CN107037283B - 混响室条件下辐射敏感度测试方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电磁技术领域，提供了一种混响室条件下的辐射敏感度测试方法及装置。该方法包括：测量混响室中多个搅拌位置下受测设备受到干扰的次数和场强的直角分量，并根据受测设备受到干扰的次数和场强直角分量，计算干扰概率和参数σ；根据测试频率和所述受测设备的尺寸计算波数和能够包含受测设备的最小球体的半径，并根据所述波数和半径得出受测设备的方向性系数最大值；根据参数σ、干扰频率和方向性系数最大值，结合预设模型得出受测设备的临界辐射干扰场强。该方法能够解决混响室中受测设备的辐射敏感度测试结果与均匀场相关性较差的问题，尤其适用于复杂的电大尺寸设备，为混响室条件下设备的辐射敏感度测试提供新的思路。

Description

混响室条件下辐射敏感度测试方法及装置

技术领域

本发明属于电磁技术领域，尤其涉及一种混响室条件下的辐射敏感度测试方法及装置。

背景技术

随着微电子技术的高速发展，电子设备逐渐趋于小型化、集成化，设备内部及其工作场地的电磁环境也越来越复杂。在设备定型前进行辐射敏感度测试，是评估设备电磁防护性能的重要手段。混响室作为一种新兴的测试场地，一般用于设备辐射敏感度的通过性测试，用于临界辐射干扰场强测试还有待研究。由于混响室内部为统计均匀的电磁环境，传统均匀场中的辐射敏感度测试方法在混响室中并不适用，采用现有标准中提供的方法也存在校准过程复杂、与均匀场相关性较差的问题。另外，辐射敏感度作为设备的自身属性，不应随测试场地的不同而产生较大差异，使混响室中的测试结果与均匀场相一致的测试方法尚有待探索。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种辐射敏感度测试方法及装置，以解决现有技术中在混响室条件下的测试结果与均匀场相差较大的问题。

本发明实施例的第一方面，提供了一种辐射敏感度测试方法，包括：

测量混响室中多个搅拌位置下所述受测设备受到干扰的次数和场强的直角分量，并根据所述受测设备受到干扰的次数和场强直角分量，计算干扰概率和参数σ；

根据测试频率和所述受测设备的尺寸计算波数和能够包含所述受测设备的最小球体的半径，并根据所述波数和半径得出所述受测设备的方向性系数最大值；

根据所述参数σ、所述干扰概率和所述方向性系数最大值，计算所述受测设备的临界辐射干扰场强。

本发明实施例的第二方面，提供了一种辐射敏感度测试装置，包括：

测量计算模块，用于测量混响室中多个搅拌位置下所述受测设备受到干扰的次数和场强的直角分量，并根据所述受测设备受到干扰的次数和场强直角分量，计算干扰概率和参数σ；

处理模块，用于根据测试频率和所述受测设备的尺寸计算波数和包含所述受测设备的最小球体的半径，并根据所述波数和半径得出所述受测设备的方向性系数最大值；

模型计算模块，用于根据所述参数σ、所述干扰概率和所述方向性系数最大值，结合预设模型得出所述受测设备的临界辐射干扰场强。

本发明实施例相对于现有技术所具有的有益效果：本发明实施例，基于混响室与均匀场中受测设备敏感元件接收功率等效的思想，结合混响室和接收天线的相关理论，解决混响室中受测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，尤其适用于电大尺寸的复杂设备，为混响室条件下设备的辐射敏感度测试提供新的思路。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的辐射敏感度测试方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的400MHz时的天线模型及其辐射方向图；

