混響室的製作方法

2023-06-12 17:10:21

專利名稱：混響室的製作方法
混響室
本發明的目的是可用於電磁測試領域中的混響室的部件。
在電磁測試領域、尤其電磁兼容性領域還有抗電磁衝擊領域中，已知使設備經受電磁激勵並測量它們的性能。在某些情況下，還提供測量設備所接收到的電磁波的衍射特性。
關於這一點，尤其才艮據文獻EP-B1-1141733，知道一種電磁測試室。這樣的室包括一般是金屬的反射壁。在這些壁之內設置待測試的對象。在本發明中，待測試的對象可以是衛星、甚至是飛行器，因此該室的尺度是幾米量級的高度和寬度以及至少約十米的長度。如有需要，室可以更小，為該尺度的五分之一的量級，甚至還要小，或者更大。
天線穿入該室中並且該天線在室的外部連接到高頻信號發生器。在這
樣饋送的情況下，天線產生無線電波，其根據該室的;d所固有的腔諧振
模式(mode de cavi")在室中傳播並非常迅速地建立為靜態場。因此放置在室中的對象經受該電磁感應。針對激勵信號的各個頻率值，可以測量被測試對象的性能。因此可以繪製該對象的工作隨頻率的敏感性。
起初觀察到對象似乎在一些頻率值呈現較好的抗衝擊性，而在其它頻率上表現較弱。
在實踐中，所觀察到的健壯性往往A^假的。其在很大程度上不是真實發生的表示而是測量的結果。事實上，對於一些頻率值而言，在該室中建立的諧振腔的模式在放置對象處51起激勵節點。這產生該對象對這些激勵不敏感的假象。為了解決此問題，考慮兩個解決方案
在第一解決方案中，考慮將所述室製造得非常大。事實上，室越大，在低頻時就越可能在其中產生大量的腔諧振穩態模式，從而在對象處引起有效的電磁激勵。通過提高頻率，由于波長變短所以腔諧椒漠式可以更容易地建立。然而這樣的解決方案的缺點;1待測試對象經受的激勵功率隨該室的體積而變化。室的體積越大，待測試對象處的可用能量就越小。因此要在該室的尺寸和激勵功率之間找到折衷。激勵功率可變得受限。
另一個解決方案(尤其在上述文獻中所描述的)或者通過4吏室的壁的取向和位置是可動的(通過使用撓性壁)或者通過使用金屬攪動器來提供事實上對該室的尺度的改變。
在本發明中，特別地通過統計測量了解到所觀察到的對某些電磁衝擊的耐受性根據所用的室的尺度和天線呈現出從一個室到另一個室的值的較大離散。在本發明中，最終可以測定如上述文獻所述由使用攪動器引起壁的幾何改變不一定導致足夠有效地增加激勵情況的多樣性程度，除非使用極大尺度的攪動器，而這大大地減少了室中的可用空間。
在本發明中，認為室中的天線具有輻射的主方向。為了進一步增加可用的腔諧椒漠式的多樣性，計劃改變室中的天線的輻射的主方向，也就是說相對於其中安裝天線的參照系統。在一個解決方案中，天線在攪動器之
外。在這種情況下如果需要，天線可以通過屏蔽與對象分隔或者被定向為主瓣朝向與該屏蔽的方向相反的方向，以^吏得天線的輻射的主方向優選不
能夠直接衝擊對象。想法是在波到i^f象之前獲得至少一定數量的反射。通過這樣操作，在依靠相對簡單構造的室的同時，獲得了最大多樣性的激勵模式的結果。
因此本發明的目的是混響室，在其內部包括無線電天線、反射壁以及在測試中經受無線電輻射的對象的支撐物，其特徵在於所述混響室包括位於所述混響室中的攪動器和用於改變混響室中的天線的輻射的主方向的取向的馬達裝置。
通過閱讀後面的描述和查對其附圖將更好地理解本發明，所述附圖僅作參考而絕非限制本發明。在附圖中
-圖l是才艮據本發明的混響室的示意-圖2是根據本發明的天線和輻射攪動器的優選實施例；
-圖3《_攪動器的實施例的變型。


圖1示出根據本發明的混響室1。該混響室1包括如2-7的壁，其優選;U1射壁，例如全部由敷金屬、尤其如8-IO的金屬板所覆蓋。室l優選地在其所有表面上是封閉的。由於壁2-7用於>^射波，所以有可能與其實現敷金屬不如在其中提供折射率梯度，以便獲得相同級別的效果。室1還包括用於支持經受輻射測試的對象12的支撐物11。對象12可以是任何對象，但最好是電子類對象。例如其可以是衛星、飛機*板、微型計算機機箱或任何其它裝置。此外對象12經由通信和供電總線13連接到測試操縱設備14。該設備14在原理上包括微處理器15，微處理器15通過總線16連接到包括測試程序18的程序存儲器17;用於記錄測量結果或包含測量參數的數據存儲器19;以及與對象12進行通信的接口 20。
