一种电磁混响室的机械搅拌、源搅拌的混合搅拌装置及方法

摘要

本发明提供一种电磁混响室的机械搅拌、源搅拌的混合搅拌装置，包括电磁混响室，还包括设置在电磁混响室侧壁上的机械搅拌组件和源搅拌组件；机械搅拌组件包括第一电机以及与第一电机连接的机械搅拌器；源搅拌组件包括第二电机、与第二电机连接的旋转轴、设置在旋转轴上的发射天线。本发明通过机械搅拌与源搅拌两种搅拌装置及方法的结合，使改变混响室内的电磁场分布能够依赖更多的变量变化，既有等效的混响室的长宽高尺寸的变化，又有激励电流源的位置或/和电流密度的直角坐标分量的变化，从而为实现及进一步改善混响室内测试区域的场均匀性提供了更多的选择，使混响室的性能获得了更大的提升空间。

说明书

技术领域

本发明属于电磁兼容性测试技术领域，涉及一种电磁混响室的机械搅 拌、源搅拌的混合搅拌装置及方法。

背景技术

现有的电磁混响室主要包括机械搅拌混响室、源搅拌混响室等类型， 各种类型的混响室的搅拌方法不同，但目的相同，均是改变混响室内的电 磁场分布进而实现混响室内测试区域的电磁场的统计均匀性；

机械搅拌混响室内部配有机械搅拌器和发射天线，工作时发射天线固 定不变，搅拌器的状态多次发生变化，等效为混响室的长宽高尺寸多次发 生变化；

源搅拌混响室内部配有发射天线，但没有状态变化的机械搅拌器，工 作时发射天线的位置或/和状态多次发生变化，即激励电流源的位置或/和 电流密度的直角坐标分量多次发生变化；

上述搅拌方法各自依赖“单一”的变量变化来改变混响室内的电磁场 分布，所以能够实现的场的统计均匀性效果都是有限的；

文献《利用多天线源搅拌改善混响室场均匀性的分析》基于仿真研究 了混合搅拌方法带来的混响室内测试区域场均匀性的改善，但其多副发射 天线随机设置的方法不宜于工程实现；文献《电磁兼容混响室的理论分析 与实验研究》通过实验证明了混合搅拌方法使低频时混响室内测试区域的 场均匀性得到了较明显的改善，但其采用的移动发射天线到多个位置的方 法也不宜于工程实现；因此，探索工程上可行的混合搅拌方法具有重要的 应用价值。