图3是本发明实施例提供的600MHz时的天线模型及其辐射方向图；

图4是本发明实施例提供的混响室平面波叠加模型；

图5是本发明实施例提供的混响室仿真中场强直角分量的概率分布图；

图6是本发明实施例提供的混响室仿真中天线接收功率的概率分布图；

图7是本发明实施例提供的天线接收功率对比示意图；

图8是本发明实施例提供的非有意辐射体模型某一截面的辐射方向图；

图9是本发明实施例提供的n＝5时方向性系数的概率分布图；

图10是本发明实施例提供的n＝10时方向性系数的概率分布图；

图11是本发明实施例提供的D_max的理论值与仿真值比较示意图；

图12是本发明实施例提供的混响室试验中场强直角分量的概率分布图；

图13是本发明实施例提供的混响室试验中接收功率的概率分布图；

图14是本发明实施例提供的干扰频率为20％时临界辐射干扰场强的理论值与实测值比较示意图；

图15是本发明实施例提供的干扰频率为40％时临界辐射干扰场强的理论值与实测值比较示意图；

图16是本发明实施例提供的干扰频率为60％时临界辐射干扰场强的理论值与实测值比较示意图；

图17是本发明实施例提供的各种频点下置于金属壳体内的单极子天线的辐射方向图；

图18是本发明实施例提供的不同受测设备电尺寸时E_s与E_s′的比值示意图；

图19是本发明实施例提供的混响室中场强直角分量的概率分布图；

图20是本发明实施例提供的混响室中天线接收功率的概率分布图；

图21是本发明实施例提供的3GHz时均匀场中接收功率的概率分布图；

图22是本发明实施例提供的3.1GHz时均匀场中接收功率的概率分布图；

图23是本发明实施例提供的混响室与均匀场试验结果曲线图；

图24是本发明实施例提供的辐射敏感度测试装置的结构框图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一

图1示出了本发明实施例一提供的辐射敏感度测试方法的实现流程，详述如下：

步骤S101，测量混响室中多个搅拌位置下所述受测设备受到干扰的次数和场强的直角分量，并根据所述受测设备受到干扰的次数和场强直角分量，计算干扰概率和参数σ。

混响室中电场按照一定的统计规律随机变化，若是从电场测量的角度出发，很难将混响室中的电场大小与均匀场中对应起来。但若假设无论受测设备处于何种场环境，只要受测设备敏感元件的接收功率大于其临界干扰功率，受测设备就受到干扰，即从敏感元件的接收功率出发，则有可能建立不同测试场地中辐射敏感度的对应关系。

混响室中任意一点场强直角分量的幅值服从瑞利分布，以x方向分量为例，概率分布函数为：

其中，σ²为混响室内场强平方的均值的1/6，即

σ可以由N个搅拌位置的场强直角分量进行计算得出。设第i个搅拌位置混响室测试区域内一点场强x方向分量为E_xi，则参数σ的最大似然估计为：

若N个搅拌位置中受测设备受到N_s次干扰，则干扰概率的估计值为：

步骤S102，根据测试频率和所述受测设备的尺寸计算波数和能够容纳所述受测设备的最小球体的半径，并根据所述波数和半径得出所述受测设备的方向性系数最大值。

记天线的方向性系数为D，D等于受测设备在给定方向辐射场的场强的平方与距受测设备同一距离的所有方向场强平方的均值的比值。由于场强可以分解为两个相互垂直的直角分量，D可以写成与两个直角分量对应的方向性系数分量之和，即：

D＝D_co+D_cross (5)

方向性系数D的两个分量具有相同的概率分布，以D_co为例，其概率密度函数为：

结合式(5)和式(6)，由概率论相关知识可以得到D的概率分布函数为：

F_D(d)＝1-(1+2d)e^-2d (7)

对应的概率密度函数为：

f_D(d)＝4de^-2d (8)

将D的最大值的期望作为D的最大值D_max的近似，其表达式为：

其中，N_I为受测设备作为辐射体时辐射场中相互独立的电磁波模式数，根据互易原理，它等于设备作为被辐射物体时相互独立的辐照方向个数；k为波数，a为包含受测设备的最小球体的半径，表示取不大于ka的最大整数。

