[發明專利]基于標準TEM喇叭天線的超寬帶電磁脈沖傳感器標定系統及方法

在審

• 申請號: 202210582938.3
• 申請日: 2022-05-26
• 公開（公告）號: CN114966512A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 王紹飛;謝彥召;張普卿
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01R35/00
• 分類號: G01R35/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 張宇鴿

本發明公開了一種基于標準TEM喇叭天線的超寬帶電磁脈沖傳感器標定系統及方法，采用超寬帶脈沖源激勵組合振子天線產生超寬帶電磁脈沖空間輻射電磁場，然后采用標準TEM喇叭天線測試輻射遠場空間某一位置的電場，并記錄測得電場的波形和幅值，作為該處電場的標準值。然后將待測電場傳感器置于同一位置，記錄測得電場波形和幅值，然后與標準TEM喇叭天線測試結果對比，得到待測傳感器的標定系數。本發明能夠解決對超寬帶電磁脈沖輻射場的準確測量問題。對于開展超寬帶電磁脈沖效應實驗和超寬帶電磁脈沖的應用研究具有重要意義。

技術領域

本發明屬于超寬帶電磁脈沖傳感器標定領域，涉及一種基于標準TEM喇叭天線的超寬帶電磁脈沖傳感器標定系統及方法。

背景技術

超寬帶電磁脈沖是一種瞬態信號，具有上升沿快、持續時間短、幅值高、頻帶寬等特點。因而要求測試系統具有極寬的測試帶寬及大線性動態范圍，從而對測量傳感器的標定提出了新的要求。目前國際上并沒有相關的校準標準或規范，常見的超寬帶電磁脈沖測量天線主要有TEM喇叭天線和D-dot天線等，其中TEM喇叭天線為比例天線，其工作帶寬、比例系數等由其幾何參數決定；D-dot天線為微分天線，測量結果需進行積分后方能得到待測電場，積分過程中容易引入誤差。因此，亟需一種方法能夠進行超寬帶電磁脈沖的準確測量。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中的問題，提供一種基于標準TEM喇叭天線的超寬帶電磁脈沖傳感器標定系統及方法，能夠實現對超寬帶電磁脈沖傳感器的標定，進而解決對超寬帶電磁脈沖輻射場的準確測量問題。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

基于標準TEM喇叭天線的超寬帶電磁脈沖傳感器標定系統，包括：脈沖源、屏蔽室、輻射天線、示波器、衰減器、微波暗室、標準TEM喇叭天線、支座和待測傳感器；

輻射天線外接脈沖源；輻射天線、標準TEM喇叭天線和支座均位于微波暗室中；標準TEM喇叭天線或待測傳感器連接衰減器，衰減器連接示波器；

脈沖源位于屏蔽室中；標準TEM喇叭天線或待測傳感器位于支座上；輻射天線位于微波暗室的一端，標準TEM喇叭天線位于遠離輻射天線的另一端；屏蔽室與微波暗室的連接處接地。

本發明的進一步改進在于：

標準TEM喇叭天線或待測傳感器通過屏蔽電纜連接衰減器；標準TEM喇叭天線通過衰減器連接示波器測得標準天線接收電壓。

標準TEM喇叭天線包括兩塊三角形平板；兩塊三角形平板相同；兩塊三角形平板的相同頂角連接屏蔽電纜，兩塊三角形平板形成一定角度的張角；張角的角度由人為設定。

脈沖源為基于雪崩三極管開關的全固態脈沖源，輻射天線為組合振子天線，脈沖源和輻射天線在微波暗室中產生超寬帶電磁脈沖輻射環境。

脈沖源穩定產生前沿150ps左右的雙指數信號。

基于標準TEM喇叭天線的超寬帶電磁脈沖傳感器標定方法，包括：

步驟1：開啟脈沖源，通過輻射天線向微波暗室發送幅度和頻率均固定的脈沖波；

步驟2：將標準TEM喇叭天線設置于微波暗室的另一端且遠離輻射天線，使得標準TEM喇叭天線接收輻射天線所發送到的脈沖波，并產生感應電壓；

步驟3：根據感應電壓，計算得到被測電場作為標準場；

步驟4：將標準TEM喇叭天線替換為待測天線，且設置在同一位置；重復步驟1到步驟3；得到待測傳感器的電壓場；

步驟5：根據待測傳感器的電壓場和標準TEM喇叭天線的標準場，計算得到標定比例系數，實現待測傳感器的標定。

計算得到被測電場作為標準場，具體為：