Универсальные БЭК, антенные залы

При проведении лабораторных исследований антенных систем и рассеивателей часто меняются объекты и условия исследования, поэтому специализированные (стационарные) БЭК по тем или иным причинам оказываются малопригодными для решения быстроменяющихся задач. В случаях быстрого, но однократного решения задачи удобными могут оказаться антенные залы, которые передвижными щитами могут быстро перегораживаться на ряд временных БЭК. На рис. 1.21 приведена схема антенного зала, который в случае необходимости может использоваться как одна большая БЭК или как несколько небольших. Например, приведена схема разгораживания подвижными перегородками 1, 2одной большой прямоугольной БЭК на прямоугольную и две квазирупорные БЭК. На том же рисунке штриховой линией показан пример превращения большой БЭК в четыре малые прямоугольные камеры.

Размеры БЭК

Обычно размеры БЭК больше роста человека-оператора, и оператор может войти в БЭК не только для измерений, но также для осмотра, ремонта и т. д. Далее будет показано, что размещение оператора во время измерений внутри БЭК нежелательно, так как он может подвергаться СВЧ облучению. Поэтому в современных БЭК предусматривается два, а иногда и три отсека, причем во время измерений оператор выходит из отсека — собственно БЭК. Таким образом, все безэховые камеры, высота которых больше 1,5 - 2 м и в которые может войти оператор, будем называть БЭК. Ниже приводятся примеры больших и малых БЭК. Одной из самых больших прямоугольных БЭК является камера N402G, построенная фирмой Emerson and Cuming Inc. (США) для Датского университета [3, 46, 47]. Размеры БЭК 16×14×12 м³, облицована пирамидальными РПМ, с высотой пирамид до 2 м и предназначена для испытания антенн и рассеивателей в диапазоне 100 МГц....100 ГГц.

Большой и современной является также БЭК № 1056 [45], описанная выше.

Наиболее компактной является БЭК типа L40 = 20 [48, 49], работающая в диапазоне 200 МГц... 30 ГГц, размеры ее 8,2×3,2×3,1 м³.

Размеры мини-БЭК малы по сравнению с ростом человека-оператора, поэтому оператор всегда находится снаружи камеры.

В п. 1.1 уже упоминалось о небольшой полусферической БЭК. В 1973 г. были опубликованы результаты испытания небольшой цилиндрической БЭК покрытой внутри слоем ферритового РПМ, применяемой для измерения характеристик (в основном, входного сопротивления) телескопических УКВ-антенн [50]. Рабочий диапазон БЭК 30—70 МГц.

В 1974 г. был опубликован патент США [51] на перевозимую мини-БЭК [52] (рис. 1.22). Перевозимая мини-БЭК (рис. 1.23) состоит из усечен ной конической рупорной части 2и цилиндрического отсека 4с люком, закрывающимся крышкой 1. Усеченная коническая часть 2покрыта гладким РПМ 5, а цилиндрический отсек пирамидальным РПМ 6 и 7,причем на задней стенке установлены более высокие пирамиды. Измеряемый объект 8устанавливается на малоотражающую опорную колонну 9,которая вращается во время измерений электродвигателем 10,размещенным внизу мнни-БЭК. Перевозится мини-БЭК на трех колесиках 11.

Как утверждается в описаниях, цилиндрическая мини-БЭК, облицованная пирамидальным материалом, слабо фокусирует отраженные лучи в безэховую зону. Задняя стенка покрыта высококачественным РПМ. Поэтому «кажущаяся» ЭПР мини-БЭК невелика, а уровень кросс-поляризации составляет —25 дБ. Неоднородность поля по краям безэховой зоны ±3 дБ.

Мини-БЭК работает в диапазоне частот 2... 18 ГГц. Для перекрытия всего диапазона применяются пять сменных рупорных наконечников.

Габаритные размеры мини-БЭК 1,5×3×2,1 м³, масса 140 кг.

Стоимость мини-БЭК около 15 тыс. долларов без рупорных наконечников, стоимость каждого из которых примерно 1,5 тыс. долларов.

В 1970 г. было опубликовано рекламное описание экранированной мини-БЭК [53], предназначенной для испытания передающих антенн, излучающих большую мощность. Стены БЭК покрыты ферритовым РПМ марки NZ-2, который с системой водяного охлаждения обеспечивает температуру в БЭК не более 20° при рассеянии мощности до 5 кВт. Рабочий диапазон БЭК 0,3... 1 ГГц, размеры 1,2×1,5×1,2 м³, масса 400 кг, стоимость 7 тыс. долларов.

