CN111337786B - 一种提高混响室场均匀性的线搅拌器设计方法 - Google Patents

Abstract

一种提高混响室场均匀性的线搅拌器设计方法，本发明属于电磁兼容测试技术领域，公开的一种评价脉冲激励混响室测试区域电场均匀性方法，是通过适量网络分析仪分别采集单个搅拌器位置下测试区域若干个顶点处S21参数，从频域出发，经逆傅里叶变换至时域，再通过时间门技术截取时间段内的时域信号进行处理，通过时间门技术截取源信号在混响室测试区域内的一段信号，计算这段时间门内的电场强度标准偏差，及总标准偏差；最后，将得到的正交方向标准偏差和总标准偏差与国际电工委员会的规定值进行对比。本发明的测量过程简便，速度快，节省测试时间。引入的误差较小，得到的结果更接近真实混响室内测试区域电磁场环境的分布特性。

Description

一种提高混响室场均匀性的线搅拌器设计方法

技术领域

本发明属于电磁兼容测试领域，尤其涉及一种提高混响室场均匀性的搅拌器设计方法。

背景技术

复杂电磁环境效应是当前的一个研究热点和重点。而混响室由于能够提供“全向辐照”的统计均匀、随机极化、各向同性的漫射场电磁环境。在复杂电磁环境效应测试领域占据着非常重要的地位。无论混响室共组于步进模式还是连续模式，其搅拌器在测试过程中负责生成多边界条件，提供足够数量的独立搅拌位置。搅拌器的工作性能将直接影响混响室的性能参数，如场均匀性、场分布规律等。如图1、图2为传统平板搅拌器示意图。四个平板搅拌器1首尾相连，通过线缆2构成Z字型机械搅拌器。

目前，对混响室的研究有很多，对混响室进行优化也有学者在做，但他们多是对混响室尺寸、搅拌器夹角、收发天线位置等参数进行优化，并没有涉及搅拌器形式。都是在平板搅拌器的前提下对其进行优化。在实际测试过程中，由于平板搅拌器的重量大、尺寸大，在转动过程中，其位置精准度并不容易把握。试验过程中，经常发现当驱动电机停止时，搅拌器由于惯性作用还会继续转动一段时间，停下时也会左右摇摆。这是由于传统搅拌器的重量大、惯性大造成的独立搅拌位置精准度不高的问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，解决技术问题，本发明提出一种提高混响室场均匀性的搅拌器设计方法，用于提高混响室测试区域电磁场均匀性和优化电磁场分布规律。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

一种提高混响室场均匀性的搅拌设计方法，其步骤如下：

第一步，计算混响室的最低可用频率，根据混响室腔体尺寸大小，首先计算谐振腔的谐振频率：

单位为MHz；

其中：l,w,h为混响室的长，宽，高；

m,n,p分别为0或整数。

将混响室尺寸带入(1)式，计算出腔室谐振频率。混响室的最低可用频率(LUF)至少应是谐振腔谐振频率的3-4倍，从而得到混响室的最低可用频率。

第二步，计算线型搅拌器尺寸

线型搅拌器的尺寸要与混响室的最低可用频率相匹配，为其对应波长的相应倍数。线与线的间隔为其外尺寸与线缆数量的商。搅拌器尺寸以及线缆间隔尺寸可用遗传算法进行优化，以得到最优解。该优化过程不属于本发明内容，不再赘述。

第三步，计算线搅拌器条件下测试区域场均匀性。按照IEC61000-4-21中给出的计算方法，得出测试区域8个顶点处的电磁场均匀性。

第四步，与标准中给出的场均匀性限值对比。若低于标准限值，则说明该搅拌器满足要求。若高于均匀性限值，则说明该搅拌器不满足测试要求，需要重新对其进行优化，并重复第三步，直至满足测试要求为止。

一种提高混响室场均匀性的搅拌器设计方法，其特征是：所述线缆与搅拌器中轴线设置为平行，或设置为线缆与中轴线不平行；Z字型搅拌器的夹角，采用遗传算法进行优化处理。

由于采用上述技术方案，本发明的优越性如下：

本发明的一种提高混响室场均匀性的线搅拌器设计方法，能够将传统平板式机械搅拌器简化为线型搅拌器，在保证搅拌器功能的前提下，最大限度减少机械搅拌器重量，提高搅拌器转轴的转动精度。由于搅拌器由平板型变为线型，重量大幅度降低，降低转动发动机负荷，提高了转动精度。同时，转动角度分辨率也更高，可为混响室提供更多的独立搅拌位置，提高测试区域均匀性以及电磁场分布规律。本发明在仿真过程中线搅拌器可提供比平板搅拌器更均匀的电磁环境，也就是说其场均匀性更好，能够提高其位置精准度；对混响室测试的理论是一个有效补充，并且具有非常广阔的应用前景。具体的优越性如下：

