微波暗室內(nèi)受雜散波干擾最小的區(qū)域

靜區(qū)：

所謂靜區(qū)就是指微波暗室內(nèi)受雜散波干擾最小的區(qū)域，也就是在短波通信中，自發(fā)射天線數(shù)十公里以外直至電離層把電波反射回地面以前的一個區(qū)域。

微波暗室靜區(qū)重要性：

暗室的電性能主要由靜區(qū)的特性來描述。靜區(qū)的特性又以靜區(qū)的大小、靜區(qū)內(nèi)的最大反射率電平、交叉極化度、場強(qiáng)均勻性、路徑損耗、固有雷達(dá)截面、工作頻率范圍等參數(shù)來描述。其中，靜區(qū)內(nèi)的最大反射率電平是主要因素。所以，設(shè)計一個暗室，必須給定靜區(qū)的性能指標(biāo)，然后由此來決定暗室的尺寸、吸波材料的選擇等。由此可以看出靜區(qū)的性能指標(biāo)對微波暗室的搭建非常重要。

微波暗室靜區(qū)性能測試：

微波暗室用于天線測量。作為室內(nèi)測量，微波暗室應(yīng)能把發(fā)射天線直接輻射到接收天線主波束區(qū)以外的射頻能量,盡可能地吸收或改變其反射方向，使之不進(jìn)入接收天線的主波束區(qū)，即在接收天線所在區(qū)域內(nèi)提供近似無反射的靜區(qū)。

測試方法：

靜區(qū)性能的核心指標(biāo)是反射電平，其它指標(biāo)本質(zhì)上均于反射電平有關(guān)。靜區(qū)反射電平可以采用自由空間電壓駐波比法來測量。

微波暗室是一個模擬的“自由空間”，由于暗室內(nèi)壁吸波材料吸收電磁波不完全，對于入射到它上面的電磁波始終存在著大小不同的反射，這些反射隨空間位置的不同而不同，它們與直射波矢量迭加后就形成了自由空間電壓駐波，其數(shù)量大小就反映了暗室空間反射電平的大小。

設(shè)Ed為來自源天線的直射波場強(qiáng)，Er為等效反射波場強(qiáng)，它與軸線夾角為θ。令接收天線方向圖在θ方向的電平為A（dB），則接收天線方向圖最大值旋轉(zhuǎn)到θ方向時，它在直射波方向收到的場強(qiáng)Ed’將為

Ed’=Ed×10A/20

設(shè)直射波Ed’和反射波Er同相和反相時檢測到的場強(qiáng)最大值和最小值分別用B（dB）和C（dB）來表示，則可分下列三種情況討論：

1)Er時

B=20lg(Ed’+Er)/Ed’=20lg(Ed10A/20+Er)/Ed10A/20

C=20lg(Ed’-Er)/Ed’=20lg(Ed10A/20-Er)/Ed10A/20

則暗室反射電平Γ為

Γ=20lg(Er/Ed)=A+20lg[(10(B-C)/20-1)/(10(B-C)/20+1)]

2)Er=Ed’時

Γ=A

3)Er>Ed’時

同理可得

Γ=20lg(Er/Ed)=A+20lg[(10(B-C)/20+1)/(10(B-C)/20-1)]

因此，只要測出空間駐波曲線和接收天線的方向圖，就可以按上述三類情況計算出反射電平。Er和Ed’的大小判別方法是：由于Ed’隨天線的移動有規(guī)律變化，Er無規(guī)律變化，在某一取向角上，如果實(shí)測空間駐波曲線的平均值出現(xiàn)無規(guī)律的變化，就能判別Er>Ed’，或在這個取向角上，實(shí)測空間駐波曲線的平均電平比在這個取向角上方向圖電平高，也能判別Er>Ed’。

天線的近場區(qū)和遠(yuǎn)場區(qū)：

著微波暗室搭建成功，就可以用于我們的天線測量，圍繞著天線的場可以劃分為兩個主要的區(qū)域：接近天線的區(qū)域稱為近場或者菲斯涅耳（Fresnel）區(qū)，離天線較遠(yuǎn)的稱為遠(yuǎn)場或弗朗霍法（Fraunhofer）區(qū)。參考下圖，兩區(qū)的分界線可取為半徑R=2L2/λ(m)