步骤S103，根据所述参数σ、所述干扰频率和所述方向性系数最大值，结合预设模型得出所述受测设备的临界辐射干扰场强。

任意天线在混响室中接收电磁场的功率服从指数分布。为避免混淆，记天线的接收功率为W，其概率密度函数为：

其中：

式中，q为天线负载的失配因子，η_a为天线辐射效率，η为真空中波阻抗，R为天线负载阻抗，λ为波长。

记EUT内敏感元件的临界干扰功率为W_s，假设W≥W_s时EUT受到干扰，则干扰概率为

因此，

对于任意天线，在电场矢量为的平面波照射下，其接收功率为

式中，p₀为入射场与天线极化方向间的极化系数，取值范围为0～1。

令式(13)和式(14)左侧功率相等，结合式(2)和式(11)，可以得到均匀场中受测设备的敏感元件接收功率达到W_s所需的场强为：

临界辐射干扰场强是使受测设备受到干扰的场强最小值，因此p₀取1，D取最大值，得到混响室条件下受测设备的临界辐射干扰场强的计算公式为：

与之作为比较，现有技术中给出的临界辐射干扰场强计算公式为：

由式(16)容易看出，即使受测设备在混响室中具有相同的干扰概率，在均匀场中辐射敏感度的测试结果可能会有较大差别。其根本原因是敏感元件在混响室中接收功率的统计特性与其等效天线的方向特性无关，而在均匀场中却关系很大。现有技术中临界辐射干扰场强的计算公式忽略了受测设备方向特性的影响，当D_max在1.5附近时测量误差不显著，但是当D_max较大时受测设备的临界辐射干扰场强有被高估的风险。

需要注意的是，上述推导在受测设备足够复杂且为电大尺寸的情况下得到，因为只有在满足该条件的情况下D_co的概率分布才与式(6)符合较好。对于主要耦合途径为天线的受测设备，<D_max>的计算方法并不适用。若天线的D_max可以求得，E_s可以直接通过式(16)进行计算。

进一步的，所述辐射敏感度测试方法还可以包括：验证所述受测设备的临界辐射干扰场强的准确性。

验证的基本思路为：给定混响室条件下受测设备的临界干扰功率和干扰概率，采用公式(16)得到的场强值作为均匀场条件下平面波的幅值对受测设备进行辐照，将受测设备敏感元件的接收功率与给定的临界干扰功率进行比较。为减少计算量，提高仿真效率，通过仿真软件FEKO，以八木天线作为受测设备，将天线的负载电阻作为敏感元件，分别建立了天线在混响室和均匀场条件下的仿真模型。

本实施例中，验证所述受测设备的临界辐射干扰场强的准确性的过程可以表述为：

1)对以八木天线作为所述受测设备，将天线的负载电阻作为敏感元件，选取观测频点，计算天线在观测频点下的三维方向图，记录D_max的值及天线的最敏感方向；

2)建立混响室条件下天线的仿真模型，根据测试区域内一点的场强计算σ，对天线负载的接收功率进行统计分析，记录概率分布函数为0.5时对应的接收功率W_s，并计算天线的临界辐射干扰场强E_s；

3)建立均匀场环境下天线的仿真模型，采用场强大小为E_s的平面波对天线的最敏感方向进行辐照，比较此时天线负载的接收功率与W_s之间的大小关系，并对所述受测设备的临界辐射干扰场强的准确性进行判断。

图2和图3分别示出了八木天线的仿真模型以及天线在400MHz和600MHz时的三维方向图。仿真试验选取了频率范围为100-800MHz之间均匀间隔的8个频点作为观测频点。由于尺寸设置的原因，该天线在400MHz附近时的方向性最好。

图4为基于平面波叠加的方法建立的混响室条件下仿真模型，采用1000列1V/m、均匀分布于空间立体角的平面波进行叠加，计算了500个搅拌位置时距离天线6m的一点的场强值和天线负载的接收功率。图5为300MHz时场强直角分量的概率分布曲线，图6为300MHz时天线接收功率的概率分布曲线，将仿真结果与理论分布进行了比较。可以看出，场强以及接收功率的统计规律与理论相吻合，模拟的混响室场环境与实际相符。

表1仿真数据

表1详细列出了步骤1)和步骤2)中所得的参数，其中E_s1、E_s2分别为通过本实施例和现有技术(Emmanuel Amador提出的通过干扰概率来计算EUT的临界辐射干扰场强的方法，式17)计算所得的临界辐射干扰场强。分别以E_s1、E_s2作为均匀场的场强幅值对天线最敏感方向进行辐照，天线的接收功率与其临界干扰功率的比较如图7所示。

