[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

说明书

本发明公开了一种基于标准TEM喇叭天线的超宽带电磁脉冲传感器标定系统及方法，采用超宽带脉冲源激励组合振子天线产生超宽带电磁脉冲空间辐射电磁场，然后采用标准TEM喇叭天线测试辐射远场空间某一位置的电场，并记录测得电场的波形和幅值，作为该处电场的标准值。然后将待测电场传感器置于同一位置，记录测得电场波形和幅值，然后与标准TEM喇叭天线测试结果对比，得到待测传感器的标定系数。本发明能够解决对超宽带电磁脉冲辐射场的准确测量问题。对于开展超宽带电磁脉冲效应实验和超宽带电磁脉冲的应用研究具有重要意义。

技术领域

本发明属于超宽带电磁脉冲传感器标定领域，涉及一种基于标准TEM喇叭天线的超宽带电磁脉冲传感器标定系统及方法。

背景技术

超宽带电磁脉冲是一种瞬态信号，具有上升沿快、持续时间短、幅值高、频带宽等特点。因而要求测试系统具有极宽的测试带宽及大线性动态范围，从而对测量传感器的标定提出了新的要求。目前国际上并没有相关的校准标准或规范，常见的超宽带电磁脉冲测量天线主要有TEM喇叭天线和D-dot天线等，其中TEM喇叭天线为比例天线，其工作带宽、比例系数等由其几何参数决定；D-dot天线为微分天线，测量结果需进行积分后方能得到待测电场，积分过程中容易引入误差。因此，亟需一种方法能够进行超宽带电磁脉冲的准确测量。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种基于标准TEM喇叭天线的超宽带电磁脉冲传感器标定系统及方法，能够实现对超宽带电磁脉冲传感器的标定，进而解决对超宽带电磁脉冲辐射场的准确测量问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

基于标准TEM喇叭天线的超宽带电磁脉冲传感器标定系统，包括：脉冲源、屏蔽室、辐射天线、示波器、衰减器、微波暗室、标准TEM喇叭天线、支座和待测传感器；

辐射天线外接脉冲源；辐射天线、标准TEM喇叭天线和支座均位于微波暗室中；标准TEM喇叭天线或待测传感器连接衰减器，衰减器连接示波器；

脉冲源位于屏蔽室中；标准TEM喇叭天线或待测传感器位于支座上；辐射天线位于微波暗室的一端，标准TEM喇叭天线位于远离辐射天线的另一端；屏蔽室与微波暗室的连接处接地。

本发明的进一步改进在于：

标准TEM喇叭天线或待测传感器通过屏蔽电缆连接衰减器；标准TEM喇叭天线通过衰减器连接示波器测得标准天线接收电压。

标准TEM喇叭天线包括两块三角形平板；两块三角形平板相同；两块三角形平板的相同顶角连接屏蔽电缆，两块三角形平板形成一定角度的张角；张角的角度由人为设定。

脉冲源为基于雪崩三极管开关的全固态脉冲源，辐射天线为组合振子天线，脉冲源和辐射天线在微波暗室中产生超宽带电磁脉冲辐射环境。

脉冲源稳定产生前沿150ps左右的双指数信号。

基于标准TEM喇叭天线的超宽带电磁脉冲传感器标定方法，包括：

步骤1：开启脉冲源，通过辐射天线向微波暗室发送幅度和频率均固定的脉冲波；

步骤2：将标准TEM喇叭天线设置于微波暗室的另一端且远离辐射天线，使得标准TEM喇叭天线接收辐射天线所发送到的脉冲波，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；得到待测传感器的电压场；

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

计算得到被测电场作为标准场，具体为：