一种新型搅拌方式电波混响室及混响方法与流程

本发明涉及电磁兼容以及ota的测试领域，具体涉及一种新型搅拌方式电波混响室及混响方法。
背景技术：
：电波混响室为一种用途广泛的emc(electromagneticcompatibility，电磁兼容性检测)和ota(overtheair，空中接口测试技术测试)测量设备，它通过不断变化的边界条件，在混响室内部形成统计均匀的测试环境，有着广阔的应用前景。从搅拌方式上，混响室可以分为机械搅拌混响室(msrc)、电子搅拌混响室(emsrc)混响室和固有混响室(irc)。机械搅拌混响室是通过机械搅拌器的旋转来改变电磁场边界条件，从而改变腔体中电磁场的驻波模式，在搅拌器旋转一周的时间内使工作区域中的电磁场达到统计均匀的环境。统计均匀的环境需要在搅拌器搅拌一周后才可以形成，这意味着测试时间至少需要搅拌器旋转一周。电子搅拌混响室(emsrc)是通过改变本征函数从而使得腔体中的电磁场达到统计均匀。emsrc包括源搅拌混响室(通过改变激励源实现混响)、频率搅拌混响室(通过改变工作频率来实现混响)两大类。固有混响室是通过混响室腔体的巧妙设计，充分利用腔体的表面反射与腔体中的散射体反射，使混响室中的电磁场形成统计均匀的测试环境。其中机械搅拌混响室是应用与研究最成熟的混响室，源搅拌混响室、频率搅拌混响室、固有混响室次之。在混响室理论中，定义了最低可用频率(lowestusablefrequency,luf)的概念。混响室场均匀性在频率较高时容易满足，因为频率越高，混响室的电尺寸越大，混响室内部的电磁场模式数越多，场均匀性越容易满足。定义了最低可用频率之后，高于luf的频率范围都可以在混响室中进行测试。混响室的工作区域是指在高于最低可用频率的频段内，混响室内部的满足统计均匀条件的区域，一般用矩形形状来表示，且iec-61000标准建议工作区域与混响室墙壁以及搅拌器的距离大于四分之一波长。混响室性能评价一般有两个基本指标，即最低可用频率与周期内采样样本数目。在满足测量要求情况下，最低可用频率越低，采样样本数目越少，混响室的性能越佳。现有技术中的混响室受其最低可用频率大小和采样样本数目影响，可测量范围和测量速度受限。如何进一步优化混响室性能为亟待解决的技术问题。技术实现要素：本发明提出一种新型搅拌方式电波混响室及混响方法，以解决上述问题。本发明的技术方案为：本发明提供一种新型搅拌方式电波混响室，外壳的形状为正三棱柱，形成正三棱柱形状的腔；腔内还设有梯形反射体和用于多次改变位置和发射方向以实现混响的天线。优选地，正三棱柱形状的外壳的底面正三角形的边长为1.6m，正三棱柱的高度为1.7659m。优选地，电波混响室的工作区域为长方体；以正三棱柱的一个端点为原点、侧边为x轴、底边为y轴、与底面平行的轴为z轴的空间直角坐标系为参考坐标系，所述工作区域的坐标的取值范围为(0.48295～1.28295，0.6～1.0，0.3～0.8)，工作体积为0.16立方米。优选地，天线用于以坐标点(0.1446，0.6，0.2)为第一起始中心位置，沿着y轴正方向依次移动0.2m,取5个位置，在每个位置时，天线绕中心旋转90度，使得天线的发射方向也发生改变，产生10个不同的天线状态；天线还用于以与第一起始中心位置镜像对称的坐标点为第二起始中心位置，沿着y轴正方向依次移动0.2m，再取5个位置，在每个位置时，天线绕中心旋转90度，产生第11-20个天线状态。优选地，梯形反射体为四个，设置于外壳的侧面，以所在侧面的中心为中心点均匀对称分布；梯形反射体的上底面为边长0.05m的正方形，下底面为边长0.2m的正方形，上底面与所述下底面平行，高度为0.15m。优选地，外壳的材质为镀锌钢板，镀锌钢板的电导率σ＝1.69×107s/m，相对磁导率为μr＝1，磁损耗因子tanδμ＝0.0。优选地，天线为半波偶极子天线。本发明还提供一种新型搅拌方式电波混响室混响方法，包括步骤：将电波混响室的外壳的形状设置为正三棱柱，形成正三棱柱形状的腔；在腔内设置梯形反射体和天线，多次改变天线的位置和发射方向以实现混响。优选地，步骤将电波混响室的外壳的形状设置为正三棱柱，包括将正三棱柱形状的外壳的底面正三角形的边长设置为1.6m，将正三棱柱的高度设置为1.7659m；设置四个梯形反射体于外壳的侧面，以所在侧面的中心为中心点均匀对称分布；将梯形反射体的上底面设置为边长0.05m的正方形，下底面设置为边长0.2m的正方形，上底面与下底面平行，高度为0.15m。