从图7中可以看出，本文方法得到的受测设备的临界辐射干扰场强与实际值符合较好，因而对应的接收功率与受测设备的临界干扰功率更加接近。现有技术中只考虑了场强的单一直角分量，在D_max较小时误差很小，但是当D_max较大时受测设备的临界辐射干扰场强会被高估，对应的均匀场受测设备的接收功率明显偏大。仿真结果同时也再次表明，由于混响室中受测设备的测试与其方向特性无关，即使不同受测设备在混响室中具有相同的干扰概率，在均匀场中的临界辐射干扰场强也会不同。

由上述仿真可以看到，本文方法得到的临界辐射干扰场强E_s与受测设备的实际值在理想情况下基本一致。但是在实际测试过程中，需要根据式(9)对D_max的值进行估计。为此，通过仿真来验证该D_max估计方法的正确性。

现有技术还有采用蒙特卡罗仿真的方法，通过非有意辐射体模型，对任意非有意辐射体的辐射特性进行了研究。该模型通过用电尺寸表征受测设备大小，用赫兹偶极子(Hertzian Dipole)的个数表征其复杂程度。本实施例采用该方法对D_max的估计方法进行检验。

图8为该模型某一截面的辐射方向图。其中，n为赫兹偶极子个数，ka为波数和赫兹偶极子分布的球面半径的乘积；图8中左侧图n＝5，ka＝6；图8中右侧图n＝10，ka＝15。从图8中可以看出，随着受测设备电尺寸和复杂程度的增加，其辐射方向图也越来越复杂，方向性系数D呈现出较强的随机性。

不同的偶极子个数和ka时D的概率分布如图9和图10所示，图中对D仿真的概率分布与式(13)的理论分布进行了比较。图9中n＝5，图10中n＝10。可以看出，随着受测设备的电尺寸和复杂程度的增加，方向性系数的概率分布与理论值也越来越接近。因此，对于复杂的受测设备，可以通过式(6)对其方向性系数的统计特性进行描述。

图11对不同电尺寸和复杂程度的受测设备的D_max的理论值与仿真值进行比较。从图中可以看出，D_max的理论值与仿真值符合较好，即使在受测设备方向性系数的概率分布与理论有一定的差异的情况下，D_max的估计误差仍然较小。仿真结果证明了D_max的估计方法的正确性。

以上仿真结果初步验证了本实施例方法的正确性，为对本实施例方法进行进一步检验，依托军械工程学院国防科技重点实验室，以ETS 3142E型天线为受测设备，分别在混响室和开阔场进行试验。其中，天线长、宽分别为1.37m、1.33m，可用频率26-6000MHz。

将天线和场强计同时置于混响室中，该混响室的最低使用频率约为80MHz。场强计记录各个搅拌器位置下的场强大小，进而计算σ，取搅拌步数为100；天线接收信号经光电转换后连接频谱仪，记录天线接收功率。在天线与光电转换之间连接了20dB的衰减器，以确保光电转换不因输入功率过大而损坏。为便于与均匀场比较，测试的频率选取了200-800M内均匀间隔的7个频点。200MHz时场强直角分量的概率分布如图12所示，天线接收功率的概率分布如图13所示，可见试验结果与理论符合较好。

表2混响室试验数据

表2给出了用于计算天线临界辐射干扰场强的参数。为检验试验的重复性，每个频点考虑了干扰概率为20％、40％和60％三种情况。其中，接收功率的概率分布函数等于1-P时对应的接收功率即为干扰概率为P时天线的临界干扰功率；天线的最大方向性系数采用其增益近似，即G＝η_aD_max≈D_max。

开阔场中被测天线的配置与混响室中相同。由于被测天线的增益为距离3m时的校准值，开阔场中发射天线与被测天线的间隔3m。为保证场强测试结果的准确性，采用移除法，选取了被测天线的头部、中部和尾部三点场强的均值作为场强的测量值。具体的试验步骤为：