室1還包括在此由喇叭形天線所表示的無線電天線21。天線21例如通過也連接到接口 20的功率和控制總線22由測試設備14供電。可將被這樣控制的無線電發射器物理上放置在室1之中或之外。
根據本發明，在示例中天線21具有輻射的主方向23。在這種情況下，室1具有用於改變混響室1中的天線21的輻射的所述主方向23的取向的裝置。例如，用於改變主方向23的取向的裝置包括用於改變取向23在相對於所述室1的壁標出的平面XOY中的方位角的第一馬達24。優選地，該改變裝置還包括也由設備14控制的用於改變輻射的主方向23針對仰角(site)的取向的第二馬達25。如有需要，可沿喇叭形天線三個軸OX、OY以及OZ中的每個提供喇p八形天線21的位置的平移運動。
為了完善電磁場分布的多樣性，室1還包括在此由兩個反射葉片(ailette) 27和28示意地表示的攪動器26。通過由控制總線30連接到接口 20的馬達29來在取向上控制葉片27和28的位置，因此也在取向上控制攪動器26的位置。優選地，馬達24、 25以及29是步進式馬達並且允許使其驅動的對象處於室的內部空間中的固定位置。在實踐上，將攪動器26放置在對象12的上方，因此放置在支撐物的上方。在攪動器26和對象12之間存在間隔。然而攪動器16可以側向偏離對象12的中垂線。攪動器26優選懸掛在室1的頂2上。
優選地，要避免天線21不與混響室的壁6和4相互作用而使用天線21的主方向23直接輻射對象12。可能有多個解決方案。優選地，將天線21放置在對象12和^Jt壁(此處例如為壁6)之間的中間位置。在這種情況下，輻射的主方向23整體而言朝向壁6。使用馬達24和25避免天線21產生的場直接到達對象12。根據需要，在天線21和對象12之間插入金屬屏蔽31。
在本發明中，攪動器26被放置在混響室中使得攪動器26接收由受到附加>^射的壁6所反射的輻射的顯著的部分，所述附加反射的方向隨該攪動器26的位置的取向而變化。
通過這種操作，按統計學觀點，可以發現減少了接收器觀察到的場的平均值的離散。
在實踐方面，攪動器26是尺寸較大的對象。例如，其垂直延伸可以是沿Z軸測量的室1的高度的一半的量級。因為攪動器26大部分時間帶動旋轉，所以其直徑可以是室1的寬度或長度尺度中較小者的75%的 量級。例如，在尺度為寬2米長3米高2米的室中，攪動器可以具有1.50 米的直徑和1米的高度。在任何情況下，攪動器的有^tA度(例如其高度 或直徑)大於混響室的尺度(即其高度、寬度或長度)之一的20 % 。
這樣操作時，為了引絲室l中建立的腔諧滅式的多樣性，不需要 移動對象12,如果對象12的尺寸較大(尤其如果對象12是衛星)則將 其移動可能是相對困難的。與之相對，可以只在取向上移動喇叭形天線 21(這是簡單的)同時繼續旋轉攪動器26。因此實現位置的攪動(brassage de position )。
在圖2所示的一個優選變型中，天線21被各向同性的天線32替代， 此外天線32位於形成攪動器的約束筒33之內。筒33例如是金屬材料的， 其優選^Jtt電磁波。例如，天線32由室2的底5支持，而包圍天線32 的攪動器33懸掛在頂2上。在這種情況下，支撐物11被移開。或者天線 32和攪動器33是懸掛的整體。圖2沒有示出天線位於約束筒中，而在實
踐中天線^bv約束筒中。
筒33上穿有如34的孔。每個孔都構成天線的輻射方向。當攪動器 33繞著由馬達29承載的攪動器33的軸沿著箭頭35自旋時，每個孔的輻 射方向都被改變。所述孔可以是圓形(即34)、細長形(即36)或帶有分 支(即37)。當帶有分支時，孔可以是具有四個分支的十字形，甚至具有 更多或更少的分支。孔可以規則的序列(如孔34、 38、 39、 40等等)分 布在筒33的外廓上。然而，孔可以任意的序列(尺寸、間距和/或孔的形 狀是任意的)分布在約束筒的外廓上。此外孔的尺寸和/或間距可以是相 同的或漸變的，以^更通過其漸變性形成隨著攪動器33旋轉的輻射主瓣41。 在實踐中筒33呈現直徑為l米而高為1.5米的柱形。
天線32 (無論是否各向同性)被單頻率信號激勵，單頻率信號的頻 率，優選步進地，從150兆赫到10千兆赫變化。這些頻率值(該範圍) 與要表徵的待測試對象12所針對的範圍相對應。對於該優選的解決方案， 攪動器33被垂直地放置在對象12上方。作為變型，攪動器33的不垂直 的傾斜旋轉軸線經it^象12。