优选地，多次改变天线的位置和发射方向以实现混响，包括：以坐标点(0.1446，0.6，0.2)为第一起始中心位置，将天线沿着y轴正方向依次移动0.2m,取5个位置，在每个位置时，将天线绕中心旋转90度，使得所述天线的发射方向也发生改变，产生10个不同的天线状态；以与第一起始中心位置镜像对称的坐标点为第二起始中心位置，将天线沿着y轴正方向依次移动0.2m，再取5个位置，在每个位置时，也将天线绕中心旋转90度，产生第11-20个天线状态。本发明公开的技术效果为：本发明利用三棱柱异形外壳形成正三棱柱的腔体，在腔体内设置梯形散射体，充分利用腔体的表面反射与腔体中的梯形散射体反射，并改变天线的位置和发射方向实现激励源的改变，为一种将固有混响方式与源搅拌方式相结合的搅拌方式，相比于一些已知的机械搅拌混响室性能有所优化。经实验仿真表明，采用本发明设计方法将混响室的最低可用频率由800mhz降低到675mhz，周期采样样本数目由36个降到了20个，最低可用频率的降低意味着可测量范围的扩大，周期采样样本数目的减少意味着测量速度的提高，本发明提供的混响室及方法扩大了测量范围、提高了测量速度，使电波混响室的整体性能进一步优化。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明新型搅拌方式电波混响室的一个实施例的结构示意图；图2为本发明实施例二的一种新型搅拌方式电波混响室的仿真结果图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。并且，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述是为了区分两个相同名称、非相同的实体或者参量，仅为表述更清楚，不应理解为对本发明的限定。实施例一本发明实施例一提供一种新型搅拌方式电波混响室。参见图1所示，该电波混响室的外壳1的形状为正三棱柱，形成正三棱柱形状的腔；腔内还设有梯形反射体2和天线3，天线3多次改变位置和发射方向(激励源的改变)实现混响。本发明实施例一提供的电波混响室，将固有混响室技术与源搅拌混响技术相结合，设置正三棱柱外壳在其内部设置梯形反射体2，并改变激励源实现混响，相比于已知的部分电波混响室，性能进一步优化。实施例二本发明实施例二提供一种新型搅拌方式电波混响室一个较优的实施例。正三棱柱的底面为一个正三角形，边长为1.6m，正三棱柱的高度为1.7659m，正三棱柱的体积为1.9575立方米。该正三棱柱的工作区域为长方体，以正三棱柱的一个端点为原点、侧边为x轴、底边为y轴、与底面平行的轴为z轴的空间直角坐标系为参考坐标系，其工作区域的坐标的取值范围为(0.48295～1.28295，0.6～1.0，0.3～0.8)，即，其中x轴坐标取值范围为(0.48295,1.28295),y轴坐标的取值范围是(0.6,1.0)，z轴坐标的取值范围是(0.3,0.8)，总的工作体积为0.16立方米。为了丰富混响室的多径反射环境，在混响室底部放置了四个梯形反射体。梯形反射体上底边长为0.05米,下底边长为0.2m,梯形高度为0.15m,前后左右4个梯形反射体呈对称放置。在本发明实施例二中，该混响室的正三棱柱外壳以侧面平行于水平面的角度放置，混响室底部即为腔内的侧面位置，四个梯形反射体放置于腔内侧面上，以所在侧面的中心点为对称中心，均匀对称分布。优选地，在混响室腔内还设有两个挡板4，两个挡板4相互平行且均垂直于水平面，对称分布于四个梯形反射体的两侧。在本发明实施例中，天线的位置以及改变的路径关于三棱柱中心平面(以平行于底面的中心平面)互为镜像对称。天线的第一起始中心位置为(0.1446，0.6，0.2)，然后天线沿着y轴正方向依次移动0.2m,共取5个位置，在每个位置时，天线绕中心旋转90度，使得天线的发射方向也发生改变。这样会有10个不同的天线状态。优选地，作为一种可实施方式，天线在平行于x轴的平面上旋转90°，即天线旋转时所在的平面始终与x轴保持平行。以平行于正三棱柱底面的中心平面为对称面、与第一起始中心位置镜像对称的坐标点为天线的第二起始中心位置，沿着y轴正方向依次移动0.2m，再取5个位置，在每个位置时，天线绕中心旋转90度(优选地，也是沿平行于x轴的平面旋转90°)，产生第11-20个天线状态。即，在垂直三棱柱侧边的某一视角下，在混响室的中心平面的左半边的每一个样本位置，都有一个对称的天线位置在混响室的中心平面右边，这样天线通过改变位置和发射方向，产生了20个激励源状态，即该混响室采取了20个样本。优选地，混响室的外壳均使用镀锌钢板，该材料的电导率为σ＝1.69×107s/m，相对磁导率为μr＝1，磁损耗因子为tanδμ＝0.0。优选地，为加强反射，梯形散射体表面采用pec材料。另外，为使建模方便，混响室中的发射天线均采用半波偶极子天线。本发明实施例二中，对混响室内的工作区域场均匀性是否满足标准用矩形工作区域顶点上的电场强度的标准偏差来判定。