CN114583458B - 小型混响室激励天线 - Google Patents

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Abstract

小型混响室激励天线主要包括单极体、反射盘和支撑杆；单极体由导电材料构成，单极体包括一个圆锥体、一个圆盘和导体柱；圆锥体的底部和圆盘相连、构成一个整体；反射盘的反射面的表面导电，其形状是抛物面；圆盘内表面是平面，内表面的圆心位于反射面的焦点。该天线可以利用混响室加强天线的辐射，同时避免搅拌器对天线的不良影响，保持稳定的工作状态；还可以激励起电场任意方向的模式，发射天线在整个测试频段都能够达到最佳的匹配，所激励模式数量多，激励效率高。

Description

小型混响室激励天线
技术领域
本发明涉及电磁兼容测试，尤其是一种小型混响室激励天线。
背景技术
电磁兼容测试目的在于检验受试电气和电子产品或系统（统称为受试件）对外界电磁场的敏感度。试验中，需要让受试件处于一个均匀的电磁场中，同时屏蔽试验装置以免干扰外部环境。电磁兼容测试通常需要在电波暗室或混响室内进行，两者比较，电波暗室的测试效率比较低。随着5G通信、自动驾驶汽车、电子标签、电力载波等大量新技术的应用，很多产品需要进行全面的电磁兼容测试。现有电波暗室的电磁兼容测量重复性比较低，混响室将成为首选测试环境。
作为一种电磁兼容测量装置，混响室包括屏蔽室、搅拌器和激励天线。屏蔽室可以屏蔽试验装置对外界的干扰。为了实现这种屏蔽，屏蔽室的隔离材料是金属。这样屏蔽室即混响室相当于一个金属谐振腔，腔体内电磁场呈现为驻波分布，电磁场均匀性较差，不能满足电磁兼容射频辐射抗扰度的测试要求，因此一般混响室的需要激发多种谐振模式，以保证有足够的多模谐振，使得混响室内的场分布变得较为均匀。同时采用搅拌器随机“搅拌”可动部件的方式，改变边界条件，进而改变谐振模式的场分布，实现时间统计平均意义上的电磁场分布的均匀化。混响室内电磁场分布的均匀性，取决于混响室内能够产生的模式的种类、数量和这些模式之间的相对大小，而这些因素不仅仅与混响室和搅拌器有关，还与激励天线有关。
对于小型混响室，天线占据混响室空间的比例较大，混响室本身对天线的影响相对大型混响室要大得多，需要考虑如何利用这种影响。同样，小型混响室中搅拌器对天线的影响也比大型混响室大得多，而且随着搅拌器的搅动，这种影响还不是稳定的，这种影响有可能导致天线的工作状态不稳定。
发明内容
技术问题:本发明提出了小型混响室激励天线，可利用混响室加强天线的辐射，同时避免搅拌器对天线的不良影响，而且具有稳定的工作状态。
技术方案：本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
小型混响室激励天线，其特征在于小型混响室激励天线包括单极体、反射盘和支撑杆；单极体由导电材料构成，单极体包括一个圆锥体、一个圆盘和导体柱；圆锥体的底部和圆盘相连、构成一个整体，圆锥体顶部的导体柱与天线接头的内导体连接；反射盘的反射面的表面导电，其形状是抛物面；圆盘内表面是平面。
内表面的圆心位于反射面的焦点。
支撑杆由导电材料构成，其连接单极体和反射盘，而且单极体和反射盘仅仅由支撑杆连接。
反射盘的直径大于二分之一最大工作波长。
圆锥体底部直径约为最小工作波长，圆盘的直径约为圆锥体底部直径的两倍。
混响室的侧壁开孔，天线嵌入孔中、安装在混响室的侧壁。
圆锥体顶部的导体柱的直径与反射盘中心空腔的内径之比值，使得由导体柱与中心空腔两者所构成同轴线的阻抗为50欧姆。
不同于普通细直的单极子天线，本天线的单极体不是一个与接地板反射面垂直的直的导体，由于圆锥体和圆盘的作用，本天线不仅仅在反射盘的径向，而且在反射盘的法向都有辐射。由于混响室的体积小，天线这些辐射受混响室的影响比较大。天线安装在混响室的侧壁，此时安装天线的侧壁与天线的反射盘连接，该侧壁也是天线的一个部分，相当于增加了反射盘的面积。
天线的法向辐射主要来源于反射盘及安装天线的侧壁上电流贡献，这些电流的分布受单极体的影响，特别是圆盘的影响。圆盘上电流的辐射、照射到反射面和侧壁上、再次朝法向辐射，进入混响室。由于圆盘上电流沿圆盘的径向流动，因此天线可以辐射各个极化方向的分量，激励起电场任意方向的模式。这样天线所激励模式数量多，在整个测试频段都能够达到最佳的匹配，激励效率高。
天线的径向辐射主要来源于圆锥体侧面上电流和支撑杆上电流贡献.由于圆锥体的斜度，径向辐射也有两个正交方向的极化分量，激励起电场任意方向的模式。这样天线所激励模式数量多，在整个测试频段都能够达到最佳的匹配，激励效率高。与此同时，由于支撑杆给圆盘上的电流提供了到反射盘的通路，在工作频段的低频段，支撑杆上电流对径向辐射的贡献比高频时更突出。另一方面，支撑杆也可以隔绝外界对天线工作状态的影响。在小型混响室中，由于空间小，搅拌器一般离天线较近，容易影响天线的工作状态，使得天线的阻抗不稳定，有了支撑杆，搅拌器对天线的影响就大大减轻。
有益效果：本发明的有益效果是：所提出的小型混响室激励天线，可以利用混响室加强天线的辐射，同时避免搅拌器对天线的不良影响，保持稳定的工作状态；还可以激励起电场任意方向的模式，发射天线在整个测试频段都能够达到最佳的匹配，所激励模式数量多，激励效率高。
