场地因素对天线系数测量影响的修正研究

摘要

电磁兼容天线的天线系数是电磁兼容测试里最基本的测量参量之一。所有电磁兼容实验室测试使用的电磁兼容天线每年必须经过天线系数的校准测量。因此，天线系数的修正研究具有重要的理论意义和实用价值。 开阔实验场和半电波暗室是国际标准规定的进行天线系数测量的场地。在开阔实验场或半电波暗室中测量天线系数时会由于场地本身原因或周围障碍物原因将反射干扰信号带入测量结果，令天线系数测量值不准确。本文以场地因素对天线系数测量的影响为研究重点，主要进行了消除场地因素引起的反射干扰从而修正天线系数的研究工作。 作者首先对开阔实验场场地宽度不足对天线系数测量的影响展开研究。文章一方面对开阔试验场费涅尔区范围和场地边沿终止影响进行了理论上的分析，另一方面选择以矩量法为基础的电磁场仿真软件建立了双锥天线模型，用此模型对天线在理想开阔实验场、10m标准开阔实验场和现有的宽度不足的开阔实验场进行仿真。最后，得出了场地宽度不足对不同频率、不同极化方式测量的影响程度。 作者还用时域分析的方法，对开阔实验场和半电波暗室的反射干扰情况进行了分析。明确了在开阔实验场和半电波暗室中测量接收信号中各个反射干扰信号的来源，从而为能剔除干扰奠定了基础。 最后作者研究了怎样通过时域门的手段对场地因素引入的干扰进行剔除。在开阔实验场和半电波暗室两种情况下，对不加时域门和加入时域门进行了不同设置下的天线系数对比测量。测量结论证明了加入时域门能有效去除由场地因素引起的反射干扰，对天线系数测量结果，特别是在垂直极化下的测量结果，有明显的修正作用。本文还在Matlab环境下实现了时域门功能，为同后实现在天线系数的测量中实现带有时域门功能的自动测量有一定的借鉴意义。另外，文章还对支持用时域门进行天线系数测量的天线类型进行了分析，明确了时域门的使用范围。

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致谢

1 引言

1.1 课题背景

1.2 国内外研究现状

1.3 论文目的和意义

1.4 论文结构

2 电磁兼容天线与开阔实验场理论研究

2.1 电磁兼容天线及天线系数

2.1.1 电磁兼容

2.1.2 电磁兼容天线

2.1.3 天线系数

2.2 天线系数的校准测量

2.2.1 场地插入损耗(SIL)

2.2.2 三天线法原理

2.2.3 标准天线法原理

2.2.4 标准场地法原理

2.3 开阔实验场(OATS)

2.3.1 地平面的尺寸

2.3.2 地平面的粗糙度要求

2.3.3 地平面材质要求

2.3.4 接地要求

2.4 半电波暗室(Semi-anechoic Chamber)

3 开阔场宽度不足对测试影响研究

3.1 引言

3.2 理论分析

3.2.1 开阔场中的费涅尔区

3.2.2 场地边沿终止的影响分析

3.3 仿真分析

3.3.1 电磁兼容中的数值计算方法

3.3.2 仿真步骤

3.3.3 数据分析

3.4 结论

4 天线测量的时域分析研究

4.1 时域分析原理研究

4.1.1 时域分析一般过程

4.1.2 频域到时域变换时频率采样间隔问题

4.1.3 频率截断的影响及窗函数的选择

4.2 时域方法分析开阔场反射干扰

4.2.1 试验开阔场地环境

4.2.2 实测设置

4.2.3 实测步骤

4.3 半电波暗室的反射分析

4.4 总结

5 用时域门对天线系数测量进行修正

5.1 时域门原理分析

5.2 用标准场地法实际测量天线系数

5.2.1 场地布置

5.2.2 测量过程

5.3 加入时域门对天线系数进行修正测量

5.4 测量中的不确定度分析

5.4.1 测量设备引起的不确定度

5.4.2 电缆失配引起的不确定度

5.4.3 场地和系统引起的不确定度

5.4.4 合成不确定度

5.5 测量数据的处理与对比分析

5.5.1 开阔实验场测量结果

5.5.2 半电波暗室测量结果

5.5.3 时域门修正效果分析

5.6 天线系数测量中时域门功能的Matlab实现

5.7 时域门技术在天线系数测量中的适用范围分析

6 结论

参考文献

附录