具体判定方法如下：第一步：在矩形工作区域顶点放置8个电场强度探头，在经天线10次改变位置、10次改变发射方向后，即20次采样后，记录工作区域顶点接收到的最大场强，并计算归一化电场分量，计算公式如下：其中emaxx,y,z是在20次采样的过程中，矩形工作区域8个顶点接收到x,y,z三个分量的最大场强，pinput是输入功率。第二步：计算三个方向归一化最大场强值的平均值和整体平均值：第三步：计算标准差：第四部：将标准差转换成分贝(db)：从统计电磁场的理论角度来讲，最终的标准差就是混响室工作区域内场均匀性的表现，标准差越小说明该工作区域内的电磁场环境越稳定。同时iec61000-4-21-2011标准也给予了不同频率下混响室工作区域标准差的推荐值，如下表所示。本发明实施例二中提供的新型搅拌方式电波混响室在不同频率下的工作区域场均匀性的仿真结果为：模型频率(mhz)x方向y方向z方向总方向三棱柱6750.57832.45311.55561.6594三棱柱7002.11792.96621.88772.5831三棱柱7251.70501.10542.22801.9757三棱柱7501.16491.46231.55841.3747三棱柱7751.55521.53451.55632.7842三棱柱8003.42881.78233.03642.8478三棱柱8251.39982.69231.84512.0060三棱柱8500.60543.28781.40422.5072三棱柱8750.46461.85861.35031.7158三棱柱9001.86571.90180.94211.9868仿真图参见图2所示，横轴为频率frequency，纵轴为标准差standarddeviation。由仿真结果可知，除800mhz、850mhz频点外，混响室中场均匀性的标准偏差均小于3db,符合iec61000-4-21的标准要求。iec-61000-4-21中允许最低工作频率以上有3个频率点场均匀性高于3db，但误差不得超过1db。在800mhz、850mhz时最大的标准偏差为3.4288db、3.2878db,误差没有超过1db,因此认为是符合标准的。为说明本发明实施例中提供的电波混响室的性能，介绍另一近期中建造的混响室作为参照示例。该用于参照的混响室为机械搅拌混响室，外壳为长方体，长宽高依次为1.5m*0.9m*1.45m，含有两个搅拌器，搅拌器桨叶的角度为60度。主要用于天线效率测试，有源设备的ota测试等。在工作的一个周期内，主搅拌器旋转4次，副搅拌器旋转9次，一周期内可以得到36个样本。该混响室的体积是1.9575立方米，工作区域为一个立方体，体积是0.24立方米。工作区域的具体位置为：x取值范围为(0.6,1.4)，y的取值范围是(0.15，,0.75)，z的取值方位是(0.3，0.8)。它是待优化的混响室，混响室的最低可用频率为800mhz,每周期采样样本数目为36个。本发明实施例提供的新型搅拌方式电波混响室，与该用于参照的长方体形状的机械搅拌混响室的体积相同，相对于该机械搅拌混响室工作区域减少三分之一，但根据测试经验，工作区域的减少对混响室性能影响不大。而相比于该机械搅拌混响室，本发明实施例提供的新型搅拌方式电波混响室，将混响室的最低可用频率由800mhz降低到675mhz，周期采样样本数目由36个降到了20个，提升了整体性能。实施例三本发明实施例三提供一种新型搅拌方式电波混响室混响方法，包括步骤：在腔内设置搅拌器；将电波混响室的外壳的形状设置为正三棱柱，形成正三棱柱形状的腔；在腔内设置梯形反射体和天线，多次改变天线的位置和发射方向以实现混响。优选地，将正三棱柱外壳的底面边长设置为1.6m，将高度设置为1.7659m。并设置四个所述梯形反射体于所述外壳的侧面，以所在侧面的中心为中心点均匀对称分布；将梯形反射体的上底面设置为边长0.05m的正方形，下底面设置为边长0.2m的正方形，上底面与下底面平行，高度为0.15m。如何改变天线的位置以及发射方向，请参见实施例二，此处不再赘述。本发明利用三棱柱异形外壳，散射体利用的是梯形散射体，结合源搅拌搅拌方式，对原有机械搅拌混响室进行了性能优化。采用该设计方法将混响室的最低可用频率降低到675mhz，周期采样样本数目降到了20个。最低可用频率的降低意味着可测量范围的扩大，周期采样样本数目的减少意味着测量速度的提高。虽然工作体积减少了三分之一，但是根据测试，减少后的工作区域可以满足大多数的测量要求，对混响室的性能影响较少。因此，本发明提供的新型搅拌方式电波混响室及混响方法，是一个不错的优化方案。本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。当前第1页12