用於電磁兼容試驗的輻射發射測量天線的現場校準方法
2023-06-05 06:00:36
用於電磁兼容試驗的輻射發射測量天線的現場校準方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於電磁兼容試驗的輻射發射測量天線的現場校準方法，包括如下步驟：測量得到參考天線的天線係數；測量得到電磁波信號的功率的第一標準值；測量得到電磁波信號的功率的第一測量值；計算第一標準值與第一測量值的差值得到參考天線與傳遞天線之間的插入損耗；測量得到電磁波信號的功率的第二標準值；測量得到電磁波信號的功率的第二測量值；計算第二標準值與第二測量值的差值得到待校準天線與傳遞天線之間的插入損耗；由參考天線的天線係數、參考天線與傳遞天線之間的插入損耗、以及待校準天線與傳遞天線之間的插入損耗計算得到待校準天線的天線係數。所述現場校準方法適用於30MHz-1GHz頻段的輻射發射測量天線的校準。
【專利說明】用於電磁兼容試驗的輻射發射測量天線的現場校準方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及天線的校準【技術領域】，特別涉及一種用於電磁兼容試驗的輻射發射測量天線的現場校準方法。
【背景技術】
[0002]電磁兼容試驗中，用於測量電磁波輻射發射的天線稱為輻射發射測量天線。應用中，通常用輻射發射測量天線測量待測電磁波產生的電磁場(即待測電磁場)的場強值。其測量原理是:電磁兼容試驗中，輻射發射測量天線感測到待測電磁場後會產生感應電流，該感應電流在天線埠轉換為感應電壓，即輻射發射測量天線的輸出電壓，由輻射發射測量天線的輸出電壓即可間接得到待測電磁場的場強值。
[0003]用於表徵輻射發射測量天線的輸出電壓與待測電磁場的場強值的關係的物理量稱為天線係數。天線係數是衡量一個輻射發射測量天線性能優劣的重要指標之一。對輻射發射測量天線進行校準就是要測量其天線係數。
[0004]電磁兼容試驗中，對於30MHz-lGHz頻段，常用的輻射發射測量天線包括雙錐天線和雙脊喇叭天線兩種類型。現有技術中，輻射發射測量天線的校準方法主要有雙天線法和
二天線法。
[0005]採用雙天線法校準輻射發射測量天線時，需要兩個完全相同的天線，其中一個為待校準天線，這在實踐中很難實現。因此，雙天線法在實際應用中使用的很少。
[0006]現有技術中，最常用的輻射發射測量天線的校準方法是三天線法。採用三天線法校準輻射發射測量天線時，包括待校準天線在內，需要三個類型一致的天線，即需要三個雙錐天線或者三個雙脊喇叭天線。但是，一般的電磁兼容試驗室僅有一個雙錐天線和一個雙脊喇叭天線。因此，輻射發射測量天線無法在一般的電磁兼容試驗室內進行現場校準。在這種情況下，通常需要將輻射發射測量天線送到具備校準資質的專門的校準試驗室，然後在校準試驗室內利用三天線法進行校準。但是，將輻射發射測量天線送到校準試驗室進行校準的過程中經常會遇到以下問題:
[0007](I)輻射發射測量天線(即雙錐天線和雙脊喇叭天線)的尺寸較大，其最大尺寸大於lm，不方便包裝和運輸，並且運輸過程中的震動還可能導致輻射發射測量天線的結構發生變化，從而影響校準的準確性；
[0008](2)校準需要的時間較長，一般為二周，甚至更長，並且在校準期間，電磁兼容試驗無法正常進行；
[0009](3)電磁兼容試驗室與校準試驗室的電磁環境往往存在差異，這可能導致在校準試驗室中校準得到的天線係數與待測天線在電磁兼容試驗室中的實際天線係數之間存在偏差，從而導致校準的準確性降低。
【發明內容】
[0010]本發明的目的是針對現有技術的上述缺陷，提供一種用於電磁兼容試驗的輻射發射測量天線的現場校準方法。
[0011]本發明提供的用於電磁兼容試驗的輻射發射測量天線的現場校準方法包括如下步驟:
[0012]在校準試驗室內，利用現有技術的校準方法測量得到參考天線的天線係數；
[0013]在校準試驗室內，通過直通連接器將第一衰減器與第二衰減器電連接；
[0014]在校準試驗室內，通過信號源產生電磁波信號，並通過頻譜儀測量得到電磁波信號的功率的第一標準值；
[0015]在校準試驗室內，通過同軸電纜將參考天線與第一衰減器電連接，且通過同軸電纜將傳遞天線與第二衰減器電連接；
