周汝派，鄭少斌

（工業(yè)和信息化部電子第五研究所，廣州 510610）

均勻場(chǎng)域（簡稱UFA）的校準(zhǔn)是評(píng)估電波暗室性能的重要指標(biāo)，同時(shí)也是進(jìn)行輻射抗擾度試驗(yàn)的重復(fù)性和可靠性的關(guān)鍵[1]。GB/T17626.3對(duì)于射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度試驗(yàn)和電波暗室的UFA校準(zhǔn)等方面都作了詳細(xì)的規(guī)定，而新版國標(biāo)GB/T17626.3-2016[2]相對(duì)于舊版國標(biāo)GB/T17626.3-2006[3]在UFA的校準(zhǔn)要求及方法均作了一些修訂，本文著重新舊版標(biāo)準(zhǔn)的差異，基于GB/T17626.3-2016對(duì)UFA校準(zhǔn)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的闡述及解析。

1 校準(zhǔn)要求的差異

GB/T17626.3-2016相對(duì)GB/T17626.3-2006的要求主要是增加了對(duì)不同尺寸的被測(cè)物（簡稱EUT）給出了更加清晰且明確的UFA窗口應(yīng)用要求，和校準(zhǔn)頻率在高于1GHz時(shí)UFA的場(chǎng)強(qiáng)幅值容差范圍。

當(dāng)校準(zhǔn)頻率低于1GHz時(shí)，可分為UFA覆蓋EUT尺寸（完全照射法）和UFA不覆蓋EUT尺寸（部分照射法或獨(dú)立窗口法）這兩種情況。

1）當(dāng)EUT尺寸小于1.5m×1.5m，可使用完全照射法，此時(shí)UFA的尺寸最小是0.5m×0.5m，尺寸可以柵格0.5m為步進(jìn)來增大。例如：EUT的尺寸小于0.5m×0.5m，UFA可選0.5m×0.5m尺寸規(guī)格進(jìn)行校準(zhǔn)，但要求4個(gè)柵格點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)值測(cè)得容差均在-0dB～6dB范圍內(nèi)UFA才有效，見圖1。

圖1 0.5m×0.5m尺寸的UFA（完全照射法）Fig.1 0.5mx0.5m size UFA (full irradiation method)

圖2 大于0.5mx0.5m尺寸的UFA（完全照射法）Fig.2 UFA Larger than 0.5mx0.5m size (full irradiation method)

圖3 大于1.5mx1.5m尺寸的UFA（完全照射法）Fig.3 UFA Larger than 1.5mx1.5m size (full irradiation method)

圖4 1.5mx1.5m尺寸的UFA（部分照射法）Fig.4 1.5mx1.5m size UFA (partial irradiation method)

EUT的尺寸在0.5mx0.5m與1.5mx1.5m之間，UFA可根據(jù)EUT的實(shí)際尺寸，以0.5mx0.5m為尺寸起點(diǎn)，0.5mm為增長步進(jìn)，選擇能覆蓋到EUT的尺寸規(guī)格進(jìn)行校準(zhǔn)，但要求75%的柵格點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)值測(cè)得容差在-0dB～6dB范圍內(nèi)UFA才有效。如圖2所示，圖2(a)的EUT尺寸在0.5mx0.5m與1.0mx0.5m之間，選擇校準(zhǔn)的UFA尺寸為1.0mx0.5m；圖2(b)的EUT尺寸在1.0mx0.5m與1.0mx1.0m之間，選擇校準(zhǔn)的UFA尺寸則為1.0mx1.0m。

2）當(dāng)EUT尺寸大于1.5mx1.5m，可按照1）所述的完全照射法通過擴(kuò)大UFA的尺寸以此能覆蓋EUT。例如：EUT的尺寸大于1.5mx1.5m，UFA可根據(jù)EUT的實(shí)際尺寸，以1.5mx1.5m為尺寸起點(diǎn)，0.5mm為增長步進(jìn)為選擇能覆蓋到EUT的尺寸規(guī)格。如圖3所示，若EUT尺寸在1.5mx1.5m與1.5mx2.0m之間，選擇校準(zhǔn)的UFA尺寸為1.5mx2.0m，校準(zhǔn)時(shí)要求75%的柵格點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)值測(cè)得容差在-0dB～6dB范圍內(nèi)UFA才有效。

