背景

 

微波暗室是一種屏蔽腔體內部六面都貼有吸波材料的電波暗室，因此，電磁波在理想的微波暗室場地傳輸時只有直射波，沒有反射波。微波暗室場地主要用于天線性能測量，也可用于產品測試，該場地在使用前需要進行性能確認，目前微波暗室場地性能確認標準有GJB6780，另外YD/T 3182也有相關章節描述，內容參考引用了GJB6780標準，因此主要介紹此標準。

 

標準介紹

 

GJB6780標準適用于300MHz-40GHz頻率范圍微波暗室靜區反射電平、交叉極化隔離度、路徑損耗均勻性、場幅度均勻性的測量。

 

（一）反射電波&場幅度均勻性

 

反射電平是微波暗室靜區內等效反射信號直射信號的比值，測試方法主要有兩種：自由空間電壓駐波比法、天線方向圖比較法。標準推薦以自由空間電壓駐波比法作為標準方法。

 

測試頻點選擇

 

測試頻點的選擇根據客戶需求。

 

測試位置選擇

 

微波暗室以靜區中心為參考點，將微波暗室的測試方位劃分為四個區域，示意圖如圖1所示。從微波暗室上方俯視，在靜區中心位置向暗室內區域的四個角連線，將暗室分為A1、A2、A3、A4四個方位區域。測試時，在靜區位置按照不同的行程線測量不同的區域。

 

 

圖1 暗室方位區域劃分示意圖(俯視圖)

 

行程線的選取

 

微波暗室的靜區一般是位于縱軸上一個圓柱體，近似用長方體來描述其邊界。下面以一個典型靜區來說明行程線的選取。

 

在微波暗室靜區內選擇若干條直線，測量時接收天線以一定指向沿這些直線運動，這些直線被稱為測量行程線。如圖2 所示，待測的微波暗室靜區中心為O，在微波暗室縱軸方向，通過靜區中心的行程線定為縱向行程線Z1Z2，此時測量A2區域內反射信號對靜區的影響。在微波暗室橫截面水平方向，通過靜區中心的行程線定為橫向行程線X1X2，此時測量A1和A3區域內反射信號對靜區的影響。在微波暗室橫截面垂直方向，通過靜區中心的行程線定為垂直行程線Y1Y2，此時測量A4區域內反射信號對靜區的影響。

 

圖片

 

圖2靜區及行程線示意圖

 

本次測試選取的行程線如下：

 

探測角度的選取

 

縱向線探測方向選取：從微波暗室上方俯視，面對發射源，平行于微波暗室縱向軸線的方向定為0°方向。探測方位角選擇以下角度：0°、120°、150°、180°、210°、240°。其中縱向線的0°方向測得的信號作為這條行程線其它角度測試的參考電平，這時主要測量后墻的反射。

 

橫向線探測方向選取：從微波暗室上方俯視，面對發射源，平行于微波暗室縱向軸線的方向定為0°方向。探測方位角選擇以下角度：0°、60°、90°、120°、240°、270°、300°。其中水平橫向線的0°方向測得的信號作為這條行程線其它角度測試的參考電平，這時主要測量側墻的反射。

 

垂直線探測方向選取：從微波暗室水平方向側視，面對發射源，平行于微波暗室地面的方向定為0°方向。向上為仰角，向下為俯角。并定義仰角為正向角度，俯角為負向角度。垂直線的探測方位選擇以下角度：0°、+45°、-45°。其中垂直線的0°方向測得的信號作為這條行程線其它角度測試的參考電平，這時主要測量地面和天花板的反射。

 

測試縱向行程線和橫向行程線的時，僅改變方位角，俯仰角始終保持0°方向，如圖3和圖4 所示；測試垂直行程線的時，僅改變俯仰角，方位角始終保持0°方位，如圖5所示。

 

 

 

圖3 縱向線探測方向選取示意圖(俯視圖)

 

 

 

圖4 橫向線探測方向選取示意圖(俯視圖)

 

 

 

圖5 垂直線探測方向選取示意圖(側視圖)

 

測試設備連接示意圖

 

 

 

圖6 測試設備連接示意圖

 

數據處理

 

（1）暗室靜區反射電平按公式計算：

 

式中：A-方向圖電平，dB。D-按行程線測量得到信號電平最大值和最小值之差，dB。

 

（2）場幅度均勻性

 

計算接收天線按各個角度，各個行程線行走時，接收到的信號電平最大值和最小值的差值。

 

(二）叉極化隔離度

 

交叉極化隔離度是利用兩天線極化方向相同時接收信號幅度與兩天線極化方向正交時接收信號幅度差來表示，測試頻率宜選擇3GHz、10GHz進行。

 

測量位置

 

發射天線放置在暗室內預期的發射天線位置上，接收天線放置在靜區中心。天線間的距離滿足遠場條件。

 

測量平面

 

在水平面和垂直面內進行兩次交叉極化隔離度測量。

 

測量過程

 

a) 按圖6連接測試設備，接收天線位于靜區中心；

 

b) 選擇水平測量平面，調整發射天線和接收天線的極化，使它們的極化方向一致；

 

c) 將信號源輸出頻率設置為測試頻率，記錄測試設備接收到的信號幅度，記為A；

 

d) 改變接收天線的極化與原極化正交，記錄測試設備接收到的信號幅度，記為B；

 

e) 其他設置不變，信號源輸出頻率設置為下一測試頻率，重復步驟b)~d)；

 

f) 在垂直測量平面，重復步驟b)~e)。

 

數據處理

 

交叉極化隔離度用以下的公式計算：

 

式中：CP：表示交叉極化隔離度，dB；

A：表示發射天線和接收天線的極化相同時，接收的信號電平，dBm；

 

B：表示發射天線和接收天線的極化正交時，接收的信號電平，dBm。

 

(三)   路徑損耗均勻性

 

路徑損耗均勻性用兩天線極化方向保持一致條件下，在暗室內以天線軸為中心同步旋轉時接收信號幅度的變化來表示。測試頻率宜選擇3GHz、10GHz進行。

 

測量位置

 

發射天線放置在暗室內預期的發射天線位置上，接收天線放置在靜區中心。通常是在暗室的測量軸上。天線間的距離應滿足遠場條件。

 

測量天線

 

發射天線和接收天線均為線極化天線。

 

測量平面

 

在水平面和垂直面以及兩個45度平面內進行路徑損耗均勻性的測量。

 

測量過程

 

a) 按圖6所示連接測量設備；

 

b) 調節發射天線和接收天線的指向位置，天線間的連線應通過靜區中心；

 

c) 將信號源輸出調至合適幅度；并在后面的測量過程中保持發射信號的幅度不變；

 

d) 選擇某個測量平面，調節發射天線和接收天線的極化方向，使他們的極化方向相同；

 

e) 將信號源輸出設置為某個測量頻率，記錄接收信號的幅度；

 

f) 以天線的軸線為旋轉軸同步轉動發射天線和接收天線，每45度記錄一次接收信號的幅度；

 

g) 在所有的測量頻率，重復e)～f)。

 

數據處理

 

路徑損耗均勻性用接收信號幅度的最大值和最小值之差來表示。

 

結語

 

隨著技術的發展、萬物互聯時代的到來，天線及無線產品將越來越廣泛地應用在各個領域產品中，而這些產品的性能測試要獲得數據準確性及一致性，就需要對測試場地微波暗室進行性能測試，因此微波暗室場地確認測試至關重要。