[0016]在校準試驗室內，通過信號源產生電磁波信號，且信號源的輸出功率與其測量所述第一標準值時的輸出功率相同，通過頻譜儀測量得到電磁波信號的功率的第一測量值；
[0017]計算電磁波信號的功率的所述第一標準值與其所述第一測量值的差值得到參考天線與傳遞天線之間的插入損耗；
[0018]在電磁兼容實驗室內，通過直通連接器將第一衰減器與第二衰減器電連接；
[0019]在電磁兼容實驗室內，通過信號源產生電磁波信號，並通過頻譜儀測量得到電磁波信號的功率的第二標準值；
[0020]在電磁兼容實驗室內，將待校準天線通過同軸電纜與第一衰減器電連接，且將傳遞天線通過同軸電纜與第二衰減器電連接；
[0021]在電磁兼容實驗室內，通過信號源產生電磁波信號，且信號源的輸出功率與其在測量所述第二標準值時的輸出功率相同，並通過頻譜儀測量得到電磁波信號的功率的第二測量值；
[0022]計算電磁波信號的功率的所述第二標準值與所述第二測量值的差值得到待校準天線與傳遞天線之間的插入損耗；
[0023]由參考天線的天線係數、參考天線與傳遞天線之間的插入損耗、以及待校準天線與傳遞天線之間的插入損耗計算得到待校準天線的天線係數。
[0024]優選地，所述步驟「在校準試驗室內，利用現有技術的校準方法測量得到參考天線的天線係數」為:在校準試驗室內，利用現有技術的三天線法測量得到參考天線的天線係數。
[0025]優選地，參考天線與傳遞天線之間的插入損耗的計算公式為:
[0026]IL0 = Pch1-Ph
[0027]其中，ILtl為參考天線與傳遞天線之間的插入損耗為電磁波信號的功率的第一標準值；Ρη為電磁波信號的功率的第一測量值。
[0028]優選地，待校準天線與傳遞天線之間的插入損耗的計算公式為:
[0029]IL1 = Uh
[0030]其中，IL1為待校準天線與傳遞天線之間的插入損耗Pch2為電磁波信號的功率的第二標準值Th為電磁波信號的功率的第二測量值。
[0031]優選地，待校準天線的天線係數的計算公式為:
[0032]AF1 = AF0+1L1-1 L0
[0033]其中，AF1為待校準天線的天線係數AFtl為參考天線的天線係數。[0034]本發明具有如下有益效果:
[0035](I)本發明的現場校準方法不需要將尺寸較大的輻射發射測量天線例如雙錐天線和雙脊喇叭天線運輸到專門的校準試驗室，在電磁兼容實驗室現場即可實現對其校準，並且能夠避免運輸過程中的震動導致輻射發射測量天線的結構發生變化，從而提高校準的準確性；
[0036](2)本發明的現場校準方法需要的校準時間較短，並且在校準期間，電磁兼容試驗可以正常進行；
[0037](3)本發明的現場校準方法能夠避免電磁兼容試驗室與校準試驗室的電磁環境的差異對校準的影響，從而保證校準的準確性；
[0038](4)本發明的現場校準方法適用於30MHz-lGHz頻段的輻射發射測量天線的校準。【專利附圖】
【附圖說明】
[0039]圖1為本發明實施例提供的用於電磁兼容試驗的輻射發射測量天線的現場校準方法採用的校準裝置的示意圖之一；
[0040]圖2為本發明實施例提供的用於電磁兼容試驗的輻射發射測量天線的現場校準方法採用的校準裝置的示意圖之二；
[0041]圖3為本發明實施例提供的用於電磁兼容試驗的輻射發射測量天線的現場校準方法採用的校準裝置的示意圖之三。
【具體實施方式】
[0042]下面結合附圖及實施例對本發明的
【發明內容】
作進一步的描述。
[0043]如圖1、圖2和圖3所示，本實施例提供的用於電磁兼容試驗的輻射發射測量天線的現場校準方法採用的校準裝置包括信號源1、第一衰減器2、參考天線3、傳遞天線4、第二衰減器5、頻譜儀6、金屬地板7和直通連接器8。
[0044]信號源I通過同軸電纜與第一衰減器2電連接。第二衰減器5通過同軸電纜與頻譜儀6電連接。信號源I用於產生電磁波信號。第一衰減器2和第二衰減器5用於消除駐波信號的影響，從而改善所述校準裝置的匹配特性。頻譜儀6用於測量電磁波信號的功率。
[0045]本實施例提供的用於電磁兼容試驗的輻射發射測量天線的現場校準方法包括如下步驟:
