基于混响室的毫米波天线辐射效率测量

A reverberation chamber (RC) is an electrically large screened room with electrically large stirrers used to stir the field inside the chamber, the field inside the RC can be statistically uniform and isotropic. The antenna efficiency measurement in the RC has the following advantages: no requirement for a reference antenna, wide frequency range, no requirement for the antenna structure and the measurement system is relatively general, thus this method has attracted wide interest in recent years. This project is aimed to investigate the antenna efficiency measurement methods in RC in the millimeter-wave region, theoretical analysis and practical measurement will be carried out to tackle the difficulties. The working packages mainly include: 1. Investigate the anomalous phenomenon occurred when the RC is electrically very large, such as degraded field uniformity and non-ideal enhanced backscatter coefficient; 2. Explore the antenna radiation efficiency measurement theory, investigate the foundation theories of different methods of radiation efficiency measurement in the RC, especially in the millimeter-wave region, propose the solutions for the encountered problems; 3. Dig the physical insights behind the statistical data measured in the RC as much information is hidden behind the statistical data, theories on how to extract different physical quantities will be developed.

电波混响室是一个电大尺寸且由高导电反射墙面构成的屏蔽腔室，通过内部搅拌器的转动改变腔室的电磁环境，进而形成统计均匀、各向同性和随机极化的场分布。由于混响室中天线效率的测量可不借助参考天线，同时测量频带宽，对天线结构无特殊要求，可形成通用的测试系统，近年来此方面研究受到广泛关注。本项目研究混响室中天线效率测量的理论和技术，针对毫米波段天线效率测量的难题，拟从理论分析，模型实验等方面，对毫米波段天线效率的测量进行研究。具体内容包括：1.混响室超电大尺寸时异常现象的机理与探究，解决混响室在超电大尺寸时场均匀性变差，后向散射增强系数偏离理想值的异常现象；2.天线辐射效率测量的理论基础探索，研究多种电波混响室中天线辐射效率测量的理论基础，重点研究无参考天线方法在毫米波段出现的问题并提出解决方案；3.混响室统计数据的内涵信息挖掘，混响室中的统计数据包含多重隐含信息，研究针对不同物理量的提取理论。

混响室是一种高谐振电大尺寸的屏蔽腔室，内部具有机械搅拌器，用于搅拌内部的电磁环境，进而形成统计均匀、各向同性和随机极化的场分布。本项目旨在从理论上量化混响室的非理想特性，在不进行电尺寸缩放情况下，研制出在毫米波段仍然性能良好的电波混响室。针对毫米波段天线效率测量的难题，从理论分析，模型试验等方面，对毫米波段天线效率的测量进行研究。同时，对混响室统计数据的内涵信息进行深入挖掘。研究内容包括：1.对搅拌器角相关的理论定义和近似解析方程的研究；2.基于机械臂实现源搅拌混响室，测量结果体现了源搅拌较传统机械搅拌的优越性；3.维纳辛钦定理在混响室中的应用和推广，量化了用于描述混响室特征的相关物理量，并推导出物理量之间的解析表达式关系；4.利用场探头探测法和VNA法测量混响室中归一化最大场强的比较分析研究，对时域和频域下测量得到的统计数据进行深入研究。围绕上述研究，本项目研究开发了性能优良的毫米波段混响室和功能齐全的配套测试软件控制系统，能够高效且精准测量数据，系统快速处理数据，具有较高的商业价值。在项目资助下，共发表学术论文16篇，其中SCI收录期刊论文13篇，EI收录期刊论文和国际会议论文3篇。并在Wiley出版一部外文学术专著。