其中，L是天線的最大尺寸（米），λ是波長（米）。

在遠(yuǎn)場或弗朗霍法（Fraunhofer）區(qū)，測量到的場分量處于以天線為中心的徑向的橫截面上，并且所有的功率流（更確切地說是能量流）都是沿徑向向外的。在遠(yuǎn)場，場波瓣圖的形狀與到天線的距離無關(guān)。在近場或者菲斯涅耳（Fresnel）區(qū)，電場有明顯的縱向（或者徑向）分量，而功率流則不是完全徑向的。在近場，一般來說場波瓣圖的形狀取決于到天線的距離。

如果如下圖所示用想象的球面邊界包裹住天線，則在接近球面極點(diǎn)的區(qū)域可以視為反射器。另一方面，以垂直于偶極子方向擴(kuò)散的波在赤道區(qū)域產(chǎn)生了穿透球面的功率泄漏，就好像這個區(qū)域是部分透明一樣。

這導(dǎo)致了天線附近的能量往返振蕩伴隨赤道區(qū)域的向外能量流的情況。外流的功率決定了天線輻射出去的功率，而往返振蕩的功率代表了無效功率——被限制在天線附近，就像一個諧振器。

天線周圍場劃分：

通常，天線周圍場，劃分為三個區(qū)域：無功所場區(qū)，輻射近場區(qū)和輻射遠(yuǎn)場區(qū)。

射頻信號加載到天線后，緊鄰天線除了輻射場之外，還有一個非輻射場。該場與距離的高次冪成反比，隨著離開天線的距離增大迅速減小。在這個區(qū)域，由于電抗場占優(yōu)勢，因而將此區(qū)域稱為電抗近場區(qū)，它的外界約為一個波長。超過電抗近場區(qū)就到了輻射場區(qū)，按照與天線距離的遠(yuǎn)近，又把輻射場區(qū)分為輻射近場區(qū)和輻射遠(yuǎn)場區(qū)。

無功近場區(qū)：

又稱為電抗近場區(qū)，是天線輻射場中緊鄰天線口徑的一個近場區(qū)域。在該區(qū)域中，電抗性儲能場占支配地位，該區(qū)域的界限通常取為距天線口徑表面λ/2π處。從物理概念上講，無功近場區(qū)是一個儲能場，其中的電場與磁場的轉(zhuǎn)換類似于變壓器中的電場、磁場之間的轉(zhuǎn)換，是一種感應(yīng)場。

輻射近場區(qū)：

超過電抗近場區(qū)就到了輻射場區(qū)，輻射場區(qū)的電磁場已經(jīng)脫離了天線的束縛，并作為電磁波進(jìn)入空間。按照與天線距離的遠(yuǎn)近，又把輻射場區(qū)分為輻射近場區(qū)和輻射遠(yuǎn)場區(qū)。在輻射近場區(qū)中，輻射場占優(yōu)勢，并且輻射場的角度分布與距離天線口徑的距離有關(guān)。對于通常的天線，此區(qū)域也稱為菲涅爾區(qū)。

輻射遠(yuǎn)場區(qū)：

通常所說的遠(yuǎn)場區(qū)，又稱為夫朗荷費(fèi)區(qū)。在該區(qū)域中，輻射場的角分布與距離無關(guān)。嚴(yán)格地講，只有離天線無窮遠(yuǎn)處才能到達(dá)天線的遠(yuǎn)場區(qū)。

公認(rèn)為，輻射近場區(qū)與遠(yuǎn)場區(qū)的分界距離R為：2D*D/λ。見下圖

其中，圖是的D為天線直徑；為天線波長，D>>λ。

要進(jìn)一步說明的是：輻射場中，能量是以電磁波形式向外傳播，無功近場中射頻能量以磁場、電場形式相互轉(zhuǎn)換，并不向外傳播。

審核編輯 ：李倩