1)将被测天线置于测试位置，对于每一个待测频点和干扰概率，调整信号源输出，使被测天线接收功率与相应的临界干扰功率W_s相等，记录此时的信号源输出P_out；重复本步骤，直到所有频点测试结束；

2)把天线移除，将场强计置于步骤1)中被测天线的头部位置，以P_out为信号源输出，分别测量各个频点、干扰概率下该位置的场强大小；按照同样的方法测量天线中部、尾部的场强；

3)将三个测量位置的场强值取平均，作为天线的临界干扰场强。

试验数据如表3所示：

表3开阔场试验数据

图15至图17中对天线作为受测设备时临界辐射干扰场强的理论值与实测值比较，同样将本文方法与现有技术(Emmanuel Amador提出的通过干扰概率来计算EUT的临界辐射干扰场强的方法)进行了对比。其中，图15中干扰概率为20％，图16中干扰概率为40％，图17中干扰概率为60％。可以看出，与仿真结果类似，本实施例得到的临界辐射干扰场强的大小与实测值更加接近，而且不同干扰概率下测试结果有较好的重复性。由于天线的最大方向性系数采用了3m增益近似，计算中使用的D_max要小于实际值，因而临界辐射干扰场强的计算结果会普遍偏大。

表4相对误差均值/dB

表4中，现有技术为Emmanuel Amador提出的通过干扰概率来计算EUT的临界辐射干扰场强的方法。表4给出了各个干扰概率下相对误差的均值。从表中可以看到，本文方法相对误差较小。从理论上来讲，本文方法计算得到的临界辐射干扰场强应该与均匀场实测值相一致，误差主要来自两个方面：一是D_max取的是天线增益的近似值，小于其实际值；二是由于场地有限，试验采用的开阔场与理想开阔场的场环境存在差异，场强测量结果存在误差。

上述实施例选取了天线作为简单的受测设备进行试验，初步验证了方法的准确性。然而对于实际复杂的受测设备，根据统计学相关理论，混响室与均匀场测试结果存在固有的差异，以下对二者的差异进行分析。

从上文给出的混响室中受测设备临界辐射干扰场强计算公式的推导过程可以发现，式(16)是在均匀场中电磁波的入射方向恰好使D取最大值、极化方向与敏感元件等效天线的极化方向一致时得到，考虑的是受测设备与电磁场最佳耦合的情况。由于混响室内的场具有统计均匀、随机极化的特点，可以认为最佳耦合情况在混响室中是能够得到的，但是在均匀场中却很难找到，尤其是在受测设备为电大尺寸的时候。

位于某金属壳体内的单极子天线的辐射方向图如图17所示，天线长度5cm，壳体尺寸0.5×0.5×0.2m。图17中，由左至右辐射频率依次为0.3GHz、1.5GHz和3.2GHz。金属壳体模拟的是假想的受测设备机壳，单极子天线可以视为受测设备内的敏感元件。可以看到，随着频率增加，单极子天线的辐射特性越来越复杂，均匀场条件下很难找到受测设备的最佳耦合方向。

由于混响室中受测设备受到空间各个方向受到均匀的电磁辐照，均匀场中通常只能在三个互相垂直的平面进行辐照，受测设备在混响室中的临界辐射干扰场强一般小于均匀场中的测试结果。为使混响室中受测设备辐射敏感度的测试结果与均匀场中相一致，需对混响室中的临界辐射干扰场强进行补偿。

由式(14)可知，均匀场中受测设备接收功率的方向特性可以由极化系数p₀和方向性系数D的乘积来完整描述，记为：

D_p＝D·p₀ (18)

对于混响室中的辐射敏感度测试，取p₀等于1，则<D_p,max>＝<D_max>；但对于均匀场而言，p₀为随机变量，式(16)应改写为

对于非有意辐射体，极化系数p₀服从0～1范围内的均匀分布，D、p₀的统计特性已知，容易计算得到D_p的概率密度函数为：

可见D_p服从均值为1/2的指数分布。与D类似，D_p的概率分布函数和最大值的期望分别为：

其中，N_U为均匀场中的辐照次数。

可以看出，<D_p,max>只与均匀场中的辐照次数有关。将<D_p,max>作为D_p,max的近似，由式(19)可以计算均匀场中受测设备的临界辐射干扰场强E_s′。

