[发明专利]超高场强、超短脉冲、窄带微波辐射场测量系统及测量方法

说明书

本发明公开了一种超高场强、超短脉冲、窄带微波辐射场测量系统，由顺序相连的宽带双脊喇叭天线、微波宽带衰减器、高速微波检波器、高速数字示波器组成，其中宽带双脊喇叭天线与微波宽带衰减器是通过低损耗射频同轴电缆相连的。本发明还提供了一种超高场强、超短脉冲、窄带微波辐射场测量方法。本发明采用宽带双脊喇叭天线作为前端场接收探头，具有较宽的适用范围；采用低损耗射频同轴电缆和微波宽带衰减器对前端宽带双脊喇叭天线接收到的高功率微波脉冲信号进行传输和衰减，既安全，又提高测量的动态范围，具有准确性和灵活性。用高速微波检波器对微波脉冲信号检波后，就可以通过示波器测量信号的幅值、上升时间、脉冲宽度等参量了。

技术领域

本发明涉及一种电磁测量系统及方法，具体涉及一种超高场强、超短脉冲、窄带微波辐射场测量系统及测量方法，属于复杂电磁环境效应试验技术领域。

背景技术

随着高功率微波武器技术的发展，电子信息设备和系统面临高功率微波武器的威胁。高功率微波以其超高场强、超短脉冲的微波电磁辐射，在电子信息设备和系统的天线、电缆、孔缝等路径上耦合很强的高功率微波电磁脉冲，使电子信息设备和系统的敏感电子器件和模块性能下降、损坏，设备和系统无法工作。美军已开展了高功率微波弹头装载于精确定位导弹、滑翔炸弹和无人飞行器(UAV)的技术研究，其空军研究部门己在2012年将小型化高功率微波辐射源集成到无人机作战平台上，研制的电磁脉冲弹已装载于精确定位导弹、滑翔炸弹和无人机。2012年10月16日，英国《每日邮报》报道，美国波音公司与空军研究实验室联合测试了无人机投放的电磁脉冲弹，项目代号为“反电子设备高功率微波先进导弹项目”(CHAMP)，在试验中，该导弹在犹他州试验场低空飞行，向7个目标辐照高功率微波电磁脉冲，彻底瘫痪了所有试验计算机。美军正在实施针对大型舰船目标的超级CHAMP计划。俄罗斯研制的高功率微波武器在其本土防御及叙利亚战场上已经发挥了重要作用。其研制的克拉苏哈-2系统和克拉苏哈-4系统已经在2014年的乌克兰冲突和2015年的叙利亚战争中初露锋芒，有着不错的表现。2016年10月，俄罗斯在叙利亚部署克拉苏哈-4系统对抗北约在该地区部署的预警机和侦察机。

为了研究高功率微波源的辐射特性，以及高功率微波辐射对电子信息系统的危害效应、损伤门限、相应的防护效果等，在开展相关的试验中，均需要对高功率微波辐射场进行准确的测量。然而，现有的微波辐射场测量方法和测量仪器，均无法准确测量超高场强、超短脉冲、窄带高功率微波辐射场。

在电磁兼容兼容和常规电磁环境测量中，最常见的一种测量方法为接收天线和频谱分析仪法，即接收天线接收到的射频环境信号通过射频电缆馈入至频谱分析仪，频谱分析仪显示接收到的频谱电压值(dBuV)，将天线系数、电缆衰减等对频谱分析仪接收电压进行修正后，即可获得场强值(dBuV/m)，此种方法不仅可以测量场强幅值，还可以测量环境的频谱。采用频谱分析仪测量时，为了减少测量误差，往往要根据所要测量的信号特点来设定仪器的分辨率带宽、视频带宽和扫描速度(或时间)等参数。频谱分析仪的扫描时间与测量带宽、分辨率带宽(信号滤波器的带宽)等有关。由于不同带宽的电路的响应时间不同，通常带宽较宽的电路响应时间比带宽较窄的响应时间快。如果扫描时间过快，则电路来不及响应而产生显示误差；但对于脉冲信号来说，如果扫描时间过慢，则很难捕捉到脉冲信号，且信号过大时容易产生非线性失真，使测试结果不准确。由于频谱分析仪的电路响应时间在ms量级，此种方法适用于连续波或宽脉冲小场强环境的测量，不适合ns级超短脉冲信号的测量。