GBT 44073-2024 微波暗室場地確認(rèn)方法

微波暗室場地確認(rèn)方法國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會IGB/T44073—2024 12規(guī)范性引用文件 1 1 14.1概述 14.2測量設(shè)備 24.3測量設(shè)置 54.4測量步驟 64.5數(shù)據(jù)處理 74.6測量不確定度 8 86暗室診斷 8附錄A(資料性)靜區(qū)反射率電平計算公式的推導(dǎo) 9附錄B(資料性)靜區(qū)反射率電平測量不確定度評定示例 附錄C(資料性)暗室成像技術(shù) ⅢGB/T44073—2024本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由全國無線電干擾標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC79)提出并歸口。本文件起草單位：中國計量科學(xué)研究院、中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院、北京無線電計量測河南省計量測試科學(xué)研究院、中國電力科學(xué)研究院有限公司、江蘇省電子信息產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院、奧爾托射頻科技(上海)有限公司、北汽福田汽車股份有限公司、中國汽車工程研究院股份有限公司、深圳市雅諾訊科技有限公司。1GB/T44073—2024微波暗室場地確認(rèn)方法本文件描述了700MHz～110GHz頻率范圍內(nèi)微波暗室場地確認(rèn)方法。本文件適用于微波暗室場地靜區(qū)性能確認(rèn)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文本文件。GB/T4365—2003電工術(shù)語電磁兼容GB/T4365—2003界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1一種經(jīng)過專門設(shè)計的用于模擬自由空間的封閉室。注：該室內(nèi)壁鋪設(shè)吸波材料，能充分吸收微波頻段的電磁波，使放置待測件的有限區(qū)域來自各個方向的電磁波反射信號電平下降到可接受程度。3.2靜區(qū)quietzone在微波暗室中放置待測件，來自各個方向的電磁3.3靜區(qū)反射率電平quietzonereflectivitylevel微波暗室靜區(qū)內(nèi)等效反射波信號與直射波信號之比。注：通常用分貝(dB)表示。4測量方法靜區(qū)并與直射波疊加，見圖1。在靜區(qū)內(nèi)一定行程線上形成空間駐波分布，該指標(biāo)用靜區(qū)反射率表征。GB/T44073—2024軸線直射波反射波AWWWWWWWWWWWWWWAWAWW圖1典型微波暗室及靜區(qū)示意圖微波暗室靜區(qū)反射率電平測量方法采用自由空間電壓駐波比法，其測量原理是基于微波暗室中存在直射波信號和反射波信號，直射波信號和反射波信號電場強(qiáng)度分別用Ea和E表示，兩者的矢量和在靜區(qū)中一定行程線上形成空間駐波，駐波的數(shù)值大小即反映了微波暗室內(nèi)反射波信號的大小，通過測量空間電壓駐波確定暗室的靜區(qū)反射率電平，見圖2。反射波靜區(qū)圖2靜區(qū)中直射波信號和反射波信號示意圖測量系統(tǒng)一般由網(wǎng)絡(luò)分析儀、發(fā)射天線、接收天線和掃描架等設(shè)備組成，見圖3a)方式1,網(wǎng)絡(luò)分析儀可用信號發(fā)生器和接收機(jī)、頻譜儀或功率計等接收設(shè)備代替，見圖3b)方式2。測量系統(tǒng)動態(tài)范圍至少優(yōu)于待測反射率電平10dB。可根據(jù)實際情況在發(fā)射端使用放大器和/或在接收端使用前置放大在測量開始前，所用設(shè)備應(yīng)按使用說明書要求充分預(yù)熱，并將周圍無關(guān)設(shè)備和設(shè)施移開，以減小對測量的影響。23GB/T44073—2024發(fā)射天線發(fā)射天線靜區(qū)FZO網(wǎng)絡(luò)分析儀o掃描架控制器接收天線a)方式1接收天線接收天線前置放大器靜區(qū)Y掃描架7b)方式2控制器放大器圖3測量系統(tǒng)示意圖頻率覆蓋測試頻段，可通過擴(kuò)頻模塊實現(xiàn)頻率擴(kuò)展，頻率準(zhǔn)確度應(yīng)優(yōu)于10-6。