基于模式叠加理论的混响室蒙特卡洛模拟过程参数研究李昱伍巧凤贺理王明星孙诗炎张芸孙琦黄轲【摘要】混响室的统计建模是研究混响室内电磁场特性的重要手段。利用混响室概率统计模型，结合蒙特卡洛模拟方法，能够实现对混响室内随机场环境快速有效的建模和分析。针对基于模式叠加理论的混响室概率统计模型，给出了其蒙特卡洛模拟步骤，对蒙特卡洛模拟过程中涉及的可变参数，包括：搅拌器位置数、工作频率、模式权重系数等进行研究，计算并分析了这些参数变化对仿真结果产生的影响，得到的结论可为模式叠加方法重构混响室场环境提供指导。【关键词】模式叠加;蒙特卡洛模拟;混响室;参数变化：O441.4：A：2095-2457（2019）08-0008-003DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.08.003【Abstract】Statisticalmodelingofreverberationchambers（RCs）isanimportantmeansofstudyinghecharacteristicsofelectromagneticfieldsinRCs.UsingthereverberationchamberprobabilitystatisticalmodelandcombiningwiththeMonteCarlosimulationmethod，therandomfieldenvironmentinaRCcanbequicklymodeledandanalyzedeffectively.AimingatprobabilitystatisticalmodelofRCbasedonthemodeexpansionmethod，itsMonteCarlosimulationstepsaregiven.ThevariableparametersinvolvedintheMonteCarlosimulationprocessinclude：thenumberofstirrerpositions，theworkingfrequencyandthemodeweightcoefficient，etc，arestudied.Theeffectsofthesevariableparameteronthesimulationresultsarecalculatedandanalyzed，whichcanprovideguidanceforreconstructingtheRCenvironmentusingthemodelsuperpositionmethod.【Keywords】Modeexpansionmethod;MonteCarlosimulation;Reverberationchamber;Variableparameters0引言混响室（ReverberationChamber，RC）作为一种新兴的电磁兼容（EMC）测试场地，相较于传统电磁兼容测试环境有诸多优势：适中的输入功率即可获得较高的测试场强;测试过程中受试设备无需旋转;测试时间短;测试空间大;不需要吸波材料、造价低等[1]。研究并掌握混响室内电磁场的特性对电磁兼容测试具有重要的指导意义。从1968年混响室首次用于电磁兼容测试研究以来，国内外的学者开展了从理论到实验再到工程设计大量同混响室有关的研究[2]。从混响室的热动力学模型到模式理论，从确定性分析方法[3-5]到统计分析方法[6-8]，人们对混响室的研究越来越全面。其中，概率统计方法由于能够快速而有效地对混响室内的随机场环境进行建模和分析而备受关注，典型的有Hill的平面波积分模型[9-11]和基于模式叠加理论的混响室概率统计模型[12-13]等。基于已有的概率统计模型，结合蒙特卡洛方法[14-15]能够很好地模拟混响室内的场分布，快速获得场环境的统计特性。本文首先简要介绍了基于模式叠加理论的混响室概率统计模型，给出了其蒙特卡洛模拟步骤;然后对蒙特卡洛模拟过程中涉及到的可变参数进行研究，计算并分析了这些参数变化对仿真结果的影响。1基于模式叠加理论的混响室蒙特卡洛模拟1.1基于模式叠加理论的混响室概率统计模型1.2蒙特卡洛模拟过程对于理想混响室，当搅拌器转动时，谐振模式的幅值和相位均可被看作随机变化的量。这种随机性通过模式幅值系数δ来体现。因此，基于模式叠加理论的蒙特卡洛模拟过程，首先要产生服从均匀分布U（-a，a）的随机数作为模式权重δmnp_te，δmnp_tm的实部和虚部。然后在任意一个固定的搅拌器位置下，通过（1）式计算混响室内的电场值。当搅拌器转过M个角度时，可以获得M个电场量进而求得电场的统计特性。2蒙特卡洛模拟过程中的参数变化讨论以一个固定尺寸的混响室为例，用模式叠加理论结合蒙特卡洛方法模拟其工作区域内的场分布。仿真过程中涉及到的变化参数有：搅拌器位置数M、工作频率f0、模式权重系数δ等。下面分別讨论它们对仿真结果的影响。2.1搅拌器位置数M首先取定混响室的工作频率f0=1GHz，设定模式权重系数δ～U（-1，-1），改变搅拌器的位置数，分别计算M=10，100，1000，5000时电场x分量Ex的幅值，给出其归一化的概率密度函数曲线，如图1所示。图中ideal...