[发明专利]基于标准TEM喇叭天线的超宽带电磁脉冲传感器标定系统及方法

权利要求书

1.基于标准TEM喇叭天线的超宽带电磁脉冲传感器标定系统，其特征在于，包括：脉冲源(1)、屏蔽室(8)、辐射天线(2)、示波器(7)、衰减器(6)、微波暗室(9)、标准TEM喇叭天线(3)、支座(4)和待测传感器(10)；

所述辐射天线(2)外接脉冲源(1)；所述辐射天线(2)、标准TEM喇叭天线(3)和支座(4)均位于微波暗室(9)中；所述标准TEM喇叭天线(3)或待测传感器(10)连接衰减器(6)，所述衰减器(6)连接示波器(7)；

所述脉冲源(1)位于屏蔽室(8)中；所述标准TEM喇叭天线(3)或待测传感器(10)位于支座(4)上；所述辐射天线(2)位于微波暗室(9)的一端，所述标准TEM喇叭天线(3)位于远离辐射天线(2)的另一端；所述屏蔽室(8)与微波暗室(9)的连接处接地。

2.根据权利要求1所述的基于标准TEM喇叭天线的超宽带电磁脉冲传感器标定系统，其特征在于，所述标准TEM喇叭天线(3)或待测传感器(10)通过屏蔽电缆(5)连接衰减器(6)；所述标准TEM喇叭天线(3)通过衰减器(6)连接示波器(7)测得标准天线接收电压。

3.根据权利要求2所述的基于标准TEM喇叭天线的超宽带电磁脉冲传感器标定系统，其特征在于，所述标准TEM喇叭天线(3)包括两块三角形平板；所述两块三角形平板相同；所述两块三角形平板的相同顶角连接屏蔽电缆(5)，两块三角形平板形成一定角度的张角；所述张角的角度由人为设定。

4.根据权利要求1所述的基于标准TEM喇叭天线的超宽带电磁脉冲传感器标定系统，其特征在于，所述脉冲源(1)为基于雪崩三极管开关的全固态脉冲源，辐射天线(2)为组合振子天线，所述脉冲源(1)和辐射天线(2)在微波暗室(9)中产生超宽带电磁脉冲辐射环境。

5.根据权利要求1所述的基于标准TEM喇叭天线的超宽带电磁脉冲传感器标定系统，其特征在于，所述脉冲源(1)稳定产生前沿150ps左右的双指数信号。

6.根据任意权利要求1～5的基于标准TEM喇叭天线的超宽带电磁脉冲传感器标定方法，其特征在于，包括：

步骤1：开启脉冲源(1)，通过辐射天线(2)向微波暗室(9)发送幅度和频率均固定的脉冲波；

步骤2：将标准TEM喇叭天线(3)设置于微波暗室(9)的另一端且远离辐射天线(2)，使得标准TEM喇叭天线(3)接收辐射天线(2)所发送到的脉冲波，并产生感应电压；

步骤3：根据感应电压，计算得到被测电场作为标准场；

步骤4：将标准TEM喇叭天线(3)替换为待测天线，且设置在同一位置；重复步骤1到步骤3；得到待测传感器(10)的电压场；

步骤5：根据待测传感器(10)的电压场和标准TEM喇叭天线(3)的标准场，计算得到标定比例系数，实现待测传感器的标定。

7.根据权利要求6所述的基于标准TEM喇叭天线的超宽带电磁脉冲传感器标定方法，其特征在于，所述计算得到被测电场作为标准场，具体为：

其中，V(t)为标准TEM喇叭天线的电场电压；h_eq为天线等效高度，为标准TEM喇叭天线口径高度的一半，即

8.根据权利要求7所述的基于标准TEM喇叭天线的超宽带电磁脉冲传感器标定方法，其特征在于，标准TEM喇叭天线在接收辐射天线所发送到的脉冲波之前，还包括标准TEM喇叭天线的设计；具体为:

标准TEM喇叭天线接收电压U与主轴电场E的复频域传递函数为

其中，U＝2V₀，r表示天线主轴上的点与天线喉部的距离，c为光速，h为天线的口径高度，s为复频率；fg为阻抗因子，l为喇叭面长度；

其中，Zo为真空波阻抗，Zc为标准TEM喇叭天线阻抗；

所述天线喉部为两块三角形平板的相同顶角连接屏蔽电缆的部位；所述天线主轴为从天线喉部引出平分两块三角形平板所形成的张角的轴；

标准TEM喇叭天线低频段、中频段和高频段传递函数分别为：

其中，标准TEM喇叭天线低频段与中频段的转折频率为：

标准TEM喇叭天线中频段与高频段的转折频率为：

其中，

E_a为标准TEM喇叭天线口径的场强。