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矩形微波暗室和锥形微波暗室的基本区别

  矩形微波暗室锥形微波暗室是两种常见的微波暗室类型,即所谓的直接照射方法。每种暗室都有不同的物理尺寸,因此会有不同的电磁行为。矩形微波暗室处于一种真正的自动空间状态,而锥形暗室利用反射形成类似自由空间的行为。由于使用了反射的射线,因此最终形成的是准自由而非真正自由的空间。

  众所周知,矩形暗室比较容易制造,在低频情况下的物理尺寸非常大,而且随着频率的提高工作性能会更好。相反,锥形暗室制造起来较复杂,也更长一些,但宽度和高度比矩阵暗室要小。随着频率的提高(2GHz以上),对锥形暗室的操作必须十分小心才能确保达到足够高的性能。

通过研究每种暗室中使用的吸波措施可以更清楚地认识矩形和锥形暗室之间的区别。在矩形暗室中,关键是要减小被称为静区(QZ)的暗室区域中的反射能量。静区电平是进入静区的反射射线与从源天线到静区的直接射线之差,单位是dB。对于给定的静区电平,这意味着后墙要求的正常反射率需等于或大于要达到的静区电平。

 

  由于矩形暗室中的反射是一种斜入射,这会使吸波材料的效率打折扣,因此侧墙非常关键。但是,由于存在源天线的增益,只有较少的能量照射到侧墙(地板和天花板),因此增益差加上斜入射反射率必须大于或等于静区反射率水平。

 

  通常只有源和静区之间存在镜面反射的侧墙区域需要昂贵的侧墙吸波材料。在其它的例子中(例如在位于源后面的发射端墙处),可以使用更短的吸波材料。在静区周围一般使用楔形吸波材料,这样有助于减少任何后向散射,并防止对测量造成负面影响。

 

  锥形暗室中采用什么吸波措施呢?开发这种暗室的最初目的是为了规避矩形暗室在频率低于500MHz时的局限性。在这些低频频段,矩形暗室不得不使用低效率天线,而且必须增加侧墙吸波材料的厚度来减少反射并提高性能。同样,必须增加暗室尺寸以适应更大的吸波材料。采用较小的天线不是解决之道,因为更低的增益意味着侧墙吸波材料仍必须增大尺寸。

 

  锥形暗室没有消除镜面反射。锥体形状使镜面区域更接近馈源(源天线的孔径),因此镜面反射成为照射的一部分。镜面区域可以用来通过形成一组并行射线入射进静区,从而产生照射。如图3所示,最终的静区幅度和相位锥度接近自由空间中的期望值。

 

  使用阵列理论可以更清楚地解释锥形暗室的照射机制。考虑馈源由真实的源天线和一组映像组成。如果映像远离源(在电气上),那么阵列因子是不规则的(例如有许多纹波)。如果映像比较靠近源,那么阵列因子是一个等方性图案。对位于(远场中的)AUT处的观察者来说,他看到的源是源天线加上阵列因子后的图案。换句话说,阵列将看起来像是自由空间中的独立天线。

 

  在锥形暗室中,源天线非常关键,特别是在较高频率时(2GHz以上),此时暗室行为对细小的变化更加敏感(4)。整个锥体的角度和处理也很重要。角度必须保持恒定,因为锥体部分角度的任何变化将引起照射误差。因此测量时保持连续的角度是实现良好锥形性能的关键。

 

  与矩形暗室一样,锥形暗室中的接收端墙体吸波材料的反射率必须大于或等于所要求的静区电平。侧墙吸波材料没有那么重要,因为从暗室立方体部分的侧墙处反射的任何射线会被后墙进一步吸收(后墙处有性能最好的吸波材料)。作为一般的“经验之谈”,立方体上的吸波材料的反射率是后墙吸波材料的一半。为减少潜在的散射,吸波材料可以呈45度角或菱形放置,当然也可以使用楔形材料。

 

  锥形微波暗室的特性,可以用来与典型的矩形暗室作比较。较少量的锥形吸波材料意味着更小的暗室,因此成本更低。这两种暗室提供基本相同的性能。不过需要注意的是,矩形暗室要想达到与锥形暗室相同的性能,必须做得更大,采用更长的吸波材料和数量更多的吸波材料。