发明内容

为了解决上述背景技术中所存在的技术问题，本发明提供一种电磁混 响室的机械搅拌、源搅拌的混合搅拌装置及方法。

本发明的技术解决方案是：

本发明提供一种电磁混响室的机械搅拌、源搅拌的混合搅拌装置，包 括电磁混响室，其特殊之处在于：还包括设置在电磁混响室侧壁上的机械 搅拌组件和源搅拌组件；

所述机械搅拌组件包括第一电机以及与第一电机连接的机械搅拌器；

所述源搅拌组件包括第二电机、与第二电机连接的旋转轴、设置在旋 转轴上的发射天线；

上述源搅拌组件还包括设置在旋转轴上的扩展臂以及设置在扩展臂上 的发射天线；所述扩展臂至少设置一个；

上述机械搅拌组件至少设置一个；

上述源搅拌组件至少设置一个；

本发明提供一种电磁混响室的机械搅拌、源搅拌的混合搅拌方法，其 特殊之处在于：包括以下步骤：

1】连通机械搅拌组件、源搅拌组件的电机电源；

2】人工调节扩展臂以及发射天线的安装位置，并记录发射天线的初始 位置；

3】以发射天线的安装位置为中心，人工旋转发射天线，设定发射天线 的初始指向和极化方式；

4】通过机械搅拌组件电机自动旋转机械搅拌器至其初始位置，记录机 械搅拌器的初始位置；

5】分别进行第一搅拌方式或第二搅拌方式或第三搅拌方式的操作；

6】停止向发射天线馈入电磁信号，分别旋转发射天线、机械搅拌器回 到步骤2、步骤4所记录的初始位置，关闭机械搅拌组件、源搅拌组件的电 机电源；

上述第一搅拌方式包括以下步骤：

5.1】向发射天线馈入电磁信号；

5.2】停止向发射天线馈入电磁信号并自动旋转机械搅拌器；

5.3】停止旋转机械搅拌器并重复步骤5.1至步骤5.2；

5.4】重复步骤5.3，完成机械搅拌器一个周期的旋转；

5.5】停止向发射天线馈入电磁信号，通过源搅拌组件电机自动旋转发 射天线；

5.6】停止旋转发射天线并重复步骤4以及步骤5.1至步骤5.5；

5.7】重复步骤5.6，完成发射天线一个周期的旋转；

上述第二搅拌方式包括以下步骤：

5.11】自动连续旋转机械搅拌器并同时向发射天线馈入电磁信号；

5.12】待机械搅拌器旋转一个周期后，停止向发射天线馈入电磁信号， 并通过源搅拌组件电机自动旋转发射天线；

5.13】停止旋转发射天线并重复步骤4以及步骤5.11至步骤5.12；

5.14】重复步骤5.13，完成发射天线一个周期的旋转；

上述第三搅拌方式包括以下步骤：

5.21】向发射天线馈入电磁信号；

5.22】停止向发射天线馈入电磁信号，并通过源搅拌组件电机自动旋 转发射天线；

5.23】停止旋转发射天线并重复步骤5.21至步骤5.22；

5.24】重复步骤5.23，完成发射天线一个周期的旋转；

5.25】停止向发射天线馈入电磁信号，自动旋转发射天线至步骤2所记 录的初始位置，通过机械搅拌组件电机自动旋转机械搅拌器；

5.26】停止旋转机械搅拌器并重复步骤5.21至步骤5.25；

5.27】重复步骤5.26，完成机械搅拌器一个周期的旋转。

本发明的优点：

1、本发明通过机械搅拌与源搅拌两种搅拌方法的结合，使改变混响室 内的电磁场分布能够依赖更多的变量变化，既有等效的混响室的长宽高尺 寸的变化，又有激励电流源的位置或/和电流密度的直角坐标分量的变化， 从而为实现及进一步改善混响室内测试区域的场均匀性提供了更多的选 择，使混响室的性能获得了更大的提升空间；

2、本发明实现了机械搅拌器、发射天线运动的自动控制，减少了测试 过程中的人工干预，大大提高了测试效率和测试的重复性；

3、本发明所采取的在旋转轴上安装扩展臂、发射天线再安装于扩展臂 上的方法，提高了天线初始状态设置的灵活性，实现了天线旋转后在电流 密度的直角坐标分量变化的同时激励电流源的位置也有较明显的变化，有 利于改善混响室内测试区域的场均匀性。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图；

其中：1-电磁混响室，2-测试区域，3-第一电机，4-机械搅拌器，5- 第二电机，6-旋转轴，7-扩展臂，8-发射天线。

具体实施方式

本发明提供一种电磁混响室的机械搅拌、源搅拌的混合搅拌装置，包 括电磁混响室1，还包括设置在电磁混响室1侧壁上的机械搅拌组件和源搅 拌组件；机械搅拌组件包括第一电机3以及与第一电机3连接的机械搅拌器 4；源搅拌组件包括第二电机5、与第二电机5连接的旋转轴6、设置在旋转 轴6上的发射天线8；源搅拌组件还包括设置在旋转轴6上的扩展臂7以及设 置在扩展臂7上的发射天线8；扩展臂7至少设置一个；机械搅拌组件至少设 置一个；源搅拌组件至少设置一个。