按照上述理论，在均匀场中辐照次数较少的情况下，即N_U＜＜N_I时，受测设备的临界辐射干扰场强应为E_s′，当N_U与N_I接近时，临界辐射干扰场强应为E_s。图18给出了受测设备在两种测试场地中得到的临界辐射干扰场强的比值随电尺寸和均匀场中的辐照次数的变化规律，其中ka＝k·a，与受测设备的电尺寸相关。可以看出，随着受测设备电尺寸的增大，E_s与E_s′的差异越来越大；均匀场中的辐照次数增加时，E_s与E_s′逐渐接近。这是因为受测设备的辐射特性随电尺寸的增大越来越复杂，在均匀场中辐照次数越多，辐射敏感度的测试结果越接近于受测设备的真实值。从图中也可以看出，当均匀场中的辐照次数大于12时，可以保证二者的差异小于50％。

为验证以上理论的正确性，依托军械工程学院国防科技重点实验室，分别在混响室和均匀场中进行试验。为保证受测设备辐射特性满足非有意辐射体的统计规律，选用内部放有单极子天线的计算机机箱为受测设备，单极子天线为敏感元件，测试了频率范围为3～3.7GHz均匀间隔的8个频点。

试验的基本思路：在混响室中测量天线在一定干扰概率下的临界干扰功率，计算均匀场条件下的临界辐射干扰场强；在均匀场采用该场强对受测设备在多个角度进行辐照，比较天线的最大接收功率与临界干扰功率之间的差异。

试验选取的受测设备单极子天线长度约60mm，机箱尺寸391×200×417mm，在试验频段内为电大尺寸。单极子天线接收电磁波后，经光电转换由频谱仪测量其接收功率。为避免因接收功率过大损坏光电转换，在光电转换与天线之间连接了20dB的衰减器。天线、衰减器、光电转换连接好之后，用胶带固定在机箱内部，保证机箱内的各个器件在整个试验过程中位置保持不变。

混响室试验中，将受测设备和场强计置于混响室测试区域，频谱仪、场强计分别记录各个搅拌位置单极子天线的接收功率和场强的三个直角分量，每个频点测试了100个搅拌位置。3GHz时的场强直角分量和天线接收功率的累积概率分布。如图19和图20所示，将样本分布和理论分布进行了比较。其中，场强直角分量服从瑞利分布，受测设备接收功率服从指数分布，二者均与理论符合较好。

表5混响室中参数计算结果

由混响室试验数据和受测设备的几何尺寸可以计算得到表5中的各个参数。其中，天线接收功率的累积概率为1－P时对应的干扰功率即为受测设备干扰概率为P时的临界干扰功率W_s，如图20所示。试验中取P＝20％。在接下来的均匀场试验中每个频点对受测设备均进行了96次辐照，D_p,max的值不变，由式(22)计算得到。E_s、E_s′为混响室和均匀场中受测设备的临界辐射干扰场强，分别由式(16)、(19)得到。

均匀场中受测设备的辐照试验在屏蔽室中进行，由于试验频率较高，远场条件很容易达到，受测设备与天线距离约为3m。受测设备依靠底部圆形转台转动，将转台一周均匀分成32等份，在受测设备三个互相垂直的平面内进行辐照，即每个频点的辐照次数为96次。每个频点试验前，先将受测设备移出，调整信号源输出，使受测设备几何中心场强为E_s′。

为确保试验的准确性，需验证测试区域内的场均匀性。每个频点试验前测量了受测设备几何中心所在平面的5个点的场强，测量结果见表6。可以看到，测试区域内的场强在小范围内变化，场均匀性基本满足试验要求。

