[實用新型]一種矢量電磁波探測儀

無效

• 申請號: 200920108029.6
• 申請日: 2009-05-20
• 公開（公告）號: CN201497779U
• 公開（公告）日: 2010-06-02
• 發明（設計）人: 王東峰;王順;紀奕才;方廣有
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周長興

技術領域

本實用新型屬于電磁波傳播與探測技術領域，具體地涉及一種基于電磁波空間耦合模型及傳播特性的寬帶矢量電磁波探測儀。

背景技術

地面和空間的電磁場變化和電磁波傳播對人們的工作與生活有重要影響。地面電磁探測是地面電磁環境監測、電磁輻射定位等需求的重要實現方法。空間電磁探測是空間探測和深空探測的重要內容。太陽活動、磁暴、地殼運動與人類活動等都會引起電離層和磁層電場的變化并激發各種電磁波。無論是研究空間天氣通過磁層和電離層對人類活動的影響，還是研究地殼運動與人類活動對電離層和磁層的影響，都需要對地面以及空間電磁場和電磁波進行高精度的探測。采用星載電場波探測儀器對電離層進行探測，在地震火山預報研究、日地空間物理研究、空間天氣對人類活動的影響研究，以及人類活動對電離層影響研究等方面都具有重要意義。

采用電磁波探測儀對探測電磁波及其矢量信息在下列領域方面具有重大意義：

1)可以獲取地震、火山等自然災害爆發前激發的電磁場異常信息，為地震和火山等的預報研究服務；

2)對電離層電磁場的探測有助于科學家進一步深入研究日地關系中的一系列重大物理過程；

3)可以研究空間天氣對人類活動(包括通訊、導航和GPS定位等)的影響；

4)可以研究人類活動(包括高壓輸電線、無線電發射機等)的電磁輻射狀況以及對電離層的影響。

5)可以在地面或者空間建立觀測平臺，接收并研究宇宙天體的射電輻射。

6)可以獲取局部至全球的電磁場的分布信息，從而有助于建立自主的全球電磁場模型和全球電離層模型。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種寬帶矢量電磁波探測儀。

為實現上述目的，本實用新型提供的矢量電磁波探測儀，主要包括：

自源寬帶矢量天線，連接信號調理電路；

所述信號調理電路連接A/D采集電路；

所述A/D采集電路連接FPGA控制電路；

所述FPGA控制電路連接USB傳輸電路；

所述USB傳輸電路連接上位機處理軟件模塊。

本實用新型的矢量電磁波探測儀中，自源寬帶矢量天線包括三路正交天線，每一路正交天線連接一個信號調理電路，且每一個信號調理電路連接一A/D采集電路。

本實用新型的寬帶矢量電磁波探測儀中，信號調理電路包括：放大器電路、抗混疊濾波電路和差分放大器電路。

本實用新型的寬帶矢量電磁波探測儀中，自源寬帶矢量天線包括三分量正交無源單極天線和前置低噪聲放大電路。

本實用新型的寬帶矢量電磁波探測儀中，FPGA控制電路包括：時鐘產生模塊、ADC采樣控制模塊、數據緩存模塊和USB接口控制模塊。

本實用新型的矢量電磁波探測儀中，上位機處理軟件模塊包括：工作模式配置模塊、數據處理模塊和圖形化顯示模塊。

本實用新型是基于電磁波空間耦合模型及傳播特性的寬帶矢量電磁波探測儀，該探測儀采用有源寬帶矢量天線接收工作頻帶內的電磁波，分析波的平面度、極化特性和波矢量等，并能獲得電磁波的來波方向。

附圖說明

圖1為本實用新型矢量電磁波探測儀原理框圖；

圖2為本實用新型自源寬帶矢量天線1原理框圖；

圖3為本實用新型信號調理電路2原理框圖；

圖4為本實用新型A/D采集電路3原理框圖；

圖5為本實用新型FPGA控制電路4原理框圖；

圖6為本實用新型USB傳輸電路5原理框圖。

具體實施方式

本實用新型主要由自源寬帶矢量天線、信號調理電路、A/D采集電路、FPGA控制電路、USB傳輸電路和上位機處理軟件模塊構成。

自源寬帶矢量天線包括三路正交的有源天線，用于接收三個正交方向上的空間低頻電磁波信號，并分別轉化為電壓信號后進行低噪聲放大。

信號調理電路將自源寬帶矢量天線三個通道的輸出電壓信號作進一步放大處理，并分別進行抗混疊濾波、差分放大等處理，使單端信號轉變為A/D采集所需要的差分電壓信號。

A/D采集電路分別對三個通道的模擬電壓信號進行采樣數字化。

FPGA控制電路用來產生ADC采樣時鐘，控制三路ADC進行采樣并將采樣后的數據緩存，并控制USB接口將緩存的數據送往上位機。

USB傳輸電路作為上位機和FPGA之間的數據傳輸通道，負責數據傳輸和接收來自上位機的配置命令。