頻率覆蓋測試頻段，可通過擴(kuò)頻模塊實現(xiàn)頻率擴(kuò)展，頻率準(zhǔn)確度應(yīng)優(yōu)于10-6。頻率覆蓋測試頻段，可采用頻譜儀、測量接收機(jī)或者功率計作為接收設(shè)備，可通過擴(kuò)頻模塊實現(xiàn)頻率擴(kuò)展。4GB/T44073—2024在測量中，發(fā)射天線宜采用微波暗室實際使用的天線，也可使用小于實際使用天線增益的中低增益線極化天線，以保證有足夠的電磁能量照射到暗室各個內(nèi)壁，發(fā)射天線安裝位置與實際使用時相同。發(fā)射天線在測量頻率點(diǎn)的駐波比應(yīng)小于1.5,實際使用天線未知的情況下，可按表1,在試驗報告中標(biāo)注發(fā)射天線增益。頻率GHz增益(典型值)0.7～18.0>18.0～110.0注：在任意兩個頻段的交叉頻率點(diǎn)選用高低增益值均可。接收天線應(yīng)選擇高方向性的線極化天線，在測量頻率點(diǎn)的端口駐波比應(yīng)小于1.5。一般選擇高增益的標(biāo)準(zhǔn)增益喇叭天線作為接收天線，增益要求見表2,在試驗報告中標(biāo)注接收天線增益。表2接收天線增益要求頻率GHz增益(典型值)0.7～1.1>1.1～1.7>1.7～2.6>2.6～3.95>3.95～5.85>5.85～8.2>8.2～12.4>12.4～18.0>18.0～26.5>26.5～40.0>40.0～50.0>50.0～75.0>75.0～110.0注：在任意兩個頻段的交叉頻率點(diǎn)選用高低增益值均可。掃描架用于實現(xiàn)接收天線在靜區(qū)內(nèi)的行走，應(yīng)滿足以下基本要求：5GB/T44073—2024a)有效行程應(yīng)大于或等于靜區(qū)范圍，并至少可覆蓋一個空間駐波周期；b)具備足夠的機(jī)械強(qiáng)度，提供穩(wěn)定支撐，接收天線行走無明顯晃動；c)保證接收天線定位精度優(yōu)于最高測量頻率對應(yīng)波長的1/10;d)具有低散射特性，對原有空間場的擾動足夠小，使得掃描架引入的對于暗室靜區(qū)反射率電平測量的影響可忽略。4.3測量設(shè)置測量應(yīng)分別在天線水平極化和垂直極化下進(jìn)行，至少應(yīng)測量穿過靜區(qū)中心的X1-X2、Y1-Y2和Z1-Z2行程線，見圖4,可選擇其他行程線。X1X1Z2圖4掃描架走行范圍和行程線示意圖以收發(fā)天線連線為0°方向，接收天線在X、Z方向上進(jìn)行測量時，僅改變方位角α,俯仰角保持0°;接收天線在Y方向上進(jìn)行測量時，僅改變俯仰角，方位角α保持0°。在X方向上進(jìn)行測量時，接收天線一般以15°間隔選擇方位角，通?？稍凇?0°測量時，通?？稍凇?50°上測量，見圖5b);在Y方向進(jìn)行測量時，俯仰角可選擇45°以避免掃描架影響，見圖5c)。也可根據(jù)接收天線輻射方向圖3dB波束寬度選擇指向角度間隔。若暗室兩側(cè)墻、頂面和地面四面完全一致，同時靜區(qū)位于寬度和高度中心，可不在Y方向選擇行程線。若暗室兩面?zhèn)葔ν耆恢拢瑫r靜區(qū)位于寬度中心，方位角可只選擇正角度或負(fù)角度。60c75"9045A靜區(qū)a)沿X行程線指向角度(俯視圖)圖5指向角度6GB/T44073—2024b)沿Z行程線指向角度(俯視圖)45軸線0c)沿Y行程線指向角度(側(cè)視圖)圖5指向角度(續(xù))4.4測量步驟測量按以下步驟進(jìn)行：a)按圖3所示連接測量設(shè)備，架設(shè)收發(fā)天線；b)將接收天線沿視軸對準(zhǔn)發(fā)射天線，收發(fā)天線極化匹配，沿待測行程線移動，見圖6,以不大于最小駐波周期的八分之一間隔進(jìn)行參考掃描，記錄接收到的場地插入損耗數(shù)據(jù)，記為參考電平；c)將接收天線的指向調(diào)至待測指向角度，沿相同行程線移動，以不大于最小駐波周期的八分之一間隔記錄測量的場地插入損耗數(shù)據(jù)，得到駐波曲線；d)對每種天線極化方式，重復(fù)步驟b)～c);e)在其他測量行程線，重復(fù)步驟b)～d);f)重復(fù)步驟b)～e),直至完成所有頻段的測量。7GB/T44073—2024接收天線方向圖p(-α)駐波曲線接收天線行程接收天線行程標(biāo)引符號說明：Q接收天線方位向指向角，單位為度(°);D——測量駐波曲線中峰峰值，單位為分貝(dB);P(—α)——接收天線在角度一α的方向圖電平，單位為分貝(dB)。