為了避免對稱，對稱是所受到激勵的缺乏或損失以及在室之間的離散 的癥結，優選將攪動器26或33的旋轉軸42 (圖1)設置在室1的寬度尺 度(即OX)或長度尺度(即OY)的每個的三分之一處。類似地，攪動 器33的中心，由此天線32的中心，也設置在高度OZ的從上端或下端起的三分之一處。因此通itit免攪動器被放置在中央位置，避免了對稱並且 促進更大數量的腔諧,式的建立。
在圖2的表示中，攪動器33的體積較大並可以包含天線32。天線32 可以具有各向同性天線的形狀或具有如圖1所示的輻射主瓣23的喇叭形 天線。在這種情況下，天線也可獨立於攪動器33而旋轉。
在圖3所示的變型中，攪動器可由錐形43形成，錐形43上穿有與攪 動器33的孔相同類型的孔。攪動器43或33還可以具有與截錐形或柱形 表面上的一些特殊孔45相面對的偏向器(d幼ecteur) 44。這些偏向器也 使得能夠產生特殊的腔諧M式。
因此最終目的不是提供以相同的功率遍布在所有方向上的電磁激勵， 而是與"M目對在對象12處按照儘可能多樣化的入射(優選全面的並具有 有效功率的入射)提供對該對象12的衝擊並提供較少依賴於混響室的特 徵的較好統計。本發明通過使源旋轉以及同時攪動器圍繞源旋轉來實現機 械和位置的攪動。
權利要求
1. 一種混響室(1)，在其內部包括無線電天線(21)、反射壁(2-7)以及在測試(14)中經受無線電輻射的對象(12)的支撐物(11)，其特徵在於所述混響室包括位於所述混響室中的輻射攪動器(26)和用於改變所述混響室中的所述天線的輻射的主方向的取向的裝置(24，25)。
2. 根據權利要求l所述的混響室，其特徵在於，所述用於改變的裝 置包括用於改變相對於所述混響室平面的在旋轉、方位角和/或仰角方面 的所述主方向的裝置。
3. 根據權利要求1-2之一所述的混響室，其特徵在於，所述攪動器 包括反射筒(33 )。
4. 根據權利要求3所述的混響室，其特徵在於，所述筒上穿有孔(34 -40 )。
5. 根據權利要求l所述的混響室，其特徵在於，所述孔是圓形、和/ 或細長形和/或帶有分支，根據待表徵的無線電信號的頻率範圍，孔以規 則、漸變或任意的序列以及以相同或漸變的尺寸分布在所述筒的外廓上。
6. 根據權利要求1-5之一所述的混響室，其特徵在於，所述用於改 變的裝置包括用於步進地改變所述主方向的裝置和/或用於步進地驅動所 述攪動器和用於掃描被測試頻率的所有方向的裝置。
7. 根據權利要求1-6之一所述的混響室，其特徵在於，所述攪動器 的一個尺度大於所述混響室的尺度之一的20 % 。
8. 根據權利要求1-7之一所述的混響室，其特徵在於，所述攪動器 被垂直軸(42 )支持。
9. 根據權利要求1-8之一所述的混響室，其特徵在於，所述攪動器 的中心被設置在所述混響室的每個尺度的三分之一處。
10. 根據權利要求1-9之一所述的混響室，其特徵在於，所述攪動 器形成體積較大的結構，所述天線位於所述攪動器(32， 33)或包括電子 電路的系統中。
11. 根據權利要求1-IO之一所述的混響室，其特徵在於，所述攪動 器具有固定在反射表面上的偏向器(44)。
12. 根據權利要求1-ll之一所述的混響室，其特徵在於，經受測試的對象是電子裝置。
13.根據權利要求1-12之一所述的混響室，其特徵在於，所述混響 室包括插入在所述天線和所ii^象之間的金屬屏蔽。
全文摘要
為實現混響室，在具有反射壁(27)的室(1)的內部放置天線(21)和與待測試對象(12)相面對的場攪動器(26)。示出了通過改變天線的輻射的主方向(23)的取向，可以在所述室內產生極大數量的腔諧振模式，因此實現所需的對於待測試對象的可能衝擊的多樣性，使得所執行的測試儘可能有說服力並且儘可能不依賴於所述室的尺度和特徵。
文檔編號G01R29/08GK101523228SQ200780034336
公開日2009年9月2日 申請日期2007年9月5日 優先權日2006年9月14日
發明者奧利維耶·烏雷亞, 奧利維耶·莫裡斯, 弗雷德裡克·科什迪基安 申請人:歐洲航空防務與空間公司Eads法國