[發明專利]靈敏度系數可調同軸高壓脈沖探頭

有效

• 申請號: 201310031542.0
• 申請日: 2013-01-28
• 公開（公告）號: CN103105540A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 石立華;馬如坡;張祥;周穎慧;張輝
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍理工大學
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 盧霞

技術領域

本發明涉及一種靈敏度系數可調的同軸脈沖電壓測試裝置，屬于脈沖電場傳感器技術領域。

背景技術

瞬變電磁脈沖前沿快、頻譜寬，對電子電氣設備與系統具有較大的威脅。研究瞬變電磁脈沖的干擾破壞機理及有效防護方法必須對瞬變電磁脈沖場進行準確有效的測試。

IEEE關于9kHz~40GHz電磁場傳感器校準標準中，對于GHz以上瞬變脈沖場的測試推薦采用GTEM室。利用GTEM室測試校準瞬變脈沖場時，校準信號的獲取有輸入端獲取、負載端獲取和信號源斷開獲取三種方式。當從負載端獲取信號時，得到的信號受場傳輸距離和負載擾動影響較大。把脈沖源斷開后直接獲取信號時，對脈沖源和場產生裝置的穩定性和重復性要求較高。而從輸入端獲取校準信號時，得到的信號受系統干擾較小，測試精度較高，但目前現有的脈沖探頭難以滿足此需要。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足之處，針對GTEM室測試校準系統中從輸入端獲取校準信號的需求,提供一種靈敏度系數可調同軸高壓脈沖探頭。

本發明的靈敏度系數可調同軸高壓脈沖探頭，包括信號輸入/輸出連接頭（1）、絕緣支撐墊圈（2）、剛性同軸線、探針形電場傳感器（6）、靈敏度調節螺母（7）、套件（8）、靈敏度標尺（9）、靈敏度指示線（10）和電場耦合輸出連接頭（11），所述的剛性同軸線由剛性同軸線內導體（3）、剛性同軸線外導體（4）、剛性同軸線內外導體間填充介質（5）組成，所述的信號輸入/輸出連接頭（1）和電場耦合輸出連接頭（11）位于探頭的端口，所述的絕緣支撐墊圈（2）位于信號輸入/輸出連接頭（1）和電場耦合輸出連接頭（11）內側，所述的剛性同軸線內導體（3）固定在剛性同軸線外導體（4）內側，所述的探針形電場傳感器（6）固定在靈敏度調節螺母（7）的內側，所述的套件（8）固定在靈敏度調節螺母（7）的外側，所述的靈敏度標尺（9）設在套件（8）中間透明部位的兩側，所述的靈敏度指示線（10）設在靈敏度調節螺母（7）上對應靈敏度標尺（9）位置。

所述的信號輸入/輸出連接頭（1）和電場耦合輸出連接頭（11）的外部接口均為螺紋結構,所說的信號輸入/輸出連接頭（1）和電場耦合輸出連接頭（11）的端口特性阻抗為50Ω。

所述的剛性同軸線內導體（3）的外徑為3?mm，所述的剛性同軸線外導體（4）的內徑為7?mm，所述的剛性同軸線內外導體間填充介質（5）為空氣，所述的剛性同軸線的特性阻抗為50Ω。

所說的靈敏度標尺（9）上標識有靈敏度參數，標識的靈敏度參數為電場傳感器頂端到內導體中心的距離，在標定的靈敏度系數曲線上不同距離對應著不同的靈敏度系數；所說的靈敏度調節螺母（7）用于選擇靈敏度系數；所述的靈敏度指示線（10）用于指示靈敏度參數。

本發明的原理是：被測瞬變脈沖在剛性同軸線內外導體間形成電磁場，內外導體間的電場傳感器在電磁場中產生感應電壓，并通過耦合端口輸出到接收設備。剛性同軸線內外導體間的電場分布符合方程式（1）

式（1）中，為注入到剛性同軸線的瞬變脈沖電壓，為剛性同軸線截面上內外導體間某點到中心的距離，為距離中心處的徑向電場，為剛性同軸線外導體內徑，為剛性同軸線內導體外徑。通過調節電場傳感器頂端到剛性同軸線中心的距離，可以耦合輸出不同的電壓值，即改變了脈沖探頭的靈敏度系數。

瞬變脈沖電場傳感器通常采用電小天線作為接收單元，這樣可以保證信號在天線中傳播時間遠遠小于信號前沿上升時間，從而保持瞬變脈沖原有波形。通常，在無線電測試領域，電小天線形狀主要有球形、倒錐形和圓柱形等。經過仿真計算和試驗發現，電小天線尺寸較小時，其形狀對電場耦合輸出端口的特性阻抗基本沒影響。對比不同的電小天線，探針形天線的尺寸較小，對剛性同軸線內外導體間電磁場的擾動很小。而且，探針形電場傳感器，結構簡單，便于制作。因此，本發明的電場傳感器優選探針形結構。

本發明的靈敏度系數可調同軸高壓脈沖探頭，具有如下效果：

1、滿足GTEM室測試校準時從輸入端獲取信號的需要，?可用于上升時間≤2.8?ns的瞬變脈沖場測試校準；

2、可根據瞬變脈沖的測量量程需要，通過靈敏度調節螺母選擇靈敏度系數；

3、信號輸入/輸出連接頭和電場耦合輸出連接頭的端口特性阻抗為50Ω，便于與50Ω測試系統匹配連接；

4、探針形電場傳感器對被測場擾動較小，且結構簡單，便于制作。

附圖說明