雷达液位计用微波暗室建设(ú┣嘏.doc

雷达液位计用微波暗室建设 技术中心　　秦鹏　 许晓　亮严　吴莹 摘要：微波暗室是进行天线参数测试及电磁波辐射、散射特性测试的理想场所。在雷达液位计的研制、生产和性能检测过程中，发挥这重要的作用。本文介绍了微波暗室设计的基本原理，给出了部分参数的选取准则，并分析了其原因。同时，作为暗室建设的例子，详细介绍了一般雷达液位计生产厂家对微波暗室的需求，以便从结构、屏蔽性能、吸波性能、材料选择等几个方面对小型微波暗室的构建进行阐述。 关键字：微波暗室；天线测量；雷达液位计 0 引言 微波暗室是实验室条件下保证雷达全系统工作和保护人员安全的必备条件。为满足雷达液位计在实验室条件下全功率辐射的实际需要，很多一线工作场所需要建设全屏蔽的微波暗室。建设可以完成雷达远场测试的大型微波暗室，在很多时候不是完全必要的，特别是对一般雷达液位计生产厂家而言，往往只需要完成基本天线参数测量，即完成雷达液位计在实验室条件下的全状态检查与测量、天线的辐射检查与测量、微波通道的驻波比等参数测量，不需要测量天线的方向图，在此情况下，完全可以建设一种小型的全屏蔽的微波暗室。此类暗室的设计空间不需要将整套雷达检测设备都容纳进去，而只需容纳部分检测设备和辐射天线，并能使天线正常扫描即可。这里提出了一种实用的小型微波暗室设计方案。 1 结构与屏蔽设计 由于微波暗室主要用于雷达的辐射时微波能量吸收以及微波通道的参数测量，因此，暗室的空间以能容纳基本工作人员、天线基本检测设备和天线为宜。如：总的空间要求为l 200×700 mm2，则暗室在装完吸波材料后的净空间2300(长)×1 800(宽)X 2 500(高)mm3即可。结构形式可以采用外墙用砖混结构，内部用金属板构建屏蔽室；也可以先构建内金属屏蔽室，然后在外层装饰其他墙面材料。雷达液位计发射平均功率一般较低，通常为1mW左右。因此，为保证暗室内仪器设备不被外界电磁环境所干扰，必须对外界强源辐射的强功率电磁波进行吸波衰减和屏蔽。屏蔽的基本方法有组合型和焊接型。组合型由墙板和使墙板连接的夹具组成，墙板可以采用两面覆盖镀锌薄层的胶合板或镀锌的钢板，夹具使墙板安装成一个整体，并保证了墙板的导电连续性。焊接方法是由钢板或铜板经焊接而成的密封体，对微波频段，要求焊接工艺精密，同时焊接型结构造价高。对全屏蔽室除需要有通道门外，还需要有散热波导窗、电缆通道、天线安装平台等。屏蔽室的屏蔽效果可由屏蔽性能来定义，对于不同频率，屏蔽性能要求不同，NSA65-6标准中规定，l GHz的平面波和10 GHz的微波其屏蔽性能应达到100 dB。本方案采用六面钢板焊接屏蔽结构，具体结构见图1。 由于雷达工作时的辐射能量被吸波材料所吸收并转化成热能，因此在屏蔽室壁上开两个波导通风窗用于散热。 结构轮廓设计 在结构设计阶段主要考虑的因素有以下一些： 静区，是指暗室内受各种杂波（含反射、散射和绕射波等）干扰最小且满足元钱条件的测试区域。静区的大小和形状与暗室的类型、工作频率、吸波材料特性、要求的反射电平等因素有关。 频率范围，工作频率的下限取决于暗室的宽度和吸波材料的厚度，上限由暗室的长度和静区决定。 反射率电平，定义为等效反射场与直接照射场之比。而等效反射尝试指室内反射、绕射和散射等杂波的总干扰场。 交叉极化，是指电磁波在传输过程中产生的与原极化特性相交的极化分量之大小，它表征了电磁波的极化纯度。 多路径损耗的均匀特性，是指暗室内电磁波传输路径损耗的不均匀特性，这对于圆极化天线的测量尤为重要。 幅度的均匀性，是指源天线照射置于静区内的待测天线时，孔径上场强度振幅的不均匀程度。通常要求静区横向辐射变化不超过±0.25dB，纵向辐射变化不超过±2dB。 最终，矩形暗室的尺寸选择如图2所示，其长度由下式确定： …………………………………………………………………(1) （1）式中，D为静区直径，W为暗室宽度，为发射天线到墙的距离，通常有。 当入射角时，宽度应满足W≥R/2.75。暗室的高度应该等于其宽度，以保证暗室的对称性。从而降低交叉极化电平。矩形暗室结构简单、易于建设、通用性号，是雷达液位计理想的测量暗室结构。 1.2 屏蔽门窗设计 屏蔽门窗一直以来都是暗室设计的重点和难点，既要保证人员和测量设备的自由进出，又有要防止外界电磁干扰和室内电磁波的泄露，为此门窗均需要特殊处理才能具备使用要求。 本暗室的电磁屏蔽门为自行设计和建设。如图3所示采用了钢质结构，包括门框和门页，该门框和门页均是用钢板折弯而成的空心体。如图4所示，门页的内层面板面积小于外层面板，以便在外层四周形成凸边。所说的凸边内侧面上和门框相应面上对应设置有屏蔽槽和铍青铜指形簧片，屏蔽槽挤压簧片使其完全与门的内侧面接触。门框与门页的一个边间铰接在一起，它们的另一个边间设置有锁