混响室的基本构造
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发布时间：2022-04-26 20:35
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时间：2023-10-30 07:38
由于机械搅拌式混响室是目前应用最多、标准认可、运行比较可靠的电波混响室，所以在此以它来说明电波混响室的构造。 如图所示的是典型的混响室结构与设备配置，它是由屏蔽腔体、搅拌器与驱动电机、信号源、功率放大器、发射天线、接收天线(或场强计)及控制设备等组成。
屏蔽腔体是由镀锌钢板等高反射率金属材料围成的矩形空间，腔体容积越大，则内部本征模数越多、最低可用频率越低。
电磁场发射和接收设备包括射频或微波信号源、功率放大器、频谱分析仪、光纤场强汁、控制计算机及测控软件等。 机械搅拌式混响室(也称模调谐式混响室或模搅拌式混响室)都安装有搅拌器．它由贯通混响室的单根或多根转轴及其附带的金属反射板构成，通过外部电机以步进或连续旋转驱动方式带动旋转。搅拌器是混响室的一个重要特征和标志，搅拌器选择得是否合理将直接影响到混响室的效果。
机械搅拌式混响室就是靠搅拌器的旋转不断改变金属腔体边界条件，从而得到随机极化、统计均匀的电磁场。从电磁散射的角度来讲，搅拌器和混响室墙面都会对发射天线馈入混响室内的电磁波进行多次反射和散射，由于搅拌器和混响室墙壁均为金属导体，吸收损耗较小，经过多次反射和散射后的信号相互叠加，使混响室内空间部分位置的功率密度增大．形成较强的空问场强，而有些位置则有可能因反相位叠加使场强削弱。通过搅拌器的运动，随机改变搅拌器的反射特性和散射特性．从而随机改变空间最大场强值的位置，使测试区域内每一点均能达到所期望的最高场强。另外，由于搅拌器和混响室墙面的随机散射，电磁波的极化方向也变得混乱和随机，从而形成统计意义上的均匀和各向同性。
到达混响室测试点的电磁波包括直射波和反射波：前者是未经过搅拌器搅拌(反射)而到达测试点的电磁波；后者是经过搅拌器搅拌(反射)后到达测试点的，这类电磁波是随机的，它们在混响室中产生随机均匀的电磁场。为得到统计均匀场，应尽量减少混响室内部未经过搅拌器搅拌的直射电磁波，从这个角度来说，搅拌器面积越大越好。特别是在下限工作频率附近，混响室机械搅拌调谐器的尺寸不能过小，否则，电磁波在桨叶附近发生绕射，不能实现电磁场的有效搅拌，因此，搅拌器的形状和几何尺寸是影响机械搅拌混响室性能的重要因素，应根据混响室的使用频率范围及屏蔽壳体内部空间大小没计。
通常认为：搅拌器的尺寸应不小于工作波长的两倍。IEC 61000-4-2l标准规定搅拌器尺寸至少为最低可用频率波长的1/4．每个搅拌器相对于混响室的总尺寸来说应陔尽可能大，在这个方向的尺寸至少为混响室最小尺寸的3/4。另外,在搅拌器旋转一周的过程中，混响室内不应出现重复的场分布。
搅拌器的搅拌效果用搅拌器效率(或称搅拌比)来表示，搅拌器效率是指混响室输入功率不变的情况下，搅拌器旋转一周时混响室内任意一点在任意方向上的场强最大值与最小值之比。混响室搅拌器效率的高低，主要表现为搅拌器搅拌时对混响室本征模频率产生多大的漂移，模频率漂移得越多，说明搅拌器的效率越高。为了保证混响室搅拌均匀，搅拌器对电磁场散射的随机性越大越好。在搅拌器没计安装好后，应对搅拌器和搅拌步数进行相关性测试。
搅拌器根据反射板结构分为直叶、折叶及齿叶等类型，如下图所示。其中，直叶搅拌器成本较低，但是折叶和齿叶搅拌器需要更加强大的动力控制系统来支持。从综合性价比考虑，目前折叶搅拌器应用较多，齿叶搅拌器往往是与直叶搅拌器或者折叶搅拌器配合使用的，其主要目的是提高搅拌效率，尤其是在低频段。
搅拌器虽然有各种形状，但其设计通常应遵循以下原则：
A、最大尺寸应不小于混响室最大尺寸的75%。
B、搅拌器旋转直径应不小于最低使用频率波长的l/4。
C、搅拌器优选非对称结构，保证混响室在任意角度下不出现相同边界条件。
D、为增加测试空间，搅拌器通常安装在角落位置。
E、应选择高反射率材料。
搅拌器材料选择综合考虑反射率、成本、重量等因素，铜的反射率足1.0，铝的反射率是0.6，锌的反射率是0.3，钢的反射率是0.1。显然，铜的反射率最高，但铜搅拌器重量大、成本高。因此，铝是机械搅拌器最常用的材料，考虑到铝性质活泼，应做表面抗氧化处理。
混响室中搅拌器的搅拌速度直接影响到混响室在低频段的搅拌效果和场均匀性。通常搅拌分为定速和变速两种模式，从理论上讲，搅拌器的速度越高则场均匀性越好，但高速度必须有大功率、高转速电机带动，导致建造成本增加。另外，考虑到接收机也存在响应时问，过高的搅拌速度使测试仪器来不及响应，也不利于测试空间建立稳定的电磁场。目前，标准规定的混响室搅拌器转速通常在10r/min～30r/min之间。
搅拌器根据安装数量可划分为单搅拌器、双搅拌器和多搅拌器等类型。搅拌器的数量会影响下列指标：
l 混响室内电磁场分布的均匀性；
l 是混响室内的电磁场强度；
l 建立均匀场的时间；
l 混响室内有效测试空间的大小。
通常情况下，单搅拌器由于搅拌维数低，造成响应时间、均匀度、实际可用空间尺寸等都受影响，并且需要大马力电机驱动。三维搅拌器的响应时间较快，但本身体积大，减少了有效测试空间，因此从成本、效果等因素综合考虑。