表6场均匀性验证数据

均匀场试验对受测设备辐射特性的统计规律进行了验证。由于D_p服从指数分布，由式(14)可知，对受测设备不同角度辐照时，单极子天线的接收功率必定也服从指数分布。图21为天线在3GHz频点的接收功率的累积概率分布，图22为天线在3.1GHz频点的接收功率的累积概率分布，可见理论与试验符合较好，选用的受测设备满足试验要求。

图23中比较了混响室与均匀场的试验结果。其中，W_s为表5中的临界干扰功率，W₁、W为均匀场中辐照场强为E_s′和E_s时天线接收功率的最大值。为提高试验效率，W并不是通过试验测得，而是由W₁根据二者场强大小计算得到。表7给出了W_s、W₁之间的误差。可以看到，当受测设备处于场强为E_s′的场环境中，最大接收功率与其临界干扰功率基本一致，最大误差不超过3dBm，平均误差小于1.5dBm，试验结果与理论误差较小。

表3试验误差

由于电大尺寸受测设备辐射特性的复杂性，均匀场试验时其最敏感的辐照方向和极化方向很难取到。就本文的受测设备而言，根据在3GHz时受测设备相互独立的辐照方向有1596个。在均匀场中，对如此多的角度进行辐照是不太现实的。从图21和图22可以看到，采用混响室中得到的临界辐射干扰场强E_s对受测设备进行辐照，当辐照次数远小于受测设备的独立的辐照方向数时，受测设备不会受到干扰；但将E_s和E_s′的辐照结果对比，可以推测，若辐照次数与受测设备的独立的辐照方向数接近，场强为E_s时敏感元件的最大接收功率应与其临界干扰功率接近。因此，在进行辐射敏感度测试时，与均匀场相比，混响室给出的测试结果相对“苛刻”。

上述辐射敏感度测试方法，基于混响室与均匀场中受测设备敏感元件接收功率等效的思想，结合混响室的全向辐照的电磁环境，解决混响室中受测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，为混响室条件下设备的辐射敏感度测试提供新的思路。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

实施例二

对应于上文实施例一所述的辐射敏感度测试方法，图24示出了本发明实施例二提供的辐射敏感度测试装置的结构框图。为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。

参照图24，该装置包括测量计算模块101、处理模块102和模型计算模块103。测量计算模块101，用于测量混响室中多个搅拌位置下所述受测设备受到干扰的次数和场强的直角分量，并根据所述受测设备受到干扰的次数和场强直角分量，计算干扰概率和所述参数σ。处理模块102，用于根据测试频率和所述受测设备的尺寸计算波数和所述能够包含受测设备的最小球体的半径，并根据所述波数和半径得出所述受测设备的方向性系数最大值。模型计算模块103，用于根据所述参数σ、所述干扰频率和所述方向性系数最大值，结合预设模型得出所述受测设备的临界辐射干扰场强。

可选的，所述测量计算模块101计算参数σ和干扰概率的过程为：

混响室中任意一点场强直角分量的幅值服从瑞利分布，概率分布函数为：

其中，σ²为混响室内场强平方的均值的1/6，设第i个搅拌位置混响室测试区域内一点场强x方向分量为E_xi，则σ的最大似然估计为：

若N个搅拌位置中受测设备受到N_s次干扰，则干扰概率的估计值为：

可选的，所述处理模块102根据所述波数和半径得出所述受测设备的方向性系数最大值的过程为：

所述受测设备的方向性系数D概率分布函数为：

F_D(d)＝1-(1+2d)e^-2d,d>0，

对应的概率密度函数为：

f_D(d)＝4de^-2d,d>0；

将D的最大值的期望作为D的最大值D_max的近似，其表达式为：

其中，N_I为受测设备辐射场的辐射方向、极化方向相互独立的方向个数，k为波数，a为包含受测设备的最小球体的半径，表示取不大于ka的最大整数。

一个实施例中，所述受测设备的临界辐射干扰场强为：

优选的，还包括：验证模块，用于验证所述受测设备的临界辐射干扰场强的准确性。

以八木天线作为所述受测设备，将天线的负载电阻作为敏感元件，选取观测频点；所述验证模块具体用于：

计算天线在观测频点下的三维方向图，记录D_max的值及天线的最敏感方向；

建立混响室条件下天线的仿真模型，根据测试区域内一点的场强计算σ，对天线负载的接收功率进行统计分析，记录概率分布函数为0.5时对应的接收功率W_s，并计算天线的临界辐射干扰场强E_s；

