《IEICE Communications Express》：Estimation of effective working volume within ideal reverberation chamber using plane wave integration method
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本文针对传统统计方法无法考虑混响室尺寸局限性的问题，通过平面波积分法（PWI）计算工作容积内电场分布，首次量化得出工作容积需达到两倍波长以上才能呈现理想统计特性，并为国际电工委员会（IEC）标准中观测点数量对场均匀性评估的影响提供了理论依据，对电磁兼容（EMC）测试精度提升具有重要意义。
在电磁兼容（EMC）测量和无线设备空中（OTA）性能评估领域，混响室通过金属搅拌器的机械旋转产生随机电磁场环境，其核心指标场均匀性直接决定测试结果的可靠性。传统统计方法虽能通过概率密度函数描述理想混响室的电场分布，却存在固有局限：该方法无法反映实际混响室的物理尺寸对场分布的影响，且国际电工委员会（IEC）标准规定的有限观测点数量可能引入评估误差。这些理论空白使得实际工程中混响室工作容积的优化设计缺乏量化依据。
为突破统计方法的维度限制，日本国立信息通信技术研究所（NICT）的Harima团队创新性地采用平面波积分法（Plane Wave Integration， PWI）这一确定性建模方法。该方法将混响室内电场表述为多方向入射平面波的矢量叠加，通过控制波传播方向、极化方向和初始相位等随机变量，在1.5m×1.5m×1.5m的工作容积内设置29,791个观测点，系统模拟了200MHz至1GHz频段下不同搅拌器步数（1/12/100步）的电场分布特性。
关键技术方法包括：1）基于中心极限定理的电场统计模型构建；2）采用平面波积分法实现三维空间电场分布仿真；3）通过极值理论（Order Statistics）推导最大电场分布概率密度函数；4）参照IEC 61000-4-21标准进行场均匀性评估。研究通过160,000次蒙特卡洛随机数生成验证统计理论值，并对比分析不同频点、观测点数量下的分布特性。
电场分布可视化分析
通过PWI法计算获得的x-z平面电场分布显示（图3），在1GHz高频条件下最大电场分布与统计理论高度吻合，而200MHz低频段出现显著偏差。这表明工作容积的电气尺寸（以波长为单位）是决定混响室理想性的关键参数。
概率密度定量对比
最大电场分布的概率密度对比（图4）揭示：当工作容积尺寸≥2λ时，PWI计算结果与统计理论值误差≤1dB。而平均电场分布因数据平滑效应（图5），其概率密度差异被掩盖，证实最大场分布更适合作为混响室性能评估指标。
观测点数量敏感度研究
场均匀性评估结果显示（图6），采用IEC标准规定的8个观测点时，即使理想场分布也会产生±1dB波动。而31×31×31高密度观测网络能稳定反映真实场均匀性，表明现有标准中观测点数量不足可能造成测试偏差。
本研究通过理论推导与数值模拟相结合，明确量化了混响室理想工作容积的临界尺寸（≥2λ），解决了统计方法无法表征物理尺寸的经典难题。同时指出IEC标准中观测点数量不足可能引入±1dB的评估误差，为后续标准修订提供了实验依据。该成果发表于《IEICE Communications Express》，不仅深化了对混响室内在电磁特性的认知，更对高精度EMC测试场地的设计与优化具有重要指导价值。
