CN114675112A - 无搅拌器混响室 - Google Patents

Abstract

无搅拌器混响室主要包括屏蔽室（1）、第一电容板（2）、第二电容板（3）、天线（4）；屏蔽室（1）内部形状为长方体，有前壁（11）、后壁（12）、第一侧壁（13）、第二侧壁（14）、底面（15）和顶面（16）共六个墙面；混响室工作期间，第一电容板（2）和第二电容板（3）上的等效电容的电容值可以改变。本无搅拌器混响室，可以不使用机械搅拌器也具有搅拌器在混响室的电作用，实现混响室的测试区域的电磁场平均化，提高平均化的频率，增加平均化的模式，同时节省功率损耗，还扩大了混响室的等效长度，降低了混响室的最低工作频率。

Description

无搅拌器混响室

技术领域

本发明涉及电磁兼容测试，尤其是一种无搅拌器混响室。

背景技术

在电磁兼容测试的试验中，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。因此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相对比较低，主要用于大型装置的测量。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，混响室常常成为首选测试环境。

作为一种电磁兼容测量装置，现有混响室包括屏蔽室、室内搅拌器和激励天线。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。室内搅拌器的作用是随机改变屏蔽室的边界位置，相当于随机改变边界短路电壁的位置，进而随机改变谐振模式的谐振波长和场分布，在受试区域实现时间统计平均意义上的电磁场分布的均匀化。

从原理上，搅拌器的作用相当于机械的改变谐振器一个短路电壁的位置，搅拌器的行程，决定了模式谐振波长的变化范围，也决定了电压波节点的变化范围，进而决定了测试区域的范围。搅拌器行程越大，平均化的效果越好，但搅拌器的行程受结构尺寸限制。搅拌器的功率，决定了搅拌器的搅拌频率，决定了受试区域电磁场幅度分布的搅拌平均频率，这个频率越大，平均化的效果越好，但频率大，对搅拌器的驱动功率要求越大，特别是比较大的混响室，所耗费的功率更大。

发明内容

技术问题:本发明提出了无搅拌器混响室，可以不使用机械搅拌器也具有搅拌器在混响室的电作用，实现混响室的测试区域的电磁场平均化，提高平均化的频率，增加平均化的模式，同时节省功率损耗。

技术方案：

本发明的无搅拌器混响室，其特征在于本发明所采用的实施方案是：无搅拌器混响室包括屏蔽室、第一电容板、第二电容板和天线；屏蔽室内部形状为长方体，有前壁、后壁、第一侧壁、第二侧壁、底面和顶面共六个墙面；第一电容板和第二电容板均位于屏蔽室内；第一电容板上的电容网络形成两个等效电容，一个是端接于第一侧壁和第二侧壁之间的第一水平等效电容，另一个是端接于底面和顶面之间的第一垂直等效电容；混响室工作期间，第一水平等效电容和第一垂直等效电容的电容值可以改变；第二电容板上的电容网络形成两个等效电容，一个是端接于第一侧壁和第二侧壁之间的第二水平等效电容；另一个是端接于底面和顶面之间的第二垂直等效电容；混响室工作期间，第二水平等效电容和第二垂直等效电容的电容值可以改变；天线位于屏蔽室内。

第一电容板与前壁平行、与第一侧壁和第二侧壁电连接；第二电容板与后壁平行、与底面和顶面电连接。

第一电容板到前壁的距离可以调整，第一电容板到前壁的距离小于第一电容板到后壁的距离；第二电容板到后壁的距离可以调整，第二电容板到后壁的距离小于第二电容板到前壁的距离。

第一水平等效电容、第一垂直等效电容、第二水平等效电容和第二垂直等效电容的电容值越大，混响室的工作频率越低。

可以根据工作频率的不同，换用不同的第一电容板，这些第一电容板的第一水平等效电容的电容值具有不同的变化范围，这些第一电容板的第一垂直等效电容的电容值具有不同的变化范围；可以根据工作频率的不同，换用不同的第二电容板，这些第二电容板的第二水平等效电容的电容值具有不同的变化范围，这些第二电容板的第二垂直等效电容的电容值具有不同的变化范围。