圖6測量步驟和駐波曲線4.5數(shù)據(jù)處理對每個測量頻率、每條掃描行程線、每個天線指向角度，按公式(1)計算靜區(qū)反射率電平。公式(1)詳細(xì)的推導(dǎo)見附錄A?！街校篟P(—α)D——靜區(qū)反射率電平，單位為分貝(dB); 接收天線在角度一α的方向圖電平，單位為分貝(dB);——測量駐波曲線中峰峰值，單位為分貝(dB)。通常在微波暗室中，反射波信號小于接收天線—α角度收到的直射波信號，采用公式(1)計算反射率電平。如果反射波信號大于直射波信號，那么按公式(A.3)計算。P(-α)通過在天線正對位置比較參考電平和測量駐波曲線得到，如圖6所示。峰峰值D的選擇采用下述方式：用直線連接相鄰兩個波峰值或者兩個波谷值，如圖7所示，一個波峰到相鄰兩個波谷連線長度或者一個波谷到相鄰兩個波峰連線的長度即為1個峰峰值，將掃描曲線中每個峰峰值計算出來并取最大值得到D。選取D時需要考慮接收天線在掃描行程線上移動時，由方向圖引起的接收電平補(bǔ)償。8GB/T44073—2024圖7駐波曲線及峰峰值D確定4.6測量不確定度附錄B給出了靜區(qū)反射率電平測量不確定度的評定示例。5試驗報告試驗報告應(yīng)至少包含以下內(nèi)容：a)客戶名稱；b)檢測機(jī)構(gòu)名稱；c)微波暗室尺寸；d)試驗地點(diǎn)；e)試驗人員；f)試驗日期；g)測量方法和試驗布置；h)測量頻率點(diǎn)；i)測量行程線；j)測量角度；k)使用的測量儀器名稱、型號和校準(zhǔn)日期；m)靜區(qū)反射率測量結(jié)果。6暗室診斷微波暗室成像技術(shù)可用于暗室診斷，見附錄C。9GB/T44073—2024(資料性)靜區(qū)反射率電平計算公式的推導(dǎo)考慮一般情況，接收天線的朝向與發(fā)射天線存在夾角α,接收天線在該方向上的天線方向圖電平為P(一α),接收天線接收到的直射波電場幅度為E'=E.10P(-a)/20。此時靜區(qū)反射率電平可用公式(A.1)表示為：…………(A.1)式中：R——靜區(qū)反射率電平，單位為分貝(dB);Ed——直射波信號電場強(qiáng)度，單位為伏每米(V/m)。接收天線處接收場強(qiáng)最大值為入射波信號和反射波信號的同相疊加，最小值為反相疊加，測量駐波曲線的峰峰值為D,單位為分貝(dB)。如果E,和E'的關(guān)系為E,≤Ed,公式(A.1)可寫成公式(A.2):…………(A.2)如果E,和E的關(guān)系為E,>E',公式(A.1)可寫成公式(A.3):…………(A.3)GB/T44073—2024(資料性)靜區(qū)反射率電平測量不確定度評定示例靜區(qū)反射率電平的測試基礎(chǔ)是不同行程線上的場地插入損耗的測量結(jié)果，其不確定度由場地插入掃描架定位精度影響大。因此，在掃描架定位精度完全滿足測量要求的前提下，以1.1GHz天線水平極化4m行程上的靜區(qū)反射率電平測試為例進(jìn)行測量結(jié)果不確定度的評定。場地插入損耗的測試主要受以下因素影響。a)天線間對準(zhǔn)的影響量δAu由于微波暗室中收發(fā)天線間對準(zhǔn)不理想引入，考慮實際情況，接收天線在對準(zhǔn)狀態(tài)下沿X、Y方向各平移5cm,取靜區(qū)反射率電平的最大變化量0.5dB作為該影響量的估計值。假定該影響量服從均勻均勻分布，包含因子k=√3,由天線間對準(zhǔn)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為0.5dB/√3≈0.29dB。b)掃描架自身反射引入的影響量δSR掃描架主體可以采用吸波材料覆蓋，以降低反射。將地面導(dǎo)軌采用吸波材料覆蓋和未采用吸波材料覆蓋的兩組數(shù)據(jù)結(jié)果之差0.3dB作為影響量的誤差限。該影響量服從均勻分布，包含因子k=√3。因此掃描架反射引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為0.3dB/√3≈0.17dB。c)掃描架移動范圍內(nèi)的反射影響量δRR掃描架在移動范圍內(nèi)尤其是Z1-Z2行程上，有時無法及時鋪設(shè)吸波材料，導(dǎo)致測量結(jié)果受地面反射影響?？紤]地面為金屬的極端情況，即在地面引入最大的反射，4m行程上取地面覆蓋和無覆蓋吸波材料的兩組數(shù)據(jù)之差0.98dB作為影響量的誤差界。