基于FDTD的混响室场均匀性仿真分析

为了确定由中国传媒大学制作的小体积混响室的场均匀性工作区域,本文通过电磁仿真软件GEMS建立了实际混响室的三维电磁模型,采用并行FDTD方法对混响室内的场均匀性进行仿真分析,计算出划定工作区域的8个顶点的电场,再通过数据处理得到场的标准偏差 仿真结果表明,此次划定的测试区域满足IEC 61000-4-21中关于混响室场均匀性的判定标准.     

兼并模对混响室场均匀性影响的仿真分析

为了研究兼并模对混响室场均匀性的影响,用FEKO软件建立了2个体积大致相等的矩形混响室壳体模型.1号混响室的尺寸为5 m×4 m×3 m,2号混响室尺寸为4 m×4 m×4 m,2号混响室存在简并模.2个混响室采用相同的机械搅拌器,分别计算2个混响室测试区某个矩形区域8个顶点的电场强度,计算各电场分量的以及总的标准偏差.结果表明,2号混响室场的标准偏差大于1号,说明兼并模的存在导致了混响室场均匀性的下降.     

扫频实现混响室频率搅拌的仿真和实验研究

频率搅拌混响室具有节省建造成本、提供更大的测试空间、减少测试时间等优点,尤其适用于小混响室,应用前景广阔。计算了给定工作频率下混响室的谐振模式,对频率搅拌的有效性进行理论分析。分别采用FEKO建模仿真和试验两种方式,测量工作区域8个顶点位置的场强值,运用IEC61000-4-21中关于场均匀性的评价标准对测量结果进行检验。结果表明场均匀性均符合标准要求,从而验证了频率搅拌混响室的有效性。在此基础上通过设置对比仿真,比较了中心工作频率在200 MHz,搅拌带宽分别为6 MHz、10 MHz、20 MHz时场均匀性的情况。结果表明随着带宽增大,场均匀性可以得到一定程度改善,但并不明显。     

混响室与均匀场临界辐射干扰场强等效测试方法

为解决混响室条件下设备的临界辐射干扰场强测试结果与均匀场相关性较差的问题,提出了一种基于不同测试场地EUT的接收功率相等的临界辐射干扰场强测试方法.首先通过理论推导,得到混响室条件下被测设备临界辐射干扰场强计算公式;然后采用电磁场仿真软件FEKO,建立混响室和均匀场的仿真模型,在理想情况下验证了理论的正确性;最后以ETS 3142E型天线为被测设备,分别在混响室和开阔场中对该方法进行了试验研究.结果表明:该方法得到的临界辐射干扰场强与均匀场有较好的一致性;由于考虑了混响室的全向辐照电磁环境,测试结果具有较小的相对误差.      

混响室FDTD仿真中归一化场强的计算与实验验证

采用时域有限差分(FDTD)法对尺寸为10.5m×0.8m×4.3m的混响室进行了三维仿真计算,为实现仿真与实测结果关于归一化电场强度的直接对比,给出了仿真电场值的归一化计算方法,并做出实验验证.结果表明:所提出的处理方法是合理可靠的,归一化电场强度与激励源无关,是表征混响室自身谐振特性的参量,因此可用频域测试结果对时域仿真结果进行实验验证,这为基于时域宽频仿真的混响室优化设计提供了有益参考.     

电磁辐射敏感度混响室量化测试方法

针对混响室环境电磁辐射敏感度定量测试的技术需求,分析了现有测试方法的局限性,指出了存在的问题.从混响室电磁场统计分布规律和电磁辐射效应机理出发,建立了受试设备（EUT）临界干扰场强与混响室测试环境电场强度有效均值、EUT受扰概率和等效天线方向性系数最大值之间的关系.统筹考虑效应类型、等效天线耦合效率等因素,从用频设备干扰与损伤效应、强场电磁辐射效应和测控设备扰动效应等3方面,给出了EUT等效天线方向性系数的选取原则和拟合公式.测试过程中使EUT的干扰概率保持在10%~60%、混响室搅拌位置数在30~50时,混响室与均匀场环境中EUT临界干扰场强测试结果之间的误差在3 dB左右.某型军用超短波通信电台带外强场电磁辐射关机-重启效应、电源模块测控扰动效应临界干扰场强测试结果表明:混响室与均匀场环境EUT的电磁辐射临界干扰场强测试值随辐射频率的变化规律一致,二者之间的最大测试误差为5 dB,能够满足工程测试需求.      

