[實用新型]一種基于有源電光調制的套筒單極子電場傳感器

有效

• 申請號: 201621017529.5
• 申請日: 2016-08-31
• 公開（公告）號: CN206497159U
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 陳翔;王陽陽;韓慧;郝曉軍;吳若無;許雄;曾勇虎;董俊;洪麗娜
• 申請（專利權）人: 電子信息系統復雜電磁環境效應國家重點實驗室
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08;G01R1/18
• 代理公司: 洛陽市凱旋專利事務所41112
• 代理人: 陸君

技術領域

本實用新型屬于電磁兼容測試技術領域，涉及的一種基于有源電光調制的套筒單極子電場傳感器，主要用于測量電子設備表面處、狹小空間內電場，尤其適用于非平坦表面電場測量和殼體、材料屏蔽效能弱場信號測量。

背景技術

在進行電磁兼容測試時，可能需要對非平坦導體表面上，如飛機機身、彈體表面等和狹小空間內的電場進行測量。此時，常用的場強計由于體積較大無法勝任，通常會使用一些自制的單極子天線進行測量，也即是天線直接感應法。而普通的單極子天線測量方法存在著一些缺點，如天線的頻帶較窄，根據不同頻段需要多次更換天線，天線饋線的引入不可避免對內部場產生擾動，同樣容易也引入干擾信號。

除了天線直接感應法外，還有基于電光調制的電場傳感器測量方法，其原理是將電場信號轉換為光調制信號，經光纖傳輸后由光解調還原為被測電場信號，根據對光信號調制方式的不同，可分為無源電光調制法和有源電光調制法。無源電光調制法受限于系統靈敏度及激光器穩定性等原因，制作工藝復雜，成本偏高。而有源電光調制法則結合了天線直接感應法和無源電光調制法的優點，將天線感應的電場信號進行有源電光調制后，經由光纖傳送到外部的光電轉換模塊，減小了測量系統體積偏大的問題，易于工程實現。但是，目前有源電光調制法主要應用于強場環境測試，使用電小天線接收，目的是為了在寬頻帶（如數Hz至GHz）內保持天線性能不變，從而達到脈沖波形的保真，同時也導致了天線在其工作頻段內回波損耗巨大，天線靈敏度較小，不適用于弱場測量。減小測試裝置、線纜對場的擾動，對非平坦表面上、狹小空間內的電場進行測量仍然是電磁兼容測試中必須面對的問題，尤其是在電磁屏蔽效能等弱場測量中急需具備的能力。

發明內容

本實用新型基于有源電光調制技術，提供了一種測量電子設備內部小空間內及其表面處電場的傳感器，該電場傳感器通過倒錐形單極子設計和套筒加載技術，增大了天線的有效長度，展寬了天線工作帶寬。

本實用新型所采用的技術方案是：

一種基于有源電光調制的套筒單極子電場傳感器，包括套筒單極子天線1、屏蔽殼體2、匹配放大電路3、電光轉換電路4、光纖5、光電接收機6，所述屏蔽殼體2頂端的中心位置設置有套筒單極子天線1，屏蔽殼體2的腔體內設置有匹配放大電路3、電光轉換電路4，所述的套筒單極子天線1通過SMA接口與匹配放大電路3、電光轉換電路4相連，電光轉換電路4通過光纖5穿過套管與光電接收機6相連。

一種基于有源電光調制的套筒單極子電場傳感器，所述套筒單極子天線1由提高阻抗匹配性能的倒錐形單極子8和內套筒10和外套筒9結合組成，倒錐形單極子的上端直徑為5.60mm，下端直徑為1.27mm，長度為35mm；外套筒直徑為5.56mm、長度為14mm；內套筒直徑為2.92mm、長度為3.92mm。

一種基于有源電光調制的套筒單極子電場傳感器，所述屏蔽殼體2由兩個相同的開口腔體結構套裝組成，屏蔽殼體2套裝的內開口腔體結構的頂部的開口端設置有垂直的內套筒10，屏蔽殼體2套裝的外開口腔體結構的頂部的開口端設置有垂直的外套筒9；外套筒9與內套筒10之間設置有隔板，套裝的內開口腔體結構的側部與同向的外開口腔體結構的側部之間設置有套管。

一種基于有源電光調制的套筒單極子電場傳感器，所述屏蔽殼體2套裝的外開口腔體結構為圓桶形鋁制殼體，直徑R₁=75mm，高度H₄=28mm。

由于采用如上所述的技術方案，本實用新型具有如下優越性：

（1）倒錐形單極子設計增大了天線的有效長度，在相同長度的圓柱形單極子天線相比擁有更低的諧振頻點，從2.038GHz降低到1.8GHz；

（2）內、外套筒的設計提高了天線的阻抗匹配性能，大大展寬了天線的可用帶寬（回波損耗小于-10dB），從145MHz增加到321MHz，提高了天線的靈敏度；

（3）有源電光調制法的使用縮小了接收部分的體積和對電場的擾動，光纖的使用減小了線纜對場的擾動以及線纜可能引入的干擾；

（4）基于以上設計本實用新型可以測量電子設備表面處、狹小空間內電場，尤其適用于非平坦表面電場測量和殼體、材料屏蔽效能弱場信號測量。

與通常的圓柱形單極子天線相比，本發明僅使用35mm長的倒錐形單極子天線即獲得了1.8GHz的諧振頻率，并將天線的可用帶寬的回波損耗小于10dB，從145MHz增加到321MHz，減小了天線高度、展寬了天線帶寬、提高了天線靈敏度。

附圖說明