[發明專利]一種小型瞬態脈沖電場測量系統

在審

• 申請號: 201810262890.1
• 申請日: 2018-03-28
• 公開（公告）號: CN108872717A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 張守龍;蔣廷勇;韋金紅;蔡萬增;黃方鴻;曹成云;王彬文;燕有杰;劉真
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍63653部隊
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 劉瑞東

本發明屬于瞬態電磁脈沖測量技術領域，具體涉及一種小型瞬態脈沖電場測量系統，包括前端傳感器及接收機，所述前端傳感器構成包括單極子天線、高阻積分器、程控衰減器、射頻開關、基準信號源、電光直調電路、前端控制器、數字光通信電路，接收機構成包括數字光通信電路、光探測電路、接收控制器。本發明所述系統具有66dB的電場測量動態范圍(SNR＝5),?3dB帶寬為1kHz～1GHz，可實現十kV/m至百V/m的瞬態電磁脈沖的原波形保真測量，在線鏈路衰減校準及激光器恒溫控制使得系統在惡劣的使用環境下的適用性，在線靈敏度修正保證了動態范圍內測量信號的高信噪比。

技術領域

本發明屬于瞬態電磁脈沖測量技術領域，具體涉及一種小型瞬態脈沖電場測量系統。

背景技術

有許多學者與研究機構對用于電磁脈沖測量的電場傳感器進行了大量的研究工作。對于瞬態電磁脈沖測量主要集中在基于電光晶體的集成電光晶體電場傳感器和基于模擬電光調制的電場傳感器。已有的研究成果中，基于集成電光晶體的瞬態電場測量系統具有較大的環境敏感性，對外場試驗測量具有較大的不確定性?；谀M電光調制的電場傳感器研究功能較為單一，且未考慮測量系統的環境效應及外場使用中光纖插損問題，無法滿足較為嚴酷環境下的使用。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種新型的小型瞬態脈沖電場測量系統，滿足惡劣使用環境下對瞬態脈沖電場的測量需求。

為解決上述技術問題，本發明所述小型瞬態脈沖電場測量系統，包括前端傳感器及接收機，所述前端傳感器構成包括單極子天線、高阻積分器、程控衰減器、射頻開關、基準信號源、電光直調電路、前端控制器、數字光通信電路，接收機構成包括數字光通信電路、光探測電路、接收控制器；

單極子天線，用于耦合環境電場，單極子天線依次連接高阻積分器、程控衰減器、射頻開關、電光直調電路及光探測電路；

高阻積分器用于保證電場低頻分量的保真測量；

程控衰減器用于將高阻積分器輸出電壓信號進行預制衰減，達到電光調制電路的輸入范圍；

射頻開關用于系統靈敏度修正時電光調制通道的切換；

基準信號源用于不具備標定環境下系統靈敏度修正；

電光直調電路用于將電壓信號轉換為光強度信號；

前端控制器與射頻開關、電光直調電路及基準信號源連接，用于前端傳感器部分的控制功能實現，包括激光器驅動的PID控制、射頻開關通道切換、基準信號源的使能、程控衰減器增益控制、系統休眠；

數字光通信電路用于前端控制器與接收控制器之間遠程通訊的電光-光電轉換模塊，可對通訊數據、指令進行電光調制及光電解調；

前端控制器與接收控制器是由單片機編程構成的片上系統，前端控制器與接收控制器之間采用應答機制，接收控制器主動發出指令，前端控制器接收并完成指令后，返回數據；

接收控制器與光探測電路連接，完成對接收光功率的采集和監測。

進一步，所述前端傳感器與接收機之間通過兩根單模光纖進行連接。

進一步，所述前端傳感器的元器件置于屏蔽盒(10)內，屏蔽盒(10)是通過鋁質材料掏空而成的圓形腔體。

進一步，所述前端傳感器還包括前端電源管理系統。

更進一步，所述基準信號源，其內部電路采用了溫度補償設計，具有環境溫度穩定性。

更進一步，所述電光直調電路，其內部包含DFB(Distributed Feedback Laser，即分布式反饋激光器)激光器及其驅動電路，驅動電路包括激光器恒光功率控制電路及恒溫度控制電路部分；利用前端控制器的PID算法控制，實現激光器恒光功率輸出及恒溫控制。