Другие примеры беэзховых камер приведены ниже:

Compact Hybrid Chamber (CHC) (рис. 1.24) – предназначена для сертификационных испытаний на помехоустойчивость согласно ГОСТ Р 51317.4.3-99 (МЭК 61000-4-3) c измерительным расстоянием 3,0 м и предсертификационных испытаний на помехоэмиссию. Установленные ферритовые и, частично, гибридные поглотители позволяют проводить измерения в частотном диапазоне 26 МГц - 18 ГГц. CHC – может быть сконструирована как полубезэховая камера SAC (рис. 1.25) (с заземляющей пластиной) или как полностью безэховая камера FAC (рис 1.26) (с дополнительными съемными поглотителями на полу между передающей антенной и испытуемым средством). Внешние размеры: 7,3м х 7,5м х 3,3м. (Д х Ш х В)

Параметры безэховой камеры Compact Hybrid Chamber приведены в таблице

Таблица

Внешние размеры:	7, 355 мм. х 3, 755 мм. х 3, 3300 мм. (ДхШхВ)
Диапазон частот:	26 МГц - 18 ГГц
Измерительное расстояние:	3,0 м.
Установка поглотителей:
Стены:	Ферритовые поглотители F006 + 7,2 м² гибридных поглотителей Н450 в центре
Стена за испытуемым средством:	Ферритовые поглотители F006 + 9,9 м² гибридных поглотителей Н450 в центре
Стена за антенной:	Ферритовые поглотители F006
Потолок:	Ферритовые поглотители F006 + 5,76 м² гибридных поглотителей Н450 в центре
Пол (SAC):	7,2 м² перемещаемых гибридных поглотителей Н450
Пол (FAC):	Ферритовые поглотители F006 + 7,2 м² гибридных поглотителей Н450 в центре
Испытания на помехоэмиссию:	предсертификационные испытания по ГОСТ Р 51320-99 (СИСПР 16-1)
Испытания на помехоустойчивость:	ГОСТ Р 51317.4.3-99 (МЭК 61000-4-3)
Размер однородной области:	1,5 х 1,5 м
Максимальное отклонение:	0 дБ/+6 дБ (для 75% от 16 точек измерения).

Измерительные безэховые камеры (рис. 1.27.)

Для оборудования камер для измерения диаграмм направленности антенн, оценки эффективной отражающей поверхности корпусов летательных аппаратов и испытаний электронного оборудования военного назначения применяются стандартные поглощающие элементы из материала ECCOSORB VHP-NRL. Иногда для подобных приложений требуется обеспечить высокие характеристики в специфических диапазонах частот, в таких случаях поглотитель изготавливается на заказ.

Камеры для оценки электромагнитной совместимости (ЭМС) (рис. 1.28.)

Безэховые камеры для измерений, связанных с оценкой электромагнитной совместимости (ЭМС) излучающего электронного оборудования, должны соответствовать международным стандартам и правилам по тестированию уровней излучений (EN 50147-2 и -3) и качества защиты от излучения (EN 61000-4-3). Конструкция подобных безэховых камер в каждом конкретном случае оригинальна и требует применения типов абсорберов, не принадлежащих к семействам, применяемым для оборудования камер для измерения параметров антенн. Здесь, как правило, используются полые поглощающие элементы ECCOSORB HX.

На кафедре АиРПУ ТТИ была спроектирована (авт. вед. инж. Ильин И.В.) и введена в эксплуатацию БЭК (рис. 1.29) предназначенная для проведения научно-исследовательских и учебных лабораторных работ.

БЭК имеет следующие технические характеристики:

1. РПМ типа «Бамбук», которым покрыта рабочая поверхность камеры, работает в диапазоне длин волн от 10 см до 0,8 см и имеет коэффициент отражения - (–15) ¸ (-20) дБ.

2. Площадь рабочей поверхности» 60 м².

3. Коэффициент безэховости – 46 дБ.

4. База – 5 м.

5. Безэховая зона имеет форму эллипсоида, вытянутого вдоль базы и имеет диаметр сечения поперечника 0,6 м и длину около 1 метра.

6. Максимальный размер исследуемого объекта, ограниченный фазовыми искажениями на краях, не превышающих , составляет 0,3 м.

10ти - метровая камера (рис 1. 30.):

1. соответствует стандартам ANSI C 63.4/ EN50147-2;

2. стандартные размеры камеры составляют 23M×15M× 9M;

3. камера покрыта на 2,4 м трехслойными полыми коническими абсорберами специальной конструкции для обеспечения высочайших характеристик в диапазоне от 30МГц до 40ГГц;

4. при испытаниях на излучения испытательная камера будет иметь отражающий пол;

5. при испытаниях на устойчивость, на полу испытательной камеры будут находиться поглотители;

6. поворотный стол для поворота проверяемого оборудования (EUT) и мачта антенны высотой от 1 до 6 м для демпфирования отражений от основания.

7. все камеры, предназначенные для испытаний самолетов, разрабатываются на заказ под размеры конкретного самолета и для предлагаемого испытания на ЭМС;