[實用新型]寬帶全向場強探頭

有效

• 申請號: 201420436774.4
• 申請日: 2014-08-04
• 公開（公告）號: CN204008871U
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 郭宏福;侯華楠;劉高高;呂福勝
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01R29/12
• 分類號: G01R29/12
• 代理公司: 廣東秉德律師事務所 44291
• 代理人: 楊煥軍

技術領域

本實用新型屬于電場強度檢測傳感器技術領域，尤其涉及一種用于空間的電磁輻射測量的0.2MHz～3GHz寬帶全向場強探頭。

背景技術

電磁波自發現之日起便對人類社會形成了深刻影響。而今，無線電存在著眾多應用領域和形式：從日常生活中的廣播電視、移動通訊、衛星導航、網絡信息、衛生醫療，到國防軍事中的監控識別、導彈制導、電子對抗，再到城市內部的超高壓輸電，它們無時無刻不在為人類社會的進步和發展提供著諸多便利的條件。然而，電磁波在現代社會帶來巨大變革的同時，隨之而來的是日益嚴重的電磁污染和危害。電磁輻射不僅會影響人類的身體健康，而且會干擾其周圍電子儀器的正常工作。為了及時準確地獲取空間電場強度的幅值、有效地降低電磁輻射造成的危害，對電磁輻射監測的核心部件——電場探頭的設計研究有重要應用價值。

電磁輻射測量探頭應用廣泛，在無線電計量領域中，電場探頭用來為國家基準提供量值傳遞和溯源；在微波暗室的檢測中，電場探頭用來測試待測裝置處電場強度均勻性；在電磁兼容性的檢測中，電場探頭用來測試待測設備處節點電場強度；在環境影響評估的測試中，電場探頭用來測試電磁輻射環境中電場強度。

電場探頭由三個相互正交放置在介質板上的偶極子、檢波電路及高阻饋線組成，偶極子作為接收天線感應空間的電場信號并將其轉換成高頻電信號，通過后端非線性檢波器高頻電信號檢波輸出成直流電信號，然后整形網絡和低通濾波器對檢波后的直流電信號進行整形和濾波，最后由高阻傳輸線傳至后端處理電路。

按駐波電流分布的普通偶極子天線對頻率變化很敏感，為了避免電場探頭出現帶內諧振現象，置于絕緣介質基板之上的偶極子天線臂總長度一般控制在1mm～3mm，小偶極子作為測量天線很難滿足所要求的平坦度和靈敏度，因此近年來的探頭采用行波偶極子作為探測天線，將偶極子天線臂的電阻按錐削變化，用氮化鉭薄膜經光刻制成，并且錐削變化的偶極子與高阻引線和二極管連接處均使用薄膜淀積和光刻技術制成的金連接片，這種做法雖然能夠使探頭的頻率響應有所提高，然而選擇制作探頭的材料每一樣都代價昂貴，并且做功極為細致，增加探頭的生產成本，制約了探頭的推廣使用。另外，作為連接電場探頭前端感應部分和后端處理電路的高阻薄膜傳輸線，構成一個由內部引線分布電容同高損耗串聯電感所組成的低通分布參數濾波器，對測量精度影響很大，之前的探頭采用薄膜鎳鉻合金(NiCr)以光刻技術制成作為高阻饋線，由于其生產工藝復雜，成本高從而影響了這種探頭的推廣使用。針對這些問題，設計工藝簡單、性能穩定的電場探頭具有重要的實際應用價值。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種偶極子天線臂上加載集總式阻抗的寬帶全向場強探頭，可以提高天線的平坦度和靈敏度，簡化制作工序和降低生產成本。

為了實現上述目的，本實用新型采取如下的技術解決方案：

寬帶全向場強探頭，包括：絕緣外殼、支撐所述絕緣外殼的絕緣支桿、設置于所述絕緣外殼內的介質基板，所述每一介質基板上設置有一對直偶極子天線；3塊介質基板圍成底面為等邊三角形的空心三棱柱，一塊介質基板上的直偶極子天線與相鄰介質基板上的偶極子天線之間為正交布置，所述直偶極子天線的天線臂上設置有3個均勻間隔的表貼電阻，所述3個表貼電阻將天線臂四等分，所述每對直偶極子天線的天線臂之間跨接有射頻檢波二極管；在所述介質基板上設置有由并行布置的微帶線構成的整形濾波網絡，所述微帶線的前端與所述偶極子天線的天線臂相連且連接于所述射頻檢波二極管的端部，微帶線的后端與相鄰介質基板上的微帶線通過直插電阻相連，所述整形濾波網絡的輸出端與雙絞傳輸線相連；所述雙絞傳輸線穿過所述絕緣支桿后與信號處理電路相連。

本實用新型的射頻檢波二極管為肖特基低勢壘檢波二極管。

本實用新型的雙絞傳輸線由兩根相互絕緣的銅導線互相絞合而成。

本實用新型的從所述天線臂的內端向外端設置的電阻的阻值依次為200Ω、110Ω和10Ω。

本實用新型的每一微帶線上設置有6個間隔設置的電阻。

本實用新型的每一微帶線上從上到下排列的電阻中，前兩個電阻的阻值依次為390kΩ、100kΩ，后四個電阻的阻值為10kΩ。

本實用新型的每一對微帶線間跨接有1pF的電容，所述電容位于第二個電阻與第三個電阻之間，所述整形濾波網絡的輸出端處并聯有阻值為470kΩ的輸出電阻。

本實用新型的介質基板的長為50mm、寬為46mm、厚度為1mm。

本實用新型的直偶極子天線直線距離總長為50mm，天線臂寬為0.1mm。