附图说明
图1是本发明的小型混响室激励天线的侧剖面示意图；
图2是本发明的小型混响室激励天线的顶视图；
图中有，单极体1、圆锥体10、圆盘11、内表面110、导体柱12、反射盘2、反射面20、中心空腔21、接头3和支撑杆4。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此处描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不能以具体实施例限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1和图2，本发明所采用的实施方案是：
小型混响室激励天线包括单极体1、反射盘2和支撑杆4；单极体1由导电材料构成，单极体1包括一个圆锥体10、一个圆盘11和导体柱12；圆锥体10的底部和圆盘11相连、构成一个整体，圆锥体10顶部的导体柱12与天线接头3的内导体连接；反射盘2的反射面20的表面导电，其形状是抛物面；圆盘11内表面110是平面。
内表面110的圆心位于反射面20的焦点。
支撑杆4由导电材料构成，其连接单极体1和反射盘2，而且单极体1和反射盘2仅仅由支撑杆4连接。
反射盘2的直径大于二分之一最大工作波长。
圆锥体10底部直径大于最小工作波长，圆盘11的直径大于圆锥体10底部直径的两倍。
混响室的侧壁开孔，天线嵌入孔中、安装在混响室的侧壁。
圆锥体10顶部的导体柱12的直径与反射盘中心空腔21的内径之比值，使得由导体柱12与中心空腔21两者所构成同轴线的阻抗为50欧姆。
不同于普通细直的单极子天线，本天线的单极体1不是一个与接地板反射面20垂直的直的导体，由于圆锥体10和圆盘11的作用，本天线不仅仅在反射盘2的径向，而且在反射盘2的法向都有辐射。由于混响室的体积小，天线这些辐射受混响室的影响比较大。天线安装在混响室的侧壁，此时安装天线的侧壁与天线的反射盘2连接，该侧壁也是天线的一个部分，相当于增加了反射盘2的面积。
天线的法向辐射主要来源于反射盘2及安装天线的侧壁上电流贡献，这些电流的分布受单极体1的影响，特别是圆盘11的影响。圆盘11上电流的辐射、照射到反射面20和侧壁上、再次朝法向辐射，进入混响室。由于圆盘11上电流沿圆盘11的径向流动，因此天线可以辐射各个极化方向的分量。
天线的径向辐射主要来源于圆锥体10侧面上电流和支撑杆4上电流贡献.由于圆锥体10的斜度，径向辐射也有两个正交方向的极化分量。与此同时，由于支撑杆4给圆盘11上的电流提供了到反射盘2的通路，在工作频段的低频段，支撑杆4上电流对径向辐射的贡献比高频时更突出。另一方面，支撑杆4也可以隔绝外界对天线工作状态的影响。在小型混响室中，由于空间小，搅拌器一般离天线较近，容易影响天线的工作状态，使得天线的阻抗不稳定，有了支撑杆4，搅拌器对天线的影响就大大减轻。
圆盘11的厚度在满足机械强度要求的前提下，可以很薄，例如1mm。
设计时，圆盘11的中心位置就是圆盘11朝着反射盘2方向的表面中心位置。
天线前面可安装天线罩。
天线安装在混响室的侧壁时，侧壁开孔，开阔大小使得正好把天线的反射盘2嵌入至开孔中，并且保持反射面20的圆周处与安装天线的侧壁平行。
根据以上所述，便可实现本发明。
以上所述仅为本发明的实施例，只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不用以限制本发明，凡在本发明的设计方法和原则之内的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.小型混响室激励天线，其特征在于该天线包括单极体（1）、反射盘（2）和支撑杆（4）；单极体（1）由导电材料构成，单极体（1）包括一个圆锥体（10）、一个圆盘（11）和导体柱（12）；圆锥体（10）的底部和圆盘（11）相连、构成一个整体，圆锥体（10）顶部的导体柱（12）与天线接头（3）的内导体连接；反射盘（2）的反射面（20）的表面导电，其形状是抛物面；圆盘（11）内表面（110）是平面；
支撑杆（4）由导电材料构成，其连接单极体（1）和反射盘（2），而且单极体（1）和反射盘（2）仅仅由支撑杆（4）连接。
2.根据权利要求1所述的小型混响室激励天线，其特征在于内表面（110）的圆心位于反射面（20）的焦点。
3.根据权利要求1所述的小型混响室激励天线，其特征在于反射盘（2）的直径大于二分之一最大工作波长。
4.根据权利要求1所述的小型混响室激励天线，其特征在于圆锥体（10）底部直径大于最小工作波长，圆盘（11）的直径大于圆锥体（10）底部直径的两倍。
5.根据权利要求1所述的小型混响室激励天线，其特征在于混响室的侧壁开孔，天线嵌入孔中、安装在混响室的侧壁。
6.根据权利要求1所述的小型混响室激励天线，其特征在于圆锥体（10）顶部的导体柱（12）的直径与反射盘中心空腔（21）的内径之比值，满足由导体柱（12）与中心空腔（21）两者所构成同轴线的阻抗为50欧姆。
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