[0046]S1:在校準試驗室內，利用現有技術的校準方法例如三天線法測量得到參考天線3的天線係數AFtl ；
[0047]S2:在校準試驗室內，通過直通連接器8將第一衰減器2與第二衰減器5電連接，如圖1所示；
[0048]S3:在校準試驗室內，利用上述步驟S2的校準裝置，通過信號源I產生電磁波信號，並通過頻譜儀6測量得到電磁波信號的功率的第一標準值Pch1，其單位為dBm ;在該步驟中，信號源I的輸出功率例如為IOdBm ；
[0049]S4:在校準試驗室內，通過同軸電纜將參考天線3與第一衰減器2電連接，且通過同軸電纜將傳遞天線4與第二衰減器5電連接；信號源1、第一衰減器2、參考天線3、傳遞天線4、第二衰減器5和頻譜儀6都設置於金屬地板7的上方，且信號源1、第一衰減器2、參考天線3、傳遞天線4、第二衰減器5和頻譜儀6都位於與金屬地板7平行的同一條直線上，即信號源1、第一衰減器2、參考天線3、傳遞天線4、第二衰減器5和頻譜儀6與金屬地板7的聞度都相等，如圖2所不；
[0050]S5:在校準試驗室內，利用上述步驟S4的校準裝置，通過信號源I產生電磁波信號，且信號源I的輸出功率與其在上述步驟S3測量第一標準值Pch1時的輸出功率相同，通過頻譜儀6測量得到電磁波信號的功率的第一測量值Pw，其單位為dBm ;在該步驟中，例如信號源I的輸出功率為IOdBm ；
[0051]S6:計算電磁波信號的功率的第一標準值Pch1與其第一測量值Pw的差值得到參考天線3與傳遞天線4之間的插入損耗ILtl ；
[0052]參考天線3與傳遞天線4之間的插入損耗ILtl的計算公式為:
[0053]IL0 = P0^1-Pn 公式(1)
[0054]公式⑴中，ILtl為參考天線3與傳遞天線4之間的插入損耗^ch1為電磁波信號的功率的第一標準值Th為電磁波信號的功率的第一測量值；
[0055]S7:在電磁兼容實驗室內，通過直通連接器8將第一衰減器2與第二衰減器5電連接，如圖1所示；
[0056]S8:在電磁兼容實驗室內，利用上述步驟S7的校準裝置，通過信號源I產生電磁波信號，並通過頻譜儀6測量得到電磁波信號的功率的第二標準值Pch2，其單位為dBm ；
[0057]S9:在電磁兼容實驗室內，將待校準天線9通過同軸電纜與第一衰減器2電連接，且將傳遞天線4通過同軸電纜與第二衰減器5電連接；信號源1、第一衰減器2、待校準天線9、傳遞天線4、第二衰減器5和頻譜儀6都設置於金屬地板7的上方，且信號源1、第一衰減器2、待校準天線9、傳遞天線4、第二衰減器5和頻譜儀6都位於與金屬地板7平行的同一條直線上，即信號源1、第一衰減器2、參考天線3、傳遞天線4、第二衰減器5和頻譜儀6與金屬地板7的聞度都相等，如圖3所不；
[0058]SlO:在電磁兼容實驗室內，利用上述步驟S9的校準裝置，通過信號源I產生電磁波信號，且信號源I的輸出功率與其在上述步驟S8測量第二標準值匕_2時的輸出功率相同，並通過頻譜儀6測量得到電磁波信號的功率的第二測量值P"，其單位為dBm ；
[0059]Sll:計算電磁波信號的功率的第二標準值Pch2與第二測量值P"的差值得到待校準天線9與傳遞天線4之間的插入損耗IL1 ；
[0060]待校準天線9與傳遞天線4之間的插入損耗IL1的計算公式為:
[0061]IL1 = Po—2-Ph 公式(2)
[0062]公式⑵中，IL1為待校準天線9與傳遞天線4之間的插入損耗為電磁波信號的功率的第二標準值Th為電磁波信號的功率的第二測量值；
[0063]S12:由參考天線3的天線係數AFtl、參考天線3與傳遞天線4之間的插入損耗IU、以及待校準天線9與傳遞天線4之間的插入損耗IL1計算得到待校準天線9的天線係數AF1 ；
[0064]待校準天線9的天線係數AF1的計算公式為:
[0065]AF1 = AFq+ILj-1Lq 公式⑶；
[0066]公式(3)中，AF1為待校準天線9的天線係數AFtl為參考天線3的天線係數JL1為待校準天線9與傳遞天線4之間的插入損耗；IU為參考天線3與傳遞天線4之間的插入損耗。
[0067]需要說明的是，上述步驟S12得到是待校準天線9在一個頻率點的天線係數，重複上述步驟S1-S12即可得到待校準天線9的整個工作頻段的天線係數。