混响室内环境场强测量位置选取方法的仿真分析

为解决在混响室条件下进行装备辐射敏感度测试时环境场强难以度量的问题,运用电磁仿真软件FEKO基于平面波叠加原理构建混响室模拟场环境模型,采用隔离参数法仿真分析不同方向角、极化方向和相位角平面波辐照下环境场强位置选取准则;理论推导模拟混响室场环境的场强度量方法,并验证其正确性.最后,仿真分析了12个搅拌器位置下不同相对距离处的平均场强与环境场强的相对误差,并分析了受试设备电尺寸对测试位置选取的影响.结果表明,当测试相对距离大于0.10时,相对误差能够保证在±1.00dB,可应用于混响室环境场强的测试.     

基于模式理论的混响室概率统计模型在场线耦合分析中的应用

混响室作为一种新兴的电磁兼容测试设备具有重要的应用价值.混响室的概率统计模型是描述混响室内的场环境的有效方式.本文研究了已有的混响室的概率统计模型,应用蒙特卡洛方法模拟了基于模式理论的混响室模型,对混响室内的场线耦合问题进行了深入的研究.获得了混响室中单导体传输线终端负载响应的数值解,与已有的结果对比较为吻合,并通过对传输线与腔壁距离变化的研究,讨论了混响室内的场均匀性,这也意味着基于模式理论的概率统计模型能够更精细地描述混响室电磁环境.     

电波混响室最低可用频率估算方法研究

为了满足混响室场均匀性要求,每个混响室都有一个最低可用频率.混响室最低可用频率一般与混响室的大小以及搅拌器的搅拌效率有关,混响室体积越大,最低可用频率越小.对最低可用频率的估算,目前相关标准介绍了2种方法:一种方法是在最低可用频率处,保证混响室内至少有60个模,另一种方法规定混响室最低可用频率是最低谐振模频率的3~4倍.若混响室尺寸一定,2种方法估算的结果可能不同.针对一个已知尺寸的混响室进行了仿真研究,结果表明,对于所选混响室,2种估算方法所得结果基本一致,且估算结果对应的场均匀性满足标准对容许偏差的要求.     

效应物置入对环境电磁辐射场强测试的影响

为降低效应物置入对环境电场强度测量的影响,提高电磁辐射敏感度测试准确度,采用电磁场数值计算与实验验证相结合的方法,以正立方良导体作为效应物的模型,分别研究了效应物置入均匀电场环境或电磁混响室中导致的电场分布变化规律,以效应物置入前的环境电场强度作基准,确定了在典型方位测量环境电场强度时由于电场畸变导致的相对误差,给出了测量误差随距效应物相对距离的变化曲线.研究结果表明:在效应物前端面对角线方向测量环境电场误差较小,当相对距离l/λ>1时,均可将环境电场强度的相对误差控制在±10%以内,低频测量时,测试距离处于（0.15~0.25）λ之间时,环境电场强度测试误差可控制在15%以内,满足测量误差要求;混响室中置入效应物,电场畸变主要影响其表面附近的平均场强分布,只要偏离效应物表面大于0.4λ,效应物置入引起的电场畸变对环境电场强度测量造成的误差就能控制在2 dB以内;距离效应物表面（0.5~0.9）λ时,电场相对误差更小,建议在该范围内进行环境电场强度测试.      

