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王維德、陳幸豐、林根煌

國立中山大學電機工程學系 地址:804 高雄市鼓山區蓮海路 70 號 電話:07-5257016 傳真:07-5254165

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摘要:本文主要探討在OATS 中,接地面的導電係數對 NSA Test Site, OATS),同時為了避免受到地面土質的影響,

開放測試場必須要在良好的接地面上,一般使用金屬 材料作為接地面,藉以提供均勻之地面反射波,以符 合量測重現性及重複性之準則。

目前判斷開放測試場是否符合標準的方法,主要是 以FCC(Federal Communication Commission)所採用的 正規化場衰減量(Normalized Site Attenuation, NSA)作 為標準值。此為1982 年,由 Smith、German、Pate 三 人所提出的場衰減模型推導出來的結果,在理想開放 測試場下,場衰減量是由激發源的頻率、發射天線與 接收天線的天線因子(Antenna Factor, AF),以及最大接 收電場值所決定。 1982 年由 Smith、German、Pate[1]所提出新的 場衰減模型,利用天線因子(Antenna Factor, AF)、

激發源之頻率及接收到最大電場值 ,來決定

其中

( )

義在ANSI C63.4–2001[2]之水平極化半波長天 線,其NSA 值如表 1 所示。

B、鉛直極化半波長天線之測試場模型

發射天線高度為2.75 米,接收天線距離發射天 線 10 米,接收高度範圍因鉛直於接地面的關 係,低頻部分在 ANSI C63.5–1998[3] 中,有 明確的規定,天線之一端點至少距離接地面25 公分。此結構參數定義在ANSI C63.4–2001 之 鉛直極化半波長天線部分,其 NSA 理論值如

圖三與圖四分別為水平極化與鉛直極化下,

於接收端電場量明顯增加,NSA 值下降。對水平極化 而言,接收端半波長天線的鉛直升降無方向性(指向性

=1),不論接收高度為何,接收端始終在直接源和影像 源的最大輻射方向上。對鉛直極化而言,接收端半波 長天線的鉛直升降有方向性(指向性和θ有關),接收端 無法同時在直接源和影像源的最大輻射方向上[4]。故 在鉛直極化上,導電係數的變化對NSA 值的影響較為 明顯。當導電係數為1000 S/m 的 NSA 曲線,已經接近 完美導體接地面所求得的NSA 值。故當接地面材質的 導電係數在 S/m 以下,導電係數對於 NSA 值的影 響,會逐漸明顯而不可忽略。

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然而經本研究的模擬發現,當接地面為一般金屬材 質時,因導電係數值甚大,可視為完美導體,其 NSA 與理論值極為接近,但是當接地面之導電係 數降為1000 S/m 以下或更低時,其 NSA 值上升變 化的趨勢愈明顯。

C63.5–1998 中,對於開放測試場之接地面的大 小有明訂的規格,在實際接地面為有限尺寸的情況 下,導電係數造成量測NSA 值的變化,是否如同 在無窮大接地面的結果,則是未來繼續研究的課 題。

參考文獻

五、結論 [1]A. A. Smith, Jr., R. F. German, and J. B. Pate, “Calculation of site attenuation from antenna factors,” IEEE Trans.

Electromagn. Compat., vol. EMC-24, pp. 301-316, Aug. 1982.

用以衡量開放測試場是否合乎標準所採用的 NSA 理論值,是利用半波長天線,在理想的開放 測試場所接收到的最大電場值、發射天線的激發頻 率,以及發射與接收天線的天線因子所得到。

[2]ANSI Std. C63.4-2001, American National Standard: Methods of Measurement of Radio-Noise Emissions from Low-Voltage Electric and Electronic Equipment in the Range of 9 kHz to 40 GHz

[3]ANSI Std. C63.5-1998, American National Standard:

Electromagnetic Compatibility–Radiated Emission Measurements in Electromagnetic Interference (EMI) Control–Calibration of Antennas (9 kHz to 40 GHz)

在探討理論值的過程中,可發現在 Smith 所推 導的公式中,對於NSA 值的求得,做了許多的假 設;其中測試場地接地面為完美導體的假設,與實 際情況不符,理論上在有限導電係數下,其 NSA 值應會與理論值有所差異。

[4] 陳志豪, 林根煌, “近場與耦合對正規化場衰減量的影響之 研究, ” 台灣電磁相容研討會, pp. 232 – 237,1999

附錄二

接地面及相位中心對 LPDA 天線因子的影響之研究