[0068]本實施例的現場校準方法適用於雙錐天線在30-200MHZ頻段的校準，且適用於雙脊喇叭天線在200MHz-lGHz頻段的校準。
[0069]顯然，本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而並非是對本發明的實施方式的限定，對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動，這裡無法對所有的實施方式予以窮舉，凡是屬於本發明的技術方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明的保護範圍之列。
【權利要求】
1.用於電磁兼容試驗的輻射發射測量天線的現場校準方法，其特徵在於，該現場校準方法包括如下步驟: 在校準試驗室內，利用現有技術的校準方法測量得到參考天線(3)的天線係數； 在校準試驗室內，通過直通連接器(8)將第一衰減器(2)與第二衰減器(5)電連接；在校準試驗室內，通過信號源(I)產生電磁波信號，並通過頻譜儀(6)測量得到電磁波信號的功率的第一標準值； 在校準試驗室內，通過同軸電纜將參考天線(3)與第一衰減器(2)電連接，且通過同軸電纜將傳遞天線(4)與第二衰減器(5)電連接； 在校準試驗室內，通過信號源(I)產生電磁波信號，且信號源(I)的輸出功率與其測量所述第一標準值時的輸出功率相同，通過頻譜儀(6)測量得到電磁波信號的功率的第一測量值; 計算電磁波信號的功率的所述第一標準值與其所述第一測量值的差值得到參考天線(3)與傳遞天線(4)之間的插入損耗； 在電磁兼容實驗室內，通過直通連接器(8)將第一衰減器(2)與第二衰減器(5)電連接; 在電磁兼容實驗室內，通過信號源(I)產生電磁波信號，並通過頻譜儀(6)測量得到電磁波信號的功率的第二標準值； 在電磁兼容實驗室內，將待校準天線(9)通過同軸電纜與第一衰減器(2)電連接，且將傳遞天線(4)通過同軸電纜與第二衰減器(5)電連接； 在電磁兼容實驗室內，通過信號源(I)產生電磁波信號，且信號源(I)的輸出功率與其在測量所述第二標準值時的輸出功率相同，並通過頻譜儀(6)測量得到電磁波信號的功率的第二測量值； 計算電磁波信號的功率的所述第二標準值與所述第二測量值的差值得到待校準天線(9)與傳遞天線(4)之間的插入損耗； 由參考天線⑶的天線係數、參考天線⑶與傳遞天線⑷之間的插入損耗、以及待校準天線(9)與傳遞天線(4)之間的插入損耗計算得到待校準天線(9)的天線係數。
2.根據權利要求1所述的用於電磁兼容試驗的輻射發射測量天線的現場校準方法，其特徵在於，所述步驟「在校準試驗室內，利用現有技術的校準方法測量得到參考天線(3)的天線係數」為:在校準試驗室內，利用現有技術的三天線法測量得到參考天線(3)的天線係數。
3.根據權利要求1所述的用於電磁兼容試驗的輻射發射測量天線的現場校準方法，其特徵在於，參考天線(3)與傳遞天線(4)之間的插入損耗的計算公式為:
IL0 = Pch1-Ph 其中，ILtl為參考天線(3)與傳遞天線(4)之間的插入損耗；Pch1為電磁波信號的功率的第一標準值Th為電磁波信號的功率的第一測量值。
4.根據權利要求1所述的用於電磁兼容試驗的輻射發射測量天線的現場校準方法，其特徵在於，待校準天線(9)與傳遞天線(4)之間的插入損耗的計算公式為:
IL1 = Pch2-Ph 其中，IL1為待校準天線(9)與傳遞天線(4)之間的插入損耗為電磁波信號的功率的第二標準值Th2為電磁波信號的功率的第二測量值。
5.根據權利要求1所述的用於電磁兼容試驗的輻射發射測量天線的現場校準方法，其特徵在於，待校準天線(9)的天線係數的計算公式為:
AF1 = AFc^IL1-1Ltl 其中，AF1為待校準 線(9)的天線係數;AFtl為參考天線(3)的天線係數。
【文檔編號】G01R35/00GK103605102SQ201310618504
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月28日 優先權日:2013年11月28日
【發明者】吳紅森, 袁巖興, 劉星汛, 馮英強, 黃建領 申請人:北京無線電計量測試研究所