建立均匀场环境下天线的仿真模型，采用场强大小为E_s的平面波对天线的最敏感方向进行辐照，比较此时天线负载的接收功率与W_s之间的大小关系，以对所述受测设备的临界辐射干扰场强的准确性进行判断。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种混响室条件下辐射敏感度测试方法，其特征在于，包括：

测量混响室中多个搅拌位置下受测设备受到干扰的次数和场强的直角分量，并根据所述受测设备受到干扰的次数和场强直角分量，计算干扰概率P和参数σ；

根据测试频率和所述受测设备的尺寸计算波数和包含所述受测设备的最小球体的半径，并根据所述波数和半径得出所述受测设备的方向性系数最大值；

根据所述参数σ、所述干扰概率P和所述方向性系数最大值，结合预设模型得出所述受测设备的临界辐射干扰场强；

计算参数σ和干扰概率P的过程为：

混响室中任意一点场强直角分量的幅值服从瑞利分布，对于x方向，其概率分布函数为：

其中，σ²为混响室内场强平方的均值的1/6，设第i个搅拌位置混响室测试区域内一点场强x方向分量为E_xi，则参数σ的最大似然估计为：

若N个搅拌位置中受测设备受到N_s次干扰，则干扰概率P的估计值为：

所述根据所述波数和半径得出所述受测设备的方向性系数最大值的过程为：

所述受测设备的方向性系数D的概率分布函数为：

F_D(d)＝1-(1+2d)e^-2d,d>0，

对应的概率密度函数为：

f_D(d)＝4de^-2d,d>0；

将所述受测设备的方向性系数最大值的期望作为D_max的估计值，D_max为：

其中，N_I为受测设备作为辐射体时辐射场中相互独立的电磁波模式数，等于设备作为被辐射物体时相互独立的辐照方向个数，k为波数，a为包含受测设备的最小球体的半径，表示取不大于ka的最大整数；

所述受测设备的临界辐射干扰场强为：

2.一种混响室条件下辐射敏感度测试装置，其特征在于，包括：

测量计算模块，用于测量混响室中多个搅拌位置下受测设备受到干扰的次数和场强的直角分量，并根据所述受测设备受到干扰的次数和场强直角分量，计算干扰概率P和参数σ；

处理模块，用于根据测试频率和所述受测设备的尺寸计算波数和包含所述受测设备的最小球体的半径，并根据所述波数和半径得出所述受测设备的方向性系数最大值；

模型计算模块，用于根据所述参数σ、所述干扰概率P和所述方向性系数最大值，结合预设模型得出所述受测设备的临界辐射干扰场强；

所述测量计算模块计算参数σ和干扰概率P的过程为：

混响室中任意一点场强直角分量的幅值服从瑞利分布，以x方向为例，其概率分布函数为：

其中，σ²为混响室内场强平方的均值的1/6，设第i个搅拌位置混响室测试区域内一点场强x方向分量为E_xi，则σ的最大似然估计为：

若N个搅拌位置中受测设备受到N_s次干扰，则干扰概率P的估计值为：

所述处理模块根据所述波数和半径得出所述受测设备的方向性系数最大值的过程为：

所述受测设备的方向性系数D概率分布函数为：

F_D(d)＝1-(1+2d)e^-2d,d>0，

对应的概率密度函数为：

f_D(d)＝4de^-2d,d>0；

将所述受测设备的方向性系数最大值的期望作为D_max的估计值，其表达式为：

其中，N_I为受测设备作为辐射体时辐射场中相互独立的电磁波模式数，根据互易原理，它等于设备作为被辐射物体时相互独立的辐照方向个数，k为波数，a为包含受测设备的最小球体的半径，表示取不大于ka的最大整数；

所述受测设备的临界辐射干扰场强为：