EMC电场测量天线校准

1、EMC 电场测量天线校准杜 浩（陕西海泰电子有限责任公司公司电磁兼容事业部）摘 要: 本文对EMC 电场测量天线校准方法进行了深入研究，并结合公司自研的双锥对数周期天线，对军标1m 天线系数进行了摸底校准试验。试验结果显示：自研天线测试结果与ETS-3142B 测试结果呈现较好的一致性。 关键字: 天线系数 三天线法1 概述EMC 电场测量天线校准的基本方法可分为三类：第一类是“标准天线法”，即研制一个标准的电场接收天线，并配上相应的标准测试仪表，且能从它的读数直接推算出场强值，然后将被测天线与此标准天线放在同一个场中进行对比测量，从而对被测天线的天线系数进行校准；第二类是“标准场地法”，即设

2、计、建造一个标准测试场，这个场的场强及其空间分布是可以准确计算的，然后将被测天线放入该标准场中进行测量，对天线系数进行校准；第三类是“三天线法”，即设计、建造一个标准的理想发射场地，在这个场地上对三个被测天线两两组合，共形成三组发、收对，可得到三组测量数据，经过计算就可以分别得到三个天线的天线系数。三天线法是一种利用标准场地测量天线的方法，该方法被美国国家标准所采用。本文将结合该方法对天线系数校准进行讨论。2 天线校准2.1 三天线法校准原理及系统组成本方法适用于距被测件1m 、3m 或10m 的电磁兼容测量天线的天线系数校准。1m 距离是GJB151A-1997和GJB152A-1997中规

3、定的典型测试距离，3m 和10m 是民标电磁兼容测试中的典型测试距离。因此，在进行天线系数校准时根据需求可分别使用1m 、3m 和10m 的测试距离。采用3m 、10m 测试距离测试时，需配置天线升降塔。下面结合军标天线系数校准对三天线法校准原理及系统组成进行论述。 图1 军标天线系数校准原理框图 本校准方法需要三个相同类型的天线，也称作三天线法校准。校准原理如图1，将天线相互对准，确保两天线轴线在同一条直线上，并且极化匹配，两天线间的插入损耗与天线系数之间的关系可用公式1表示：T R 0AF +AF=IL+20lg-20lg Z （1） 式中： AF T 发射天线的天线系数，单位为分贝每米（

4、dB/m）； AF R 接收天线的天线系数，单位为分贝每米（dB/m）； IL从发射天线输入端口到接受天线输出端口的插入损耗，单位为分贝（dB ）； Z 0系统特性阻抗，通常为50； 0波阻抗，单位为欧姆（），自由空间波阻抗为377； 波长，单位为米（m ）。 将常数代入公式1中，可得到公式2：T R (MHzAF +AF=IL+20lgf-32（2）式中：频率，单位为兆赫兹（MHz ）。(MHzf 设三副待测天线分别编号为1、2、3，将它们按照表1所示组合依次组队进行测量。表1 天线校准组合配置表发射天线接收天线插入损耗组1 天线1天线2IL 1组2 天线2天线3IL 2组3 天线3天线1I

5、L 3由2式可以得出公式3：121(MHz232(MHz313(MHzAF +AF=IL+20lgf-32AF +AF=IL+20lgf-32AF +AF=IL+20lgf-32（3） 式中：AF 1天线1的天线系数，单位为分贝每米（dB/m）； AF 2天线2的天线系数，单位为分贝每米（dB/m）； AF 3天线3的天线系数，单位为分贝每米（dB/m）。 以AF 1、AF 2、AF 3为未知数求解方程组（3），就可以得出（4）： 1123(MHz2231(MHz3312(MHz1AF =IL IL IL +10lgf-1621AF =IL IL IL +10lgf-1621AF =IL IL

6、 IL +10lgf-162+（4）通过上述三次测量，根据公式（4）即可计算出三副天线的天线系数。 2.2 校准场地EMC 电场测量天线的校准场地有标准开阔测试场与半电波暗室两种。 a. 标准开阔试验场标准电场是建立在一个场地光滑、平坦、电导率均匀良好和无反射物体的宽阔平台之上的。所有的发射与接收试验均在其上面进行。标准开阔试验场是建立标准电场的必要条件，也是标准天线得以实施准确接收的充分条件。通常，标准开阔试验场要求为椭圆形状，试验场地的地面应为平坦、开阔的并铺设金属反射面的地面，场地附近应无影响测量数据的反射物、机械振动，且无影响校准结果的电磁干扰信号，应符合GB/T6113.1中要求的开

7、阔试验场的场地条件。b 半电波暗室半电波暗室是除了地面（接地平板）之外，其余五面都装有吸波材料的屏蔽室。作为室外开阔测试场地的替代场所，半电波暗室已被国内外标准认可，成为应用广泛的EMC 测试场所。对于半电波暗室，在所有校准频率上，除地面反射外其它的影响可忽略，应符合GB9254中试验场地的要求。 2.3 校准实例下面结合海泰公司自行研发的双锥对数周期天线原理样机，进行天线系数校准摸底试验。校准方法采用2.1节中所描述的三天线法，待测天线分别采用两个自主研发的原理样机和一个ETS 公司的ETS-3142B 。测试布置框图见图1，采用计算机程控信号源与频谱仪，自动获取测试数据并处理，最终获得待测天线的天线系数。本次测试由于暂无标准测试场地，所以选取了一块开阔的、周围反射物尽量少的操场作为测试场地对公司研发的双锥对数周期天线进行了摸底性测试，并在同样测试环境下将自研天线与ETS-3142B 的测试结果进行了对比，见图2。测试结果显示：自研天线与ETS-3142B 的测试结果呈现出较好的一致性。本次摸底试验旨在通过自研天线与ETS-3142B 的对比分析而了解自研天线的电特性，因此测试场地对此影响不大。下一步我们将对自研天线进行改进设计，并依照三天线法在标准测试场上进行校准，获取其可用的天线系数。 f(GHz图2 自研天线的天线系数摸底测试结果3 结束语本