开放式横电磁波传输室研究

肖猛

摘 要 通过横电磁波传输室的应用，能够产生相对较为均匀的平面横电磁波，当前被广泛应用于测试小型电子设备的电磁兼容性以及标定电磁场传感器等领域。基于此，本文简要阐述了开放式横电磁波传输室的基本特征，并以带状线为基础，分析了带状线以及特性阻抗的基本原理，最后对传输室进行了阻抗、电压传输系数与电压驻波之间的比例进行了测试。

关键词 横电磁波;传输室;带状线

1横电磁波传输室相关概念简述

1.1 横电磁波传输室

横电磁波传输室主要是一种对同轴线进行改良与优化而得出的封闭结构，能够模拟与自由空间远场区域具有相同电磁波特性的自由空间环境。一般而言其具备以下几个方面的特征：第一，横电磁波传输室的工作频段覆盖了极低的频率到1GHz以上的高频率，相比之下有着较强的激励效率，获得高场强的概率也更高。第二，横电磁波传输室所需要的设备数量相对较少，实验空间相对较小，成本支出较低，操作简易，所获得的实验结果较为精确。

1.2 开放式横电磁波传输室

开放式横电磁波最早是在1978年被用于核电磁脉冲研究领域之中，对于小型电子设备所产生的电磁脉冲效应有着较为重要的影响。一般而言，开放式横电磁波传输室能够被视为一段矩形同轴传输线，主要包含了锥形过渡段、主传播段以及同轴转接头，其中矩形部分的两端逐渐过渡到了同轴转接头之中，进而与同轴连接器产生紧密的联系，相关人员在应用传输室时会让同轴转接头在同轴电缆之中直接连接至信号发生器，而另一个端口的转接头则直接连接至信号接收器以及标准匹配负载。在当前应用较为广泛的同轴传输手段之下，开放式横电磁波传输室始终处于一个密闭状态，对于标定电磁场传感器以及观测传输效应有着不利的影响。通过带状线的应用，则能够实现对同轴电缆的完美代替，进而使得传输器中的无源器件具备较强的灵敏程度以及隔离程度[1]。

2带状线及特性阻抗

2.1 带状线结构

带状线又被称之为三板线，主要是由三块接地板组成，如若将上下两块接地板的宽度设置为a，将二者之间的间距设置为b，中间截面矩形导体的宽度设置为w，厚度设置为t，并且在接地板与导体之间都通过均匀介质进行填充，这样一来就能够对带状线TEM导波进行有效传输。与同轴线模式下的横电磁波传输室类似，在带状线结构下进行信号传输时也有着高次TE模以及TM模。为了有效防止高次TE模的出现对信号传输所产生的不利影响，一般通过合理设置带状线尺寸来达到目的，a一般是W的5至6倍，，，其中主要是指带状线截止频率所对应的波长。

2.2 特性阻抗

如若t=0，就可以通过单位长度分布电容C来计算出带状线所具备的特性阻抗，计算公式如下：

其中主要是指填充介质的介电常数;主要是指中心导体所具备的有效宽度，如若，那么

通过分布电容的特征能够获得计算特性阻抗的公式如下：

其中主要是指填充介质的相对介电常数，一般是选用空气作为填充介质;主要是指带状线的相速度，c主要是指光速[2]。

如若t>0，那么W的计算公式如下：

3测试结果分析

3.1 特性阻抗測试结果

本文主要是通过时域阻抗测试仪器来测试带状线开放式横电磁波传输室的特性阻抗，得出了这一传输室在电磁波的传输方向中特性阻抗在50.0到54.1Ω这一范围之内，平均值达到了52.2Ω，由此能够得出这一开放式横电磁波传输室的特性阻抗并未有着较为激烈的变化，相对而言较为平稳，特别是在带状线T横电磁波周围的过度结构之中并未让特性阻抗有着较为显著的变化，实际测试结果与预计测试结果出入不大。

3.2 电压传输系数和电压驻波之间的比值测试结果

本文主要是通过网络分析仪器来测试带状线开放式横电磁波传输室的端口电压传输系数，得出了当频率达到了573MHz之后，其电压传输系数就会产生-1.67dB的变化量;当频率达到了711MHz之后，其电压传输系数就会产生-6.2dB的变化量，从整体来看，当频率维持在0至600MHz这一范围之内，电压传输系数并不会有这1.67dB的变化量，但在366MHz、196MHz以及64MHz这三个频率点以及周围频带内端口有着相对较大的反射效果，主要是因为传输室端口的结构产生了一定的变化，进而引发了相应的谐振作用，但总的来说影响不大。

而带状线开放式横电磁波传输室的电压驻波测试同样使用了网络分析仪器，结果显示还是在366MHz、196MHz以及64MHz这三个频率点以及周围频带内端口有这相对较大的反射效果，并且在频率小于628MHz时，RVSWR小于2.2。最后将二者进行对比，能够看出相比于传统横电磁波传输室，引入带状线思想的开放式横电磁波传输室工作状态显得更为稳定，容错率较高，有着较大的应用价值[3]。

4 结束语

综上所述，通过对开放式横电磁波传输室的实际测试，其具有良好的操作性，可提升效应观测水平。后续相关工作人员可以通过对上下工作空间的不对称设计及提高工作空间高度等，扩展应用环境，以适应中型电子系统的电磁脉冲效应研究。

参考文献

[1] 刘星汛，齐万泉，黄承祖，等. 一种用于电场探头校准的同心锥形横电磁波传输室[C]. 中国电子学会.2019年全国微波毫米波会议论文集（上册）.中国电子学会：中国电子学会微波分会，2019：165-167.

[2] 李新峰，魏光辉，潘晓东，等.导线贯通金属腔体端接负载电磁脉冲响应规律[J].微波学报，2015，31（4）：9-15.

[3] 李新峰，魏光辉，潘晓东，等.含长贯通导线腔体电磁耦合数值分析与实验研究[J].电波科学学报，2014，29（6）：1189-1195.