Электромагнитная реверберация камера (также известная как камеры реверберации (РКИ) или режим перемешиваемой камеры (MSC) ) представляет собой среду для электромагнитной совместимости (EMC) тестировании и других электромагнитных исследований. Электромагнитная реверберационная камера была введена сначала HA Мендесом в 1968 году [1] реверберационная камеру экранированной комнаты с минимумом поглощения от электромагнитной энергии . Из-за низкого поглощения очень высокая напряженность поля может быть достигнута при умеренной входной мощности. Реверберационная камера представляет собой объемный резонатор с высокимФактор добротности . Таким образом, пространственное распределение напряженности электрического и магнитного полей сильно неоднородно ( стоячие волны ). Чтобы уменьшить эту неоднородность, используются один или несколько тюнеров ( мешалок ). Тюнер - это конструкция с большими металлическими отражателями, которые можно перемещать в разных направлениях для достижения разных граничных условий . Самая низкая применимая частота (LUF) из камеры реверберации зависит от размера камеры и конструкции тюнера. Маленькие камеры имеют более высокую LUF, чем большие камеры.
Концепция реверберационной камеры сравнима с микроволновой печью .
Глоссарий / обозначения
Предисловие
Обозначения в основном такие же, как в стандарте IEC 61000-4-21. [2] Для статистических величин, таких как средние и максимальные значения, используются более явные обозначения, чтобы подчеркнуть используемую область. Здесь пространственная область (индекс) означает, что величины берутся для разных положений камеры, а область ансамбля (нижний индекс) относится к различным граничным условиям или условиям возбуждения (например, положениям тюнера).
Общий
- : Вектор от электрического поля .
- : Вектор от магнитного поля .
- : Общая напряженность электрического или магнитного поля , то есть величина вектора поля .
- : Напряженность поля ( величина ) одного прямоугольного компонента вектора электрического или магнитного поля .
- : Характеристический импеданс свободного пространства.
- : КПД передающей антенны
- : КПД приемной антенны
- : Мощность бегущих волн вперед и назад .
- : Фактор качества .
Статистика
- : Пространственное среднее из для объекты (позиции в пространстве).
- : среднее по ансамблю для объекты (границы, т.е. позиции тюнера).
- : эквивалентно . Это ожидаемое значение в статистике .
- : пространственный максимум для объекты (позиции в пространстве).
- : максимум ансамбля для объекты (границы, т.е. позиции тюнера).
- : эквивалентно .
- : отношение макс. к среднему в пространственной области.
- : максимальное отношение к среднему в области ансамбля.
Теория
Полостной резонатор
Реверберационная камера представляет собой объемный резонатор - обычно экранированное помещение, - который работает в сверхмодовой области. Чтобы понять, что это означает, мы должны кратко исследовать объемные резонаторы .
Для прямоугольных полостей резонансные частоты (или собственные частоты , или собственные частоты ) даны
где это скорость света ,, а также - длина, ширина и высота полости, и , , являются целыми неотрицательными числами (максимум одно из них может быть нулем ).
С этим уравнением количество мод с собственной частотой меньше заданного предела, , можно посчитать. Это приводит к пошаговой функции . В принципе, два режима - поперечный электрический режим. и поперечная магнитная мода - существуют для каждой собственной частоты .
Поля в положении камеры даны
- для режимов TM ()
- для ТЕ-мод ()
Из-за граничных условий для полей E и H некоторые моды не существуют. Ограничения: [3]
- Для режимов TM: m и n не могут быть равны нулю, p может быть нулевым
- Для режимов TE: m или n могут быть равны нулю (но не оба могут быть равны нулю), p не может быть нулем
Гладкое приближение из, , дан кем-то
Главный член пропорционален объему камеры и третьей степени частоты . Этот термин идентичен формуле Вейля .
На основе плотность режима дан кем-то
Важная величина - количество режимов в определенном частотном интервале. , , что дается
Фактор качества
Фактор качества (или Q - фактор) является важной величиной для всех резонансных систем. Как правило, коэффициент добротности определяется как где максимум и среднее берутся за один цикл, и - угловая частота .
Фактор Q мод TE и TM может быть вычислен из полей. Накопленная энергия дан кем-то
Потери происходят в металлических стенках. Если стена в электропроводность являетсяи его проницаемость является, поверхностное сопротивление является
где это глубина скин - слоя материала стенки.
Потери рассчитываются согласно
Для прямоугольной полости следует [4]
- для режимов TE:
- для режимов TM:
Используя значения Q отдельных мод, средний композитный коэффициент качества можно вывести: [5]
включает только потери из-за конечной проводимости стенок камеры и, следовательно, является верхним пределом. Другие потери - это диэлектрические потери, например, в опорных конструкциях антенны, потери из-за покрытия стен и потери утечки. Для нижнего частотного диапазона преобладающие потери связаны с антенной, используемой для передачи энергии в комнату (передающая антенна, Tx) и для контроля полей в камере (приемная антенна, Rx). Эта потеря антенны дан кем-то где - номер антенны в камере.
Коэффициент качества, включающий все потери, представляет собой гармоническую сумму факторов для всех процессов с отдельными потерями:
В результате конечной добротности собственные моды расширяются по частоте, т. Е. Мода может возбуждаться, даже если рабочая частота не точно соответствует собственной частоте. Следовательно, для данной частоты одновременно возникает больше собственных мод.
Q-полоса пропускания является мерой ширины полосы частот, в которой коррелируются моды в реверберационной камере. В реверберационной камеры можно рассчитать, используя следующее:
Используя формулу количество мод, возбуждаемых в результаты для
С добротностью камеры связана постоянная времени камеры. от
Это постоянная времени релаксации свободной энергии поля камеры (экспоненциального затухания), если входное питание отключено.
Смотрите также
- Безэховая камера
- Комната реверберации
- Эхо-камера
- Интегрирующая сфера
- Ячейка GTEM
Заметки
- ^ Мендес, HA: Новый подход к измерениям напряженности электромагнитного поля в экранированных корпусах. , Wescon Tech. Papers, Лос-Анджелес, Калифорния, август 1968 г.
- ^ IEC 61000-4-21: Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 4-21: Испытания и методы измерения. Методы испытаний камеры реверберации , Под ред. 2.0, январь 2011 г. ( [1] )
- ↑ Cheng, DK: Field and Wave Electromagnetics , Addison-Wesley Publishing Company Inc., издание 2, 1998. ISBN 0-201-52820-7
- ^ Чанг, К .: Справочник по микроволновым и оптическим компонентам , том 1, John Willey & Sons Inc., 1989. ISBN 0-471-61366-5 .
- ^ Лю, BH, Чанг, округ Колумбия, Ма, MT: Собственные моды и составной фактор качества реверберирующей камеры , Техническая записка NBS 1066, Национальное бюро стандартов, Боулдер, Колорадо, август 1983.
Рекомендации
- Кроуфорд, ML; Koepke, GH: Дизайн, оценка и использование реверберационной камеры для выполнения измерений электромагнитной восприимчивости / уязвимости , NBS Technical Note 1092, National Bureau od Standards, Boulder, CO, April, 1986.
- Ladbury, JM; Koepke, GH: Взаимоотношения камер реверберации: исправления и улучшения или три ошибки могут (почти) сделать правильное , Электромагнитная совместимость, Международный симпозиум IEEE 1999 г., том 1, 1-6, 2–6 августа 1999 г.