也可使用部分照射法來替代，此時(shí)UFA的尺寸至少是1.5mx1.5m，可以柵格尺寸0.5m為步進(jìn)增大，通過移動(dòng)EUT以此讓EUT每一個(gè)部分均能被固定尺寸且已校準(zhǔn)好的UFA所覆蓋，如圖4所示。圖4(a)的陰影部分是UFA未能覆蓋的部分，通過將EUT移動(dòng)位置，圖4(b)的陰影部分能被UFA所覆蓋；或通過移動(dòng)發(fā)射天線得到固定尺寸的UFA的一類列組合以此能覆蓋EUT，見圖4(c)，移動(dòng)天線使得UFA覆蓋EUT的陰影部分。這些方法均要求75%的柵格點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)幅值測(cè)得容差在-0dB～6dB范圍內(nèi)。

當(dāng)校準(zhǔn)頻率高于1GHz時(shí)，同樣可分UFA覆蓋和不覆蓋到EUT的尺寸這兩種情況。

a）當(dāng)EUT尺寸小于1.5mx1.5m，此時(shí)UFA的校準(zhǔn)要求同低于1GHz頻率的a）情況相同，但柵格點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)值測(cè)得容差可為+6dB～+10dB。

b）當(dāng)EUT尺寸大于1.5mx1.5m，優(yōu)選完全照射法，也可使用獨(dú)立窗口法來替代，即將EUT所占用的0.5mx0.5m的陣列窗口分別校準(zhǔn)；或使用部分照射法來替代，校準(zhǔn)要求同低于1GHz頻率的b）情況相同。除獨(dú)立窗口法要求所有柵格點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)值測(cè)得容差在0dB～+6dB外，完全照射法和部分照射法均要求75%的柵格點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)值測(cè)得容差可為+6dB～+10dB。

圖5 不同情況下的UFA窗口應(yīng)用Fig.5 UFA Window applications in different situations

將以上對(duì)UFA校準(zhǔn)要求的4種情況使用1個(gè)二叉樹圖來表示則更加清晰明了，如圖5所示。

2 校準(zhǔn)方法的差異

在UFA的兩種校準(zhǔn)方法——恒定場(chǎng)強(qiáng)和恒定功率法的步驟中，GB/T17626.3-2016增加了對(duì)測(cè)試系統(tǒng)（例如：功率放大器）是否飽和的確認(rèn)步驟，假定校準(zhǔn)場(chǎng)強(qiáng)選擇1.8倍的試驗(yàn)場(chǎng)強(qiáng)，在每個(gè)校準(zhǔn)頻點(diǎn)按以下步驟進(jìn)行：

1）在每一個(gè)測(cè)試頻率，記錄校準(zhǔn)場(chǎng)強(qiáng)所對(duì)應(yīng)的功放前向功率Pc。

2）將校準(zhǔn)場(chǎng)強(qiáng)所對(duì)應(yīng)的信號(hào)源電平降低5.1dB（即將校準(zhǔn)場(chǎng)強(qiáng)降低1.8倍），記錄對(duì)應(yīng)的功放前向功率Pt。

3）將Pc減去Pt，若差值在3.1dB～5.1dB之間，則功放處于未飽和，測(cè)得的場(chǎng)強(qiáng)數(shù)據(jù)可以使用；若小于3.1dB，則功放處于飽和，測(cè)得的場(chǎng)強(qiáng)數(shù)據(jù)不可以使用。

步驟3）對(duì)功放是否處于飽和的判斷依據(jù)是基于GB/T17626.3-2016對(duì)功放壓縮點(diǎn)的修改，將原來GB/T17626.3-2006的1dB改為2dB，其原因是考慮到功放的1dB壓縮點(diǎn)是通過端接50Ω檢查，而實(shí)際功放端接的是天線阻抗，通常不是50Ω。

步驟3）的原理推導(dǎo)過程見圖6和公式（1）。

功放的輸出飽和臨界點(diǎn)可用以公式（1）來表示：

其中，Pin表示功放的輸入功率，P輸出飽和臨界表示功放處于臨界飽和的輸出功率，G線性表示功放的線性增益。當(dāng)功放處于非飽和區(qū)時(shí)，Pin降低5.1dB時(shí)，P輸出飽和臨界即降低3.1dB～5.1dB；若當(dāng)功放處于飽和區(qū)時(shí)，Pin降低5.1dB時(shí)，壓縮點(diǎn)則大于2dB，P輸出飽和臨界則小于3.1dB。

圖6 功放的1dB與2dB壓縮點(diǎn)示意圖Fig.6 Diagram of 1dB and 2dB compression points for amplifiers

3 總結(jié)

隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)也在不斷的發(fā)展完善。新版國標(biāo)GB/T17626.3-2016相對(duì)舊版國標(biāo)關(guān)于UFA的條款內(nèi)容在條理性和嚴(yán)謹(jǐn)性有了進(jìn)一步完善，本文通過對(duì)兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在UFA的差異部分內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)解析，可為相關(guān)檢測(cè)機(jī)構(gòu)及工程人員提供了一定的理論和實(shí)踐指導(dǎo)。