基于虚拟方法的混响箱设计及实验验证

混响箱常用于材料隔声、吸声实验研究中,因此混响箱的设计对于实验的可靠性有着重要影响.混响箱的传统设计都是基于混响声场特性,其效率较低,可靠性也较差.为此,设计了一种复合结构的混响箱模型,通过统计能量分析(SEA)法对复合结构的隔声特性进行了仿真分析,用边界元方法(BEM)模拟混响箱内的声场分布,依据仿真结果对模型进行优化,最终获得具有足够隔声量和均匀声场的混响箱模型.对基于仿真模型制作的混响箱进行隔声实验,结果表明,在400,Hz以上频率范围内,混响箱的隔声量高于50,dB;混响箱内不同位置的声压级相差不超过3.5,dB.镁合金板的隔声实验结果与质量定律及统计能量分析所得结果吻合良好.可见,采用复合结构箱体能实现良好的隔声效果,借助于统计能量法和边界元方法对混响箱进行设计是行之有效的.     

加载物布局对混响室参数的影响

针对加载物广泛用于混响室的相关实验,结合已有的理论和研究成果,通过大量实验分析其布局和数量变化对于腔室内相关参数的影响.总结混响室中概率分布、标准偏差、Q值、独立采样点数的测试与计算方法,并通过测试混响室内的场强、功率和S21参数得到相关数据和结论.通过综合分析加载物对于四个参数的影响,其放置于混响室边缘以及距离地面一定高度的加载布局要好于放置于中央地面处,且加载后对于参数的变化并非都是有益的.在进行实验时,相关参数也会随着加载物数量的变化而改变,同时过量加载会对实验本身会起到适得其反的效果.     

混响室和GTEM室中单极子感应电流相关性仿真

为了研究混响室和GTEM室电磁辐射敏感度测试的相关性,采用电磁仿真软件FEKO分别建立混响室和GTEM室的物理模型,在混响室和GTEM室共同的工作频带(80 MHz~1 GHz范围)内选取8个频点(80,150,200,300,400,500,600,700 MHz),在每个频点,对放入混响室和GTEM室的电小尺寸单极子天线上的感应电流和其所在位置的电场强度分别进行计算,对计算所得数据进行统计分析,结果表明:混响室和GTEM室中单极子归一化感应电流最大值的相关性最好,平均值的相关性次之,最小值的相关性最差。     

混响室和开阔场中单极子感应电流相关性仿真

为了研究混响室和开阔场中电磁辐射敏感度测试的相关性,采用电磁仿真软件FEKO分别建立混响室和开阔场的物理模型,在混响室和开阔场共同的工作频带(170MHz到1GHz范围)内选取6个频点(200,350,500,650,800,950MHz),在每个频点,对放入混响室和开阔场中一个电小尺寸的单极子天线上的感应电流和其所在位置的电场强度分别进行计算,对计算所得数据进行统计分析。结果表明:混响室和开阔场中单极子归一化感应电流具有很好的相关性。     

混响室条件下辐射敏感度表征方法研究

为确定混响室条件下辐射敏感度的表征方法,分别对混响室步进模式和连续模式下的电磁环境特征进行分析,得出可能的几种表征方法. 再将某型电子设备分别在两种工作模式下进行电磁辐射敏感度测试,利用几种可能的表征方法分别得出其测试结果,并对各个表征方法进行分析. 基于贝塞尔公式对各个可能的表征方法进行重复性及不确定检测. 结果表明,为了获得良好的测试可重复性及不同模式的测试结果相关性,混响室步进模式时,可采用多个步进位置的平均值作为辐射敏感度的测试结果;混响室工作于连续模式时,应当选择适当的统计平均时间参数对测试结果进行表征.      

混响室条件下场对同轴线缆耦合规律的仿真研究

为研究混响室中场对同轴线缆的耦合规律,使用仿真软件FEKO对其进行建模,对混响室中同轴线缆终端的感应电流进行仿真计算,并提出使用多列波叠加的方法与建立模型仿真得到的结果进行比较。通过不同线缆长度、仿真频率的变化,得到混响室中同轴线缆终端感应电流在其电磁波半波长整数倍频点会形成谐振;同时线缆终端负载的大小不会影响传输线感应电流的响应频点,但感应电流大小会随之改变,而在使用多列波叠加方法替代混响室模型进行仿真时,仿真结果会存在一定误差。