本发明提供一种电磁混响室的机械搅拌、源搅拌的混合搅拌方法，包 括以下步骤：

1】连通机械搅拌组件、源搅拌组件的电机电源；

2】人工调节扩展臂7以及发射天线8的安装位置，并记录发射天线8的 初始位置；

3】以发射天线8的安装位置为中心，人工旋转发射天线8，设定发射天 线8的初始指向和极化方式；

4】通过机械搅拌组件电机自动旋转机械搅拌器4至其初始位置，记录 机械搅拌器4的初始位置；

5】分别进行第一搅拌方式或第二搅拌方式或第三搅拌方式的操作；

6】停止向发射天线8馈入电磁信号，分别旋转发射天线8、机械搅拌器 4回到步骤2、步骤4所记录的初始位置，关闭机械搅拌组件、源搅拌组件的 电机电源。

第一搅拌方式包括以下步骤：

5.1】向发射天线8馈入电磁信号；

5.2】停止向发射天线8馈入电磁信号并自动旋转机械搅拌器4；

5.3】停止旋转机械搅拌器4并重复步骤5.1至步骤5.2；

5.4】重复步骤5.3，完成机械搅拌器4一个周期的旋转；

5.5】停止向发射天线8馈入电磁信号，通过源搅拌组件电机自动旋转 发射天线8；

5.6】停止旋转发射天线8并重复步骤4以及步骤5.1至步骤5.5；

5.7】重复步骤5.6，完成发射天线8一个周期的旋转。

第二搅拌方式包括以下步骤：

5.11】自动连续旋转机械搅拌器4并同时向发射天线8馈入电磁信号；

5.12】待机械搅拌器4旋转一个周期后，停止向发射天线8馈入电磁信 号，并通过源搅拌组件电机自动旋转发射天线8；

5.13】停止旋转发射天线8并重复步骤4以及步骤5.11至步骤5.12；

5.14】重复步骤5.13，完成发射天线8一个周期的旋转。

第三搅拌方式包括以下步骤：

5.21】向发射天线8馈入电磁信号；

5.22】停止向发射天线8馈入电磁信号，并通过源搅拌组件电机自动旋 转发射天线8；

5.23】停止旋转发射天线8并重复步骤5.21至步骤5.22；

5.24】重复步骤5.23，完成发射天线8一个周期的旋转；

5.25】停止向发射天线8馈入电磁信号，自动旋转发射天线8至步骤2所 记录的初始位置，通过机械搅拌组件电机自动旋转机械搅拌器4；

5.26】停止旋转机械搅拌器4并重复步骤5.21至步骤5.25；

5.27】重复步骤5.26，完成机械搅拌器4一个周期的旋转。

1、设计思路

本发明提供了一种电磁混响室的机械搅拌、源搅拌的混合搅拌装置， 包括设置在电磁混响室1侧壁上的机械搅拌组件和源搅拌组件；机械搅拌组 件包括第一电机3以及与第一电机3连接的机械搅拌器4；源搅拌组件包括第 二电机5、与第二电机5连接的旋转轴6、设置在旋转轴6上的扩展臂7以及设 置在旋转轴6或扩展臂7上的发射天线8；除第一电机3、第二电机5处于电磁 混响室1外部以外，装置的其余部分均处于电磁混响室1内；

本发明提供了一种电磁混响室的机械搅拌、源搅拌的混合搅拌方法， 包括发射天线8的初始位置设定、发射天线8的初始指向和极化方式设定、 机械搅拌器4的初始位置设定、以机械搅拌为主、源搅拌为辅的第一搅拌方 式和第二搅拌方式、以源搅拌为主、机械搅拌为辅的第三搅拌方式；

本发明通过自动控制机械搅拌器4、发射天线8的运动并协调二者的运 动次序完成机械搅拌与源搅拌的混合搅拌，用于更好地实现电磁混响室1内 测试区域2的场均匀性。

本发明通过机械搅拌与源搅拌两种搅拌方法的结合，使改变电磁混响 室1内的电磁场分布能够依赖更多的变量变化，为实现及进一步改善电磁混 响室1内测试区域2的场均匀性提供了更多的选择，使电磁混响室1的性能获 得了更大的提升空间；本发明采取了由电磁混响室1外的电机控制室内的发 射天线8旋转的方法，避免了在电磁混响室1内强电磁场环境下电机及其控 制部分难以正常工作的问题；本发明实现了机械搅拌器4、发射天线8运动 的自动控制，减少了测试过程中的人工干预，大大提高了测试效率和测试 的重复性；本发明采取了在旋转轴6上安装扩展臂7、发射天线8再安装于扩 展臂7上的方法，提高了发射天线8初始状态设置的灵活性，并有利于改善 电磁混响室1内测试区域2的场均匀性。

2、实施原理

（1）机械搅拌器4的配置、安装、初始位置设定、运动及控制

在电磁混响室1内配置机械搅拌器4，机械搅拌器4的数量为1～3个；机 械搅拌器4扇叶由导电率高的金属板如铜板、铝板等制成，或由非金属板在 表面覆盖高导电率材料如铝箔等制成；单个机械搅拌器4的最大尺寸至少为 电磁混响室1最小尺寸的3/4或电磁混响室1最低可用频率LUF对应的波长， 最小尺寸至少为LUF对应波长的1/4，回转直径至少为LUF对应波长的1/3。