(1)在保证搅拌器功能的前提下，最大限度减少机械搅拌器重量，提高搅拌器转轴的转动精度。

(2)线搅拌器可提供比平板搅拌器更均匀的电磁环境，其场均匀性更好。

附图说明

图1传统平板搅拌器示意图。

图2传统平板搅拌器示意图。

图3线搅拌器示意图。

图4线搅拌器示意图。

图5两种不同搅拌器场均匀性。

图6为混响室场均匀性的搅拌设计流程图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明的技术方案，以下内容将结合附图对本发明的实施方式作进一步描述。

如图6所示，一种提高混响室场均匀性的搅拌设计方法，其步骤如下：

第一步，计算混响室的最低可用频率，根据混响室腔体尺寸大小，首先计算谐振腔的谐振频率：

单位为MHz；其中：l,w,h为混响室的长，宽，高；m,n,p分别为0或整数。将混响室尺寸带入(1)式，计算出腔室谐振频率。混响室的最低可用频率(LUF)至少应是谐振腔谐振频率的3-4倍，从而得到混响室的最低可用频率。

第二步，计算线型搅拌器尺寸

线型搅拌器的尺寸要与混响室的最低可用频率相匹配，为其对应波长的相应倍数。线与线的间隔为其外尺寸与线缆数量的商。搅拌器尺寸以及线缆间隔尺寸可用遗传算法进行优化，以得到最优解。该优化过程不属于本发明内容，不再赘述。

第三步，计算线搅拌器条件下测试区域场均匀性。按照IEC61000-4-21中给出的计算方法，得出测试区域8个顶点处的电磁场均匀性。

第四步，与标准中给出的场均匀性限值对比。若低于标准限值，则说明该搅拌器满足要求。若高于均匀性限值，则说明该搅拌器不满足测试要求，需要重新对其进行优化，并重复第三步，直至满足测试要求为止。

本发明的图3、图4为线搅拌器，用线缆代替平板，构成Z字型线搅拌器。

图5为两种不同形式搅拌器在步进模式条件下得到的测试区域场均匀性偏差，测试频率为200MHz。由图5可以看出，无论是传统平板搅拌器还是线型搅拌器，其提供的测试区域场均匀性都低于IEC61000-4-21中规定的3dB限值。对比两种搅拌器，若以IEC标准中给出的最大值计算，线搅拌器提供的场均匀性总体上是优于线搅拌器的均匀性的。再计算测试区域8个顶点处平均值的标准偏差，同样是线搅拌器提供的场均匀性优于平板搅拌器。

需要说明的是，本发明给出的例子是线缆与搅拌器中轴线平行，在实际操作中，也可与中轴线不平行。Z字型搅拌器的夹角，可采用遗传算法进行优化。

Claims (1)

1.一种提高混响室场均匀性的搅拌器设计方法，其步骤如下：

第一步，计算混响室的最低可用频率，根据混响室腔体尺寸大小，首先计算谐振腔的谐振频率：

单位为MHz；其中：l,w,h为混响室的长，宽，高；m,n,p分别为0或整数；

将混响室尺寸带入(1)式，计算出腔室谐振频率；混响室的最低可用频率(LUF)至少应是谐振腔谐振频率的3-4倍，从而得到混响室的最低可用频率；其特征是：

第二步，计算线型搅拌器的尺寸，线型搅拌器的尺寸要与混响室的最低可用频率相匹配，为其对应波长的相应倍数；线与线的间隔为其外尺寸与线缆数量的商；搅拌器尺寸以及线缆间隔尺寸用遗传算法进行优化；

第三步，计算线搅拌器条件下测试区域场均匀性，按照IEC61000-4-21中给出的计算方法，得出测试区域8个顶点处的电磁场均匀性；

第四步，与标准中给出的场均匀性限值对比，若低于标准限值，则说明该搅拌器满足要求；若高于均匀性限值，则说明该搅拌器不满足测试要求，需要重新对其进行优化，并重复第三步，直至满足测试要求为止；

所述线缆与搅拌器中轴线设置为平行，或设置为线缆与中轴线不平行；Z字型搅拌器的夹角，采用遗传算法进行优化处理。

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