[發明專利]X波段高功率微波一體化輻射場測量系統

有效

• 申請號: 201310143176.8
• 申請日: 2013-04-22
• 公開（公告）號: CN103995187A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 史鵬飛;蔣廷勇;劉小龍;李鵬輝;閆軍凱;葉虎;景洪;晏峰
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍63655部隊
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08;G01R21/133
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

技術領域

本發明涉及一種高功率微波輻射場測量裝置。

背景技術

高功率微波外場測量系統對于高功率微波研究中的參數測量、診斷等工作都有重要的作用。目前高功率微波輻射場測量系統的基本構成如文獻“陳宇.遠場法高功率微波功率測量中若干問題的研究[D].國防科學技術大學碩士論文,2005（P6～P7）.”中提到的，該類系統組成面臨以下難題：一是存在電磁防護的薄弱環節，強電磁環境易對測量結果產生干擾；二是測量系統移動測量位置帶來檢波器前端的重復連接，對其測量結果的可靠性造成了影響；三是不具備衰減調節能力，測量動態范圍小。

另一類是基于波導系統探針耦合的測量系統如文獻“屈勁,劉慶想,等.高功率微波輻射場功率密度測量系統[J].強激光與離子束,2004,16(1),77～80.”所述，該類型系統同樣存在易受外部電磁場干擾和測量動態范圍小等問題。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種X波段高功率微波一體化輻射場測量系統，集電磁防護、衰減量調節、信號檢波、數據采集及處理、遠程監控和光纖數傳等功能于一體，結構緊湊，簡便易攜（重量約10kg）、易于外場測量的快速展開；提高了系統整體的電磁防護能力，增加了測量的動態范圍（大于20dB），對測量不同功率水平的輻射場有了更強的適應性。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：包括天線、波導衰減器、波導同軸轉換器、程控衰減器、同軸衰減器、檢波器、數字轉換器、單板電腦、光纖收發器和監控計算機。

高功率微波輻射場信號由天線接收后，經過波導衰減器進行功率衰減，經過波導同軸轉換器傳輸至程控衰減器（傳輸線結構由波導結構改變為同軸結構，利于減小后端傳輸線的體積），再依次經過程控衰減器和同軸衰減器進行功率衰減（程控衰減器可以實現信號功率衰減量的計算機控制，同軸衰減器通常和后端的檢波器一起使用，該組合檢波結構有較小的駐波，可以減少檢波波形的畸變量），由檢波器檢出高功率微波輻射場信號的包絡波形，該包絡波形由數字轉換器采集后發送給單板電腦，計算出天線所處位置的高功率微波輻射場功率密度值，監控計算機通過光纖收發器對數字轉換器的采集波形、溫度傳感器采集的環境實時溫度進行監視；對數字轉換器的參數和程控衰減器的衰減量進行控制。

所述天線所處位置的高功率微波輻射場功率密度值，

W——天線所處位置的高功率微波輻射場功率密度值，單位：mW/cm²；

G——天線增益，單位：dB；

A_w——波導衰減器的衰減量，單位：dB；

IL_w-c——波導同軸轉換器的插入損耗，單位：dB；

A_p——程控衰減器的衰減量，單位：dB；

A_c——同軸衰減器的衰減量，單位：dB；

P_d——檢波波形幅度對應的輸入功率值，單位：dBm；

S——天線有效接收面積，單位：cm²。

進入所述波導同軸轉換器的信號的平均功率不大于30dBm（連續波）或峰值功率不大于50dBm（脈沖寬度小于10μs）。

所述程控衰減器的衰減量按照1dB的步進，在0～11dB范圍內連續調節。

所述檢波器輸入信號頻率范圍：DC～18GHz，波形輸出幅度小于150mV，響應時間小于2ns。

所述數字轉換器選用的帶寬：500MHz，最高采樣率：2GS/s，能夠完成對檢波器輸出波形的不失真采樣。

所述的波導同軸轉換器、程控衰減器、同軸衰減器、檢波器、數字轉換器、單板電腦、光纖收發器和溫度傳感器安裝在電磁防護體內，電磁防護體包括殼體和殼蓋。殼體為上端開口的長方體空腔，底部外側有一凸臺，凸臺頂面尺寸等于波導同軸轉換器的法蘭端面尺寸，凸臺上開一矩形貫通孔，波導同軸轉換器的同軸接口一端從殼體外側插沿矩形貫通孔插入殼體，直到波導同軸轉換器的法蘭端面同凸臺頂面搭接，法蘭和凸臺沿搭接縫隙進行360°焊接，焊接采用氣體保護焊或真空焊接，波導同軸轉換器的法蘭端面開四個非貫通的螺釘孔（避免了傳統貫通孔形成的進入電磁防護體的耦合通道），用以和波導衰減器的法蘭連接和緊固。殼蓋與殼體上端開口吻合，外沿焊有三層鈹銅彈簧片，實現殼蓋和殼體的良好電接觸，殼體上端開口處的邊沿高出殼蓋1.5cm。