每个机械搅拌器4水平地或垂直地固定安装在电磁混响室1内；控制各 个机械搅拌器4旋转的电机相应地固定安装在电磁混响室1外；机械搅拌器4 的初始位置可调节，以满足不同混合搅拌方案的需要，由电机控制，自动 旋转机械搅拌器4至欲设定的初始位置；由电机控制，机械搅拌器4连续地 旋转一个周期，或离散地依次旋转至所设计的各个角度位置，并在每个角 度位置驻留足够的时间（至少0.5s）。

（2）发射天线8的配置、安装、初始状态设定、运动及控制

在电磁混响室1内还配置发射天线8，1GHz以内（低频）采用双锥对数 周期天线或对数周期天线，1GHz以上（高频）采用喇叭天线，如果所需工 作频段可由一副发射天线覆盖，则仅采用此一种发射天线；按频率需求分 别将低频或高频发射天线置于电磁混响室1内，也可以同时将低、高频发射 天线置于电磁混响室1内，并按频率需求给相应频段的发射天线馈入信号； 每个频段的发射天线至少一副，当同一频段有多副发射天线时，可同时向 多副发射天线馈入信号，也可以依次向各发射天线馈入信号。

发射天线8通过发射天线运动控制装置（源搅拌组件中除发射天线8以 外的部分）安装在电磁混响室1内，发射天线运动控制装置的旋转轴6上可 安装扩展臂7，发射天线8再安装于扩展臂7上，如果电磁混响室1的内部空 间有限，也可以在旋转轴6上直接安装发射天线8；发射天线运动控制装置 中控制发射天线8旋转的电机相应地固定安装在电磁混响室1外；发射天线 运动控制装置至少一套，每套装置可以同时安装多副发射天线8。

发射天线8的初始位置可调节，以满足不同混合搅拌方案的需要；对于 采用扩展臂7的情况，对照图1，通过人工调节，在垂直面内设定扩展臂7在 旋转轴6上的安装高度从而设定发射天线8的安装高度，在水平面内设定扩 展臂7的长度从而设定发射天线8与旋转轴6的距离，在水平面内还设定扩展 臂7的指向，由此完成发射天线8初始位置的设定；对不采用扩展臂7的情况， 对照图1，通过人工调节，在垂直面内设定发射天线8在旋转轴6上的安装高 度，由此完成发射天线8初始位置的设定。

发射天线8的初始指向和极化方式也可调节，以满足不同混合搅拌方案 的需要；在发射天线8的初始位置处，以其安装位置为中心，分别绕x、y、 z轴人工旋转发射天线8，由此完成发射天线8的初始指向和极化方式的设 定。

由电机控制，发射天线8离散地依次旋转至所设计的各个角度位置，并 在每个角度位置驻留足够的时间（至少0.5s）。

（3）以机械搅拌为主、源搅拌为辅的两种搅拌方式

以配置一个机械搅拌器4、一副发射天线8的电磁混响室1为例，有：在 发射天线8某一初始状态下，机械搅拌器4从某一初始位置出发自动完成一 个周期的旋转；自动旋转发射天线8后，机械搅拌器4自动完成（另）一个 周期的旋转，以此类推，直至完成发射天线8一个周期的旋转；其中，机械 搅拌器4可以通过两种方式完成一个周期的旋转，即机械搅拌器4离散地依 次旋转至所设计的各个角度位置或连续地旋转一个周期，对于前一种方式 即第一搅拌方式，仅在机械搅拌器4所驻留的各个角度位置向发射天线8馈 入电磁信号并持续足够的时间（至少0.5s），对于后一种方式即第二搅拌 方式，在机械搅拌器4旋转过程中始终保持向发射天线8馈入电磁信号。

（4）以源搅拌为主、机械搅拌为辅的第三搅拌方式

以配置一副发射天线8、一个机械搅拌器4的电磁混响室1为例，有：在 机械搅拌器4某一初始位置下，发射天线8从某一初始位置出发自动完成一 个周期的旋转；自动旋转机械搅拌器4后，发射天线8自动完成（另）一个 周期的旋转，以此类推，直至完成机械搅拌器4一个周期的旋转；其中，发 射天线8仅以一种方式完成一个周期的旋转，即发射天线8离散地依次旋转 至所设计的各个角度位置，并仅在发射天线8所驻留的各个角度位置向发射 天线8馈入电磁信号并持续足够的时间（至少0.5s）。

本发明采用机械搅拌与源搅拌的混合搅拌方法，即依赖更多的变量变 化来改变电磁混响室1内的电磁场分布，使实现及进一步改善电磁混响室1 内测试区域2的场均匀性有更多的选择，给电磁混响室1的性能以更大的提 升空间。