該影響量服從均勻分布，包含因子k=√3。因此由地面反射引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為0.98dB/√3≈0.57dB。實際情況下地面反射影響小于該極端情況。d)兩天線間互耦引入的影響量δMr兩天線間的互耦會造成空間駐波，對測量造成干擾，在1.1GHz頻段，互耦形成的空間駐波的典型值為0.3dB～0.5dB。以Z1-Z2行程上掃描范圍內(nèi)空間駐波最大值0.43dB作為該影響量的誤差界。該影響量服從均勻分布，包含因子k=√3。兩天線間互耦引起的空間駐波引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為0.43dB/√3≈0.25dB。e)系統(tǒng)漂移影響量δSp由于測量過程中需要測量不同角度的多個行程，場地插入損耗測量過程時間較長，測量系統(tǒng)漂移引入的不確定度分量由測試開始時的參考位置數(shù)值和測試結(jié)束時的參考位置數(shù)值之差0.1dB作為誤差限。該影響量服從均勻分布，包含因子k=√3。因此系統(tǒng)漂移引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為0.1dB/√3≈0.06dB。f)步長設(shè)置引入的影響量δMs測量的步進(jìn)要求是步長不小于空間駐波波長的八分之一進(jìn)行掃描，以最大程度還原反射信號引起的波紋，從而準(zhǔn)確計算反射率電平。但測試步長和測試時間相關(guān)，在1.1GHz,選取滿足條件下的不同步長測量結(jié)果做比較，最大差值0.2dB為誤差界。該影響量服從均勻分布，包含因子k=√3。因此由測試步長設(shè)置引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為0.2dB/√3≈0.12dB。g)天線方向圖的影響量δRp靜區(qū)反射率電平計算時，需要使用接收天線在該角度上的方向圖數(shù)值。校準(zhǔn)天線方向圖的不確定度(不含吸波材料遮擋),在一10dB電平不確定度為0.84dB(k=2),在-20dB電平為0.9dB(k=2),-30dB電平為1dB(k=2)。該影響量服從正態(tài)分布，包含因子k=2。因此1.1GHz,60°角度水平極化天線方向圖測量引入的標(biāo)準(zhǔn)測量不確定度分量為0.9dB/2=0.45dB。靜區(qū)反射率電平測量結(jié)果的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定示例見表B.1。由于不確定度分量大部分為均勻分布，其他為正態(tài)分布，這些均勻分布分量合成后近似為正態(tài)分布，與其他正態(tài)分布分量合成后，可以認(rèn)為是正態(tài)分布。其中，移動行程內(nèi)的地面反射是較大影響量，但是可以通過在地面吸波材料降低該項不確定度；待測天線方向圖測量結(jié)果不確定度也是較大貢獻(xiàn)量，該部分不確定度分量可以從天線校準(zhǔn)證書上獲取。天線對準(zhǔn)對于低頻段的場地評估影響較小，頻率升高后，掃描架定位精度、位置對準(zhǔn)都會成為較明顯的影響量。在1.1GHz時，取k=2,擴(kuò)展不確定度為：U=kuc=1.74dB。表B.1靜區(qū)反射率電平不確定度評定示例不確定度來源或輸入量X;最大允許誤差MPE或不確定度U概率分布包含因子k比例因子p標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(x?)天線對準(zhǔn)δAu均勻10.29掃描架自身反射δSR均勻10.17移動行程內(nèi)的地面反射δRk0.98均勻10.57收發(fā)天線間互耦δMR0.43均勻0.25系統(tǒng)漂移δSp均勻10.06步長設(shè)置δMs均勻10.12接收天線方向圖δRp正態(tài)210.45測量重復(fù)性δCR0.18正態(tài)10.18合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u0.87擴(kuò)展不確定度UGB/T44073—2024(資料性)暗室成像技術(shù)根據(jù)測量的靜區(qū)電場幅度計算靜區(qū)反射率電平，同時如果使用平面掃描架，并采用寬波束探頭在二維網(wǎng)格上進(jìn)行掃描，