可以通过电控开关，快速切换第一水平等效电容、第一垂直等效电容、第二水平等效电容和第二垂直等效电容的电容值。

第一电容板的电容可以由变容管提供，通过改变变容管的偏置电压，改变第一水平等效电容和第一垂直等效电容的电容值。

第二电容板的电容可以由变容管提供，通过改变变容管的偏置电压，改变第二水平等效电容和第二垂直等效电容的电容值。

第一电容板和第二电容板可以同时在屏蔽室使用，也可以只使用第一电容板和第二电容板中的其中一个。

在无搅拌器混响室中，屏蔽室构成一个长方体金属谐振腔，前壁和后壁的作用相当于短路，沿前壁到后壁的方向称为纵向。

屏蔽室中第一电容板的作用可以用传输线等效电路说明。在第一电容板的位置，前壁作用等效为一个电感L。根据传输线理论，有

（1）

上式中，ω是工作频率，Z是特性阻抗，V是沿纵向的相速，A是前壁离第一电容板的距离，A小于四分之一纵向波长。A越大，L越大；反之L越大，相当于A也越大。在第一电容板的位置，第一电容板的等效电容C与L并联，形成一个总等效电感L _d。

（2）

设

。当

时，

。

的作用也可以用一个距离第一电容板为A _d的一个短路面等效。由于

，所以

。因此第一电容板相当于增加了屏蔽室纵向的等效长度，使得纵向的等效长度大于屏蔽室纵向的实际长度，因此降低了混响室的最低工作频率。

当

时，

，这样第一电容板的等效电容C与L并联，实际上形成一个总等效电容，此时相当于前壁离第一电容板的距离大于四分之一纵向波长，这样使得屏蔽室纵向的等效长度大于

情况。

对于具有沿第一侧壁到第二侧壁的水平方向电场分量的模式，公式（2）的等效电容C就是第一电容板的第一水平等效电容；对于具有沿底面到顶面的垂直方向电场分量的模式，公式（2）的等效电容C就是第一电容板的第一垂直等效电容。

当第一电容板的第一水平等效电容或第二垂直等效电容发生变化时，根据公式（2），其作用相当于屏蔽室纵向的等效长度发生变化，这个作用与现有混响室中搅拌器的作用一样，但是第一电容板的作用比搅拌器的作用更为多样化。第一水平等效电容、第二垂直等效电容分别作用于水平和垂直两个正交方向的电场分量，如果两个谐振模式分别具有水平和垂直的电场分量，那么对于这两个模式而言，屏蔽室纵向的等效长度可以是不同的；更进一步，如果一个谐振模式同时具有水平和垂直的电场分量，对于这种模式而言，不同场分量对应不同的纵向等效长度。这些不同的纵向等效长度效应，可以带来更多样化的“搅拌”平均效果，这个作用是现有搅拌器所不具有的。

第二电容板的工作原理与第一电容板的工作原理一样。

由于第一水平等效电容、第一垂直等效电容、第二水平等效电容、第二垂直等效电容都可以电控改变，因此其改变速率可以远大于机械搅拌器的搅拌速率。第一电容板和第二电容板的同时工作时，既能够以相同方向移动屏蔽室的两个等效短路面，也能够以相对的方向移动屏蔽室的两个等效短路面，这就增加的平均工作方式。因此第一电容板和第二电容板对测试区域场强的平均化效果更好。

第一电容板和第二电容板是可拆卸式的，可用把第一电容板或者第二电容板从屏蔽室取出，此时混响室也可以工作。在屏蔽室内，沿纵向位置，可以有多个第一电容板或者第二电容板的安装位置。也可以在屏蔽室内不同位置，放多个第一电容板或者第二电容板，此时相当于L的多级放大器，第一电容板或者第二电容板的作用效果更明显。

