[发明专利]一种同心锥型TEM室的内外导体设计方法及同心锥型TEM室

说明书

本发明提供一种同心锥型TEM室的内外导体设计方法及同心锥型TEM室，该设计方法包括S1、根据方程一计算得到不同高度处的外导体半径：Y_out＝0.176x+1.46方程一；其中，x为高度，Y_out为在x高度处的外导体半径；S2、根据方程二计算得到不同高度处的内导体半径：方程二；其中，x为高度，Y_in为在x高度处的内导体半径。通过设计同心锥形TEM室传输段的内外导体，有效地减少了高阶模的数量且提高了高阶模截止频率，提高同心锥形TEM室腔体标准场性能。

技术领域

本发明涉及无线电测量技术领域。更具体地，涉及一种同心锥型TEM室的内外导体设计方法及同心锥型TEM室。

背景技术

TEM室就是一种基于标准场法的场强产生装置，其工作频率与尺寸相关，比如3米长的TEM室工作频段DC-150MHz，1米长的TEM室工作频段DC-500MHz，GTEM室最高工作频率也就只是DC-18GHz，因此单一的TEM室不能满足DC-40GHz的宽带场强探头计量需求。同心锥形TEM室可产生DC～40GHz宽频带的电磁场，可用于建立宽带场强校准系统，满足场强探头的全频段、宽带扫频校准需求。同心锥TEM室，与同轴传输线类似，是一种双导体传输线，采用轴对称结构，由同轴馈电、阻抗匹配段、传输段、终端负载及吸波材料等几部分组成，其结构示意图如图1所示，同轴馈电为同心锥形TEM室提供输入功率，阻抗匹配段将同轴导线50Ω特性阻抗变换到传输段特性阻抗，终端负载及吸波材料用于吸收电磁波，降低整个系统的驻波损耗，最终在两个金属同心锥体之间的空腔内产生均匀的TEM波，形成可计算的标准场强。

同心锥TEM室宽带场强校准装置主要由同心锥形TEM室、射频功率信号产生及监测系统、自动控制系统等部分构成。信号源产生DC～40GHz频段的射频信号，经功率放大器放大注入到同心锥TEM室中，信号监测部分用于监控注入功率的大小，包括矩阵开关、定向耦合器、功率计及功率探头等设备；自动控制系统完成仪器及场强探头校准的自动控制。系统工作时，由主控计算机控制信号产生系统生成信号并注入同心锥形TEM室，并在同心锥形TEM室内产生所需标准场，被校探头通过场强指示器连至主控计算机，由计算机根据功率计读数自动对探头进行校准。在同心锥宽带场强校准系统中，同心锥TEM室设计是关键核心技术。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种同心锥型TEM室的内外导体设计方法及同心锥型TEM室，通过设计同心锥形TEM室传输段的内外导体，有效地减少了高阶模的数量且提高了高阶模截止频率，提高同心锥形TEM室腔体标准场性能。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明提供一种同心锥型TEM室的内外导体设计方法，包括：

S1、根据方程一计算得到不同高度处的外导体半径：

Y_out＝0.176x+1.46 方程一；

其中，x为高度，Y_out为在x高度处的外导体半径；

S2、根据方程二计算得到不同高度处的内导体半径：

其中，x为高度，Y_in为在x高度处的内导体半径。

此外，优选地方案是，所述方程一和方程二根据对方程三和方程四进行仿真实验得到，其中，方程三为Y_out＝tanθ*x+r₀₂，方程四为其中，θ为外导体半角度；x为外导体高度；r₀₂为同轴接头外导体半径；Y_out为外导体x高度处的半径；Y_in为内导体x高度处的外半径；k为母线方程的指数项系数；z₀为匹配段初始阻抗。

此外，优选地方案是，仿真实验条件设定为同心锥匹配段内外导体的材料为铝，背景材料为空气；外导体半角度，同轴接头外导体半径，母线方程的指数项系数，匹配段初始阻抗均设为变量。