[发明专利]电磁兼容测试用的近场赋形天线

说明书

电磁兼容测试用的近场赋形天线主要包括接地板架（1）、极板（2）和接头（3）；极板（2）与接地板架（1）的接地板（10）垂直，极板（2）与接地板（10）构成天线的两个极；极板（2）在接地板（10）所在平面上的垂直投影（20）的长度高于最大工作波长的三分之一；极板（2）的辐射边缘（21）形状为逐渐张开的曲线；凹口（24）伸入极板（2）的内部，形成一个附加振子（25）。该天线尺寸小、重量轻、移动灵活，不仅便于使用，还降低对测试发射功率的要求，降低了测试装置的成本和测试运行成本，提高了垂直极化辐射场，提高了测试场强的均匀性，测试的重复性和可重复性。

技术领域

本发明涉及电磁兼容测试，尤其是电磁兼容测试用的近场赋形天线。

背景技术

电磁兼容测试目的在于检验受试电气和电子产品或系统（统称为受试件）对外界电磁场的敏感度。试验中，发射天线需要在受试件的区域，产生一个频率满足测试标准要求的、场强均匀幅度满足要求的电磁场。按照测试标准ISO 11451-2（道路车辆车辆对窄带辐射电磁能的抗扰性试验方法第2部分：车外辐射源法），测试用的场发生装置（发射天线）的工作频段是20MHz到18GHz。

在20MHz频率时，波长为15米，受试区域实际上是天线的近区，受试区域的电磁场是近场。近区的电磁场除了辐射场以外，还有感应场。但已有电磁兼容测试用的天线，其波束都是基于远区辐射场，没有考虑近区感应场对受试区域电磁场的影响，有时甚至只考虑驻波。

当测试工作频率比较高时，天线的尺寸小，可用的天线形式相对比较多。但工作频率比较低时，特别是在20MHz到220MHz频率范围内，可用的天线尺寸都很大。目前电磁兼容测试常用的对数周期宽带天线虽然理论上可用于任何频段、具有任意宽的工作频带，但受实际使用环境的限制，天线的尺寸不能很大，往往无法具备理论上的性能。通常测试使用的宽带对数周期天线的最低工作频率是80MHz，如果采用更大尺寸的宽带对数周期天线，使得天线的最低工作频率可以到20MHz，但这时对数周期天线振子尺寸很大，使其架设高度必须很高，常常会远高于受试件的高度。由于暗室空间限制，同时为了保证受试件所在的测试区域具有足够的测试场强，受试件离发射天线不能太远。当测试天线架设的很高的时候，虽然天线的主瓣方向与地面平行，但受试件位于地面且离天线很近时，受试件所在的测试区域很可能不在发射天线的主瓣范围，导致辐射功率密度下降。如果把对数周期宽带天线放的离受试件远一些，以避免这个问题，但这种做法不仅受暗室空间大小的限制而不一定可行，而且由于距离远，使得受试件所在的测试区域的辐射功率密度减小。此外天线架设高，在受试件的测试区域，天线经地面的反射波与天线直达波叠加，造成测试区域场强的不均匀，影响测试的充分性和测试结果的可重复性，影响测试精度。

另一方面，对数周期天线的两个振子臂（极板）相对放置，使得天线的尺寸比较大，也有采用金属接地板代替其中一个振子臂，但是通常要求的接地板的尺寸很大，不仅使得天线移动不变，还影响天线放置的灵活性。

通常为了减小天线的尺寸，在天线上刻槽，通过延长电流的流通路径，以降低天线的工作频率，但是这些天线没有针对受试区域电磁场的赋形作用，虽然其能够在低频使得天线的驻波符合要求，但是由于没有根据电磁场功率密度的要求对电流路径进行设计，路径不同部分的电流在受试区的电磁场相互抵消，使得天线的增益不高。不合理的电流路径还会导致产生了很多非垂直极化的电磁场，例如水平极化的电磁场。这些非垂直极化的电磁场虽然对电磁波功率密度和增益有贡献，由于地面对水平极化的负镜像作用，通常在受试件附近比较弱，这些非垂直极化的电磁场对测试并没有贡献。

发明内容

技术问题:本发明提出了电磁兼容测试用的近场赋形天线，可以对受试区域的电磁场的波束和极化进行赋形，改善提高受试区域垂直极化电磁场的强度，而且解决天线尺寸大的问题，可以保证在低频和宽频带时天线具有好的驻波性能；此外，所需要的接地板尺寸小，没有馈电匹配网络或者巴伦；天线高度低，降低地面反射对受试件测试区域场强均匀性的不利影响，还使得位于地面的受试件，可以始终位于天线的主波束内。

技术方案：