根据公式（2），第一电容板或者第二电容板的等效电容C越大，此时第一电容板或者第二电容板的增强作用效果也越大。

屏蔽室的第一侧面、第二侧面、顶面和底面有连接装置，一方面使得第一电容板和第二电容板可以安装屏蔽室内，并保证第一电容板的电容网络与第一侧面、第二侧面、顶面和底面的电连接，保证第二电容板的电容网络与第一侧面、第二侧面、顶面和底面的电连接，另一方面保证第一电容板和第二电容板可以拆卸和更换。

有益效果：本发明的有益效果是：所提出的无搅拌器混响室，可以不使用机械搅拌器也具有搅拌器在混响室的电作用，实现混响室的测试区域的电磁场平均化，提高平均化的频率，增加平均化的模式，同时节省功率损耗，还扩大了混响室的等效长度，降低了混响室的最低工作频率。

附图说明

图1是本发明的无搅拌器混响室的示意图；

图2是本发明的无搅拌器混响室的顶视图

图3是本发明的无搅拌器混响室的第一电容板的示意图；

图4是本发明的无搅拌器混响室的第二电容板的示意图；

图中有，屏蔽室1、第一电容板2、第二电容板3、前壁11、后壁12、第一侧壁13、第二侧壁14、底面15、顶面16、电容网络20、电容网络30和天线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。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。

本发明所采用的实施方案是：无搅拌器混响室包括屏蔽室1、第一电容板2、第二电容板3和天线4；屏蔽室1内部形状为长方体，有前壁11、后壁12、第一侧壁13、第二侧壁14、底面15和顶面16共六个墙面；第一电容板2和第二电容板3均位于屏蔽室1内；第一电容板2上的电容网络20形成两个等效电容，一个是端接于第一侧壁13和第二侧壁14之间的第一水平等效电容，另一个是端接于底面15和顶面16之间的第一垂直等效电容；混响室工作期间，第一水平等效电容和第一垂直等效电容的电容值可以改变；第二电容板3上的电容网络30形成两个等效电容，一个是端接于第一侧壁13和第二侧壁14之间的第二水平等效电容；另一个是端接于底面15和顶面16之间的第二垂直等效电容；混响室工作期间，第二水平等效电容和第二垂直等效电容的电容值可以改变；天线4位于屏蔽室1内。

第一电容板2与前壁11平行、与第一侧壁13和第二侧壁14电连接；第二电容板3与后壁12平行、与底面15和顶面16电连接。

第一电容板2到前壁11的距离可以调整，第一电容板2到前壁11的距离小于第一电容板2到后壁12的距离；第二电容板3到后壁12的距离可以调整，第二电容板3到后壁12的距离小于第二电容板3到前壁11的距离。

第一水平等效电容、第一垂直等效电容、第二水平等效电容和第二垂直等效电容的电容值越大，混响室的工作频率越低。

可以根据工作频率的不同，换用不同的第一电容板2，这些第一电容板2的第一水平等效电容的电容值具有不同的变化范围，这些第一电容板2的第一垂直等效电容的电容值具有不同的变化范围；可以根据工作频率的不同，换用不同的第二电容板3，这些第二电容板3的第二水平等效电容的电容值具有不同的变化范围，这些第二电容板3的第二垂直等效电容的电容值具有不同的变化范围。

可以通过电控开关，快速切换第一水平等效电容、第一垂直等效电容、第二水平等效电容和第二垂直等效电容的电容值。

第一电容板2的电容可以由变容管提供，通过改变变容管的偏置电压，改变第一水平等效电容和第一垂直等效电容的电容值。

第二电容板3的电容可以由变容管提供，通过改变变容管的偏置电压，改变第二水平等效电容和第二垂直等效电容的电容值。

第一电容板2和第二电容板3可以同时在屏蔽室1使用，也可以只使用第一电容板2和第二电容板3中的其中一个。

在无搅拌器混响室中，屏蔽室1构成一个长方体金属谐振腔，前壁11和后壁12的作用相当于短路，沿前壁11到后壁11的方向称为纵向。

屏蔽室1中第一电容板2的作用可以用传输线等效电路说明。在第一电容板2的位置，前壁11作用等效为一个电感L。根据传输线理论，有

（1）

上式中，ω是工作频率，Z是特性阻抗，V是沿纵向的相速，A是前壁11离第一电容板2的距离，A小于四分之一纵向波长。A越大，L越大；反之L越大，相当于A也越大。在第一电容板2的位置，第一电容板2的等效电容C与L并联，形成一个总等效电感L _d。

