频率搅拌混响室原理及应用

从理论上分析了混响室采用频率搅拌的可行性,仿真计算和试验测量了频率搅拌混响室内部电场的均匀性和统计特性,探索了在屏蔽效能测试中的应用。研究结果表明:频率搅拌方法能够得到空间统计均匀的电场分布,电场直角分量的模值服从瑞利分布,并且频率越高电场的均匀性和统计特性越好。在频率搅拌混响室内部测试得到开缝小尺寸屏蔽体在1~10GHz频段的屏蔽效能约为15dB,与机械搅拌混响室测试结果基本一致。     

混响室的混沌特性及其场统计分布

采用有限元数值方法计算了理想和实际结构混响室的本征频率,将其本征频率间隔分布与量子混沌理论不同系综的理论分布进行对比分析,证明了实际结构混响室的系综为高斯正交系综,混响室为混沌系统。在此基础上,利用随机平面波假设将理想金属混响室内电场矢量本征函数表示为随机平面波的线性叠加,进而将混响室内电场表示为与横电磁波两种可能的极化方式对应的矢量本征函数展开式。根据矢量本征函数的概率分布得到了电场任一笛卡尔坐标分量服从2自由度的Rayleigh分布,总场服从6自由度的Rayleigh分布。用ETS HI-6105光纤电场探头对某混响室进行了电场分量值测量,比较了测量数据与理论模型的累积概率分布。结果表明,试验结果与理论模型符合较好,证明了电场统计分布模型的有效性。     

混响室条件下临界辐射干扰场强计算模型

为解决均匀场与混响室内辐射敏感度测试结果相关性较差的问题,利用统计学理论对混响室内场强直角分量及天线接收功率的统计特性进行分析,理论推导出基于受试设备干扰概率的混响室条件下临界辐射干扰场强计算模型。为验证该模型的正确性,以ETS 3142E型天线为受试设备分别在混响室及均匀场中进行临界辐射干扰场强测试,实验结果表明,利用该计算模型得出的临界辐射干扰场强值与均匀场测试结果吻合良好,平均相对误差可控制在2 dB以内,可将该模型应用于实际辐射敏感度测试。     

混响室条件下环境场强测量位置选取准则

针对在混响室条件下进行辐射敏感度测试时电磁环境场强难以度量的问题,分析了混响室内电场强度的统计特性,理论推导了有损混响室内场强空间相关系数表达式,并通过仿真分析验证了表达式的正确性。根据表达式得出有损混响室内相对距离大于半波长的两点间场强相互独立的结论,并由此推断出,混响室内环境场强测试位置与受试设备(EUT)距离应大于0.5倍波长,且应以此作为测量位置选取准则。采用仿真计算与实验验证相结合的方法分析了相对误差随测试点与EUT间相对距离的变化规律,对该准则进行了验证,结果表明,当测试点与EUT相对距离大于0.5时,相对误差能够保证在1.5 dB以内,可应用于实际混响室环境场强测试。     

脉冲激励混响室测试区域电磁场均匀性

研究了电磁脉冲激励混响室内电磁波传播规律,通过仿真建模和实验两方面对脉冲激励混响室测试区域内电磁场均匀性进行了研究。提出了混响室时域均匀性的概念及其计算方法,并利用此方法计算了仿真和实验结果。结果表明:脉冲激励混响室内电磁环境无论在时域上还是频域上,均满足国际标准规定的均匀性要求;在一定空间内,混响室内也可以形成统计平均的脉冲场电磁环境;在混响室内进行电磁脉冲场的电磁敏感度测试是可行的。     

利用多馈源激励改善混响室的场均匀性

 研究了多馈源激励对混响室内场分布的影响。根据理想封闭矩形腔体内电磁场表达式,分析了混响室内场分布的影响因素;通过对比电场的最大值、分布标准差及各向同性等统计特征,重点研究了多馈源激励对腔体内场分布的影响。研究结果表明:采用多馈源激励可以有效地提高场均匀性,有利于构造均匀的电磁场环境。同时也证明了利用该方法在混响室中研究高功率微波效应的可行性。     

混响室的概率统计分析方法及其蒙特卡罗模拟

 提出了一种研究混响室问题的理论分析方法,从理想混响室的离散概率模型出发,采用蒙特卡罗模拟来获得室内电磁场量及其相关物理量的概率统计特性。运用该方法获得了混响室内若干场量（均为归一化值）的概率密度函数、室内一段均匀无耗单导体传输线的负载平均耦合截面及负载电流响应模值的概率分布,所得结果与已有文献给出的结果（包括由解析公式计算或测量所得的结果）吻合良好。由于蒙特卡罗方法的普适性,采用该方法可以获得任意待分析参量的全部概率统计特性（只要样本数足够大）。同时该方法无需针对具体混响室进行,只要在其测试区域能较好地与理想混响室的基本概率模型相吻合,就能给出较精确的计算结果,且其计算量远远小于基于全波分析的蒙特卡罗方法。     

混响室频率搅拌方式及其场环境特性分析

从本征模的角度阐明了频率搅拌技术的混响原理,并根据激励信号的频域特征,系统研究了频率搅拌方式下获取"实时均匀场"与"统计均匀场"的三种有效实现途径。选取线性扫频这一搅拌方式为主要研究对象,检验了混响室频率搅拌下的最低可用频率、场均匀性与统计特性三项主要技术指标。试验结果表明:线性扫频搅拌方式下,混响室的最低可用频域与机械搅拌方式基本一致;场均匀性满足IEC 61000-4-21标准规定的容差要求;场值波动规律符合理论分布模型。     

