天线对着的端墙及菲涅尔区的其他四面用 WX-1500 的吸波材料；