（2）

设

。当

时，

。

的作用也可以用一个距离第一电容板2为A _d的一个短路面等效。由于

，所以

。因此第一电容板2相当于增加了屏蔽室1纵向的等效长度，使得纵向的等效长度大于屏蔽室1纵向的实际长度，因此降低了混响室的最低工作频率。

当

时，

，这样第一电容板2的等效电容C与L并联，实际上形成一个总等效电容，此时相当于前壁11离第一电容板2的距离大于四分之一纵向波长，这样使得屏蔽室1纵向的等效长度大于

情况。

对于具有沿第一侧壁13到第二侧壁14的水平方向电场分量的模式，公式（2）的等效电容C就是第一电容板2的第一水平等效电容；对于具有沿底面15到顶面16的垂直方向电场分量的模式，公式（2）的等效电容C就是第一电容板2的第一垂直等效电容。

当第一电容板2的第一水平等效电容或第二垂直等效电容22发生变化时，根据公式（2），其作用相当于屏蔽室1纵向的等效长度发生变化，这个作用与现有混响室中搅拌器的作用一样，但是第一电容板2的作用比搅拌器的作用更为多样化。第一水平等效电容、第一垂直等效电容分别作用于水平和垂直两个正交方向的电场分量，如果两个谐振模式分别具有水平和垂直的电场分量，那么对于这两个模式而言，屏蔽室1纵向的等效长度可以是不同的；更进一步，如果一个谐振模式同时具有水平和垂直的电场分量，对于这种模式而言，不同场分量对应不同的纵向等效长度。这些不同的纵向等效长度效应，可以带来更多样化的“搅拌”平均效果，这个作用是现有搅拌器所不具有的。

第二电容板3的工作原理与第一电容板2的工作原理一样。

由于第一水平等效电容、第一垂直等效电容、第二水平等效电容、第二垂直等效电容都可以电控改变，因此其改变速率可以远大于机械搅拌器的搅拌速率。第一电容板和第二电容板3的同时工作时，既能够以相同方向移动屏蔽室1的两个等效短路面，也能够以相对的方向移动屏蔽室1的两个等效短路面，这就增加的平均工作方式。因此第一电容板2和第二电容板3对测试区域场强的平均化效果更好。

第一电容板2和第二电容板3是可拆卸式的，可用把第一电容板2或者第二电容板3从屏蔽室1取出，此时混响室也可以工作。在屏蔽室1内，沿纵向位置，可以有多个第一电容板2或者第二电容板3的安装位置。也可以在屏蔽室1内不同位置，放多个第一电容板2或者第二电容板3，此时相当于L的多级放大器，第一电容板2或者第二电容板3的作用效果更明显。

根据公式（2），第一电容板2或者第二电容板3的等效电容C越大，此时第一电容板2或者第二电容板3的增强作用效果也越大。

屏蔽室1的第一侧面13、第二侧面14、顶面16和底面15有连接装置，一方面使得第一电容板2和第二电容板3可以安装屏蔽室1内，并保证第一电容板2的电容网络20与第一侧面13、第二侧面14、顶面16和底面15的电连接，保证第二电容板3的电容网络30与第一侧面13、第二侧面14、顶面16和底面15的电连接，另一方面保证第一电容板2和第二电容板3可以拆卸和更换。