边界形变混响室设计与性能评估

使用微扰理论分析了腔体形变对谐振频率漂移的影响规律,从理论上论证了边界形变混响室的可行性,计算得到了边界形变参数对混响室空间电场均匀性的影响规律;采用了一种由柔性屏蔽布作为腔体材料、步进电机控制腔体表面形变的边界形变混响室设计方法,并对研制的几何尺寸为2.5 m×1.8 m×1.5 m的混响室的内部电场统计特性进行了试验测试。结果表明:混响室内部电场服从Rician分布,且随频率升高与理论模型的一致性变好;当形变幅度达到400 mm时,腔体内部电场扰动比大于20 dB,空间电场标准偏差小于3 dB,满足电磁兼容对混响室平台均匀性的限制要求。     

短脉冲激励的混响室设计

根据理想封闭矩形腔体内电磁场表达式,分析了对混响室内场特性有影响的因素;结合混响室的参数要求,对混响室模型的设计进行了研究,并确立了适用于短脉冲激励下的混响室的场均匀性分析指标;通过对比电场分布的均匀性,重点研究腔体形状和源搅拌方法对腔体内场分布的影响,采用连续10次移动激励源的方法可以将场分布标准差降低约0.4 dB。数值模拟结果表明:采用类似复杂腔的结构,在矩形腔的基础上引入若干复杂结构,可以有效地提高场分布的均匀性,有利于在腔内构造均匀的电磁环境;证明了连续移动激励源位置这一源搅拌方法的可行性,通过该方法可以有效地提高场分布的均匀性。     

基于斑点噪声的拖尾Rayleigh分布的合成孔径雷达图像最大后验概率降噪

为了反映合成孔径雷达图像中斑点噪声尖峰厚尾的统计特征，使用拖尾Rayleigh分布来描述斑点噪声.基于Gamma先验分布和斑点噪声的拖尾Rayleigh分布，推导出了合成孔径雷达图像的最大后验概率滤波方程，并给出了它在特定特征参数时的解析形式.使用Mellin变换从观察图像估计拖尾Rayleigh分布的未知参数.给出了在斑点噪声的拖尾Rayleigh分布下的最大后验概率降噪试验和量化指标.为了消除滑动窗大小和噪声强度对降噪结果的影响，给出了降噪能力随滑动窗大小和噪声方差的动态变化关系.结果表明，拖尾Ray 关键词： 斑点噪声 拖尾Rayleigh分布 最大后验概率降噪 Mellin变换     

无人机外壳屏蔽效能测试方法

为研究无人机壳体的屏蔽效能,基于数值仿真软件CST建立了无人机外壳的计算模型,分析了电磁波辐照方向、极化方式对无人机壳体内部电磁场分布的影响,得到了无人机壳体的屏蔽效能随壳体材料电磁参数的变化规律。提出了使用频率搅拌混响室测试无人机外壳屏蔽效能的方法,给出了测试流程,构建了测试系统,验证了该方法的有效性。结果表明:混响室频率搅拌方式能够在无人机壳体内部得到统计均匀的电磁场,在1~10 GHz频段壳体屏蔽效能在8~10 dB,不同测量位置得到的屏蔽效能测试结果偏差小于3 dB的概率为94%。     

Coupled reverberation chambers for emulating MIMO channels

This article describes a new experimental set up for emulating MIMO channels, based on two mode stirred reverberation chambers (MSRC), coupled together with a waveguide. This guide allows one to control the order of the channel diversity, the chambers generating a Rayleigh environment. This set up could thus be used to perform tests of MIMO communication systems in perfectly defined environments and thus under reproducible conditions. After a brief recall of the advantages and drawbacks of using a single reverberation chamber, we describe the theoretical approach and the experimental results for the analysis of two coupled chambers.     

Diffraction of spherical waves at an annular aperture in the use of the boundary diffraction wave theory: A comparison of different diffraction integral approaches

The integral expression for divergent spherical waves diffracted at an annular aperture is derived based on the theory of the boundary diffraction wave. The expressions for divergent spherical waves diffracted at a circular aperture and a disk, and the axial field are treated as the special cases of our general one. Numerical calculation results for axial and transversal intensity distributions are given to compare our results with the Kirchhoff diffraction integral, first and second Rayleigh diffraction integrals. As expected, our results are in agreement with those in the use of the Kirchhoff diffraction integral, but the computer time is reduced greatly by using the boundary diffraction wave theory. The four diffraction formulae are shown to be consistent for axial and transversal intensity distributions, if the source and observation points are positioned equally from the aperture, or the observation point is located enough far from the aperture. Otherwise, the mean value of the first and second Rayleigh diffraction integrals is equal to the result of the boundary diffraction wave theory.     

基于随机拓扑的复杂腔体电磁辐射统计特性

针对电磁波经孔缝耦合进入多端口微波混沌腔体的电磁辐射问题,推导了孔缝随机耦合模型,以预测单腔体各孔缝处耦合电压的统计特性;并将该模型与电磁拓扑理论结合,提出了一种复合计算方法孔缝随机拓扑模型,用于分析级联腔体的孔缝耦合电压和传输系数等电磁量的统计特性,将该算法的计算结果与网络级联理论的计算结果进行对比,验证了算法的正确性。该模型可成为分析复杂不规则混沌腔体的孔缝耦合问题以及混响室研究的有利工具。