第一电容板2和第二电容板3可以用印刷电路板工艺制成，在基板上焊接多个电容、构成电容网络20和电容网络30。电容散布第一电容板2和第二电容板3的各处，以保证在多种模式时，电场强的位置都有电容。由于第一电容板2和第二电容板3的作用效果主要针对混响室的最低频率附近的几个模式，电容的最高可用频率，一般只需要大于混响室的最低工作频率的三倍，第一电容板2和第二电容板3就会产生显著效果。

第一电容板2和第二电容板3的电容可以是集总参数形式的电容，但工作频率高时、所需的等效电容值可以用金属缝隙等分布参数电容实现。

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，并不用以限制本发明，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。

Claims (9)

1.无搅拌器混响室，其特征在于该装置包括屏蔽室（1）、第一电容板（2）、第二电容板（3）和天线（4）；屏蔽室（1）内部形状为长方体，有前壁（11）、后壁（12）、第一侧壁（13）、第二侧壁（14）、底面（15）和顶面（16）共六个墙面；第一电容板（2）和第二电容板（3）均位于屏蔽室（1）内；第一电容板（2）上的电容网络（20）形成两个等效电容，一个是端接于第一侧壁（13）和第二侧壁（14）之间的第一水平等效电容，另一个是端接于底面（15）和顶面（16）之间的第一垂直等效电容；混响室工作期间，第一水平等效电容和第一垂直等效电容的电容值可以改变；第二电容板（3）上的电容网络（30）形成两个等效电容，一个是端接于第一侧壁（13）和第二侧壁（14）之间的第二水平等效电容；另一个是端接于底面（15）和顶面（16）之间的第二垂直等效电容；混响室工作期间，第二水平等效电容和第二垂直等效电容的电容值可以改变；天线（4）位于屏蔽室（1）内。

2.根据权利要求1所述的无搅拌器混响室，其特征在于第一电容板（2）与前壁（11）平行、与第一侧壁（13）和第二侧壁（14）电连接；第二电容板（3）与后壁（12）平行、与底面（15）和顶面（16）电连接。

3.根据权利要求1所述的无搅拌器混响室，其特征在于第一电容板（2）到前壁（11）的距离可以调整，第一电容板（2）到前壁（11）的距离小于第一电容板（2）到后壁（12）的距离；第二电容板（3）到后壁（12）的距离可以调整，第二电容板（3）到后壁（12）的距离小于第二电容板（3）到前壁（11）的距离。

4.根据权利要求1所述的无搅拌器混响室，其特征在于第一水平等效电容、第一垂直等效电容、第二水平等效电容和第二垂直等效电容的电容值越大，混响室的工作频率越低。

5.根据权利要求1所述的无搅拌器混响室，其特征在于可以根据工作频率的不同，换用不同的第一电容板（2），这些第一电容板（2）的第一水平等效电容的电容值具有不同的变化范围，这些第一电容板（2）的第一垂直等效电容的电容值具有不同的变化范围；可以根据工作频率的不同，换用不同的第二电容板（3），这些第二电容板（3）的第二水平等效电容的电容值具有不同的变化范围，这些第二电容板（3）的第二垂直等效电容的电容值具有不同的变化范围。

6.根据权利要求1所述的无搅拌器混响室，其特征在于可以通过电控开关，快速切换第一水平等效电容、第一垂直等效电容、第二水平等效电容和第二垂直等效电容的电容值。

7.根据权利要求1所述的无搅拌器混响室，其特征在于第一电容板（2）的电容可以由变容管提供，通过改变变容管的偏置电压，改变第一水平等效电容和第一垂直等效电容的电容值。

8.根据权利要求1所述的无搅拌器混响室，其特征在于第二电容板（3）的电容可以由变容管提供，通过改变变容管的偏置电压，改变第二水平等效电容和第二垂直等效电容的电容值。

9.根据权利要求1所述的无搅拌器混响室，其特征在于第一电容板（2）和第二电容板（3）可以同时在屏蔽室（1）使用，也可以只使用第一电容板（2）和第二电容板（3）中的其中一个。

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