[实用新型]宽带全向性辐射危险计

说明书

本实用新型所涉及的是用来监测射频和微波辐射的一种宽带全向性辐射危险计，是EMC（电磁兼容）技术领域中的一种近场测量仪器。

众所周知，射频和微波辐射的生物效应会导致人体组织受到伤害，而这种危险性是潜在的，不易为人们所直接感知。尽管目前国际上尚未有一个统一的辐射暴露安全限值标准，但研究表明，实际的危险电平常常是人们自身所难以觉察到的。

随着电气和电子技术的迅速发展，各种电气和电子设备产生的辐射泄漏还导致彼此之间的相互干扰，限制其性能的充分发挥，使得精度下降，可靠性变差。

为了对各种辐射源进行监测，国际上通常采用一种称为微波辐射危险计的装置来对空间辐射场的功率密度值进行测量。这种近场测量仪器的关键在于高频场强传感器。它可以采用两种不同的工作机制。一是采用具有高导电性表面的天线，例如偶极子天线；二是采用具有宽带吸收特性的薄膜电阻带线。前者因其对频率的敏感性而使得频带较窄，工作频率只能到几千兆赫，而且天线对被测电磁场的干扰会改变场结构，增大测量误差。后者由于电阻带线对电磁波的吸收，其所产生的反射和散射影响极小，可看作对电磁波是“透明”的，故不会对被测电磁场产生干扰，而且电阻带线所吸收的少量辐射能量不随频率而变，可以达到很宽的频带，所以近年来这类仪器大都采用薄膜电阻带线作为传感元件。目前国外的微波辐射危险计，其电阻带线通常是制作在一种很薄的柔性介质基片上的。其缺点是工艺性差，制作困难，在使用中容易损坏，因而可靠性差；除此之外，还由于它是在基片的正反两面都蒸发沉积电阻带线，大大增加了工艺过程的复杂性，使成本上升；另外，为了最大限度地减小电阻带线所构成的环路与磁场的耦合作用（即仅限于电场耦合），这就要求基片厚度很薄（典型厚度仅为2密耳，即0.05mm左右），因而难以采用刚性介质材料（例如常用的微波陶瓷）作为基片材料，因为这会导致基片碎裂，成品率将很低。显然采用这种柔性基片材料存在着明显的缺点，给宽带全向性辐射危险计的制造和使用带来不便。

本实用新型的目的是为克服现有的这些辐射危险计的缺点而设计的一种新型结构的宽带全向性辐射危险计，以进一步提高这种辐射危险计的各向同性的监测性能，同时降低制造工艺的难度，提高制造成品率和产品的质量与可靠性。

本实用新型为一种宽带全向性辐射危险计，其组成包括宽带全向性探头、手柄、数字式功率密度指示器、加长电缆组件和记录器输出线等。

探头是由泡沫塑料防护罩和全向性传感器构成，传感器由三个互相正交安置的传感元件，一个连接片，一个锥形固定支架等组成。三个传感元件在结构上完全相同，是利用微波集成工艺在陶瓷基片上制作的薄膜混合集成电路。其中包括由真空蒸发和溅射技术沉积在陶瓷基片上的导电接点和薄膜电阻带线，肖特基二极管芯片，RC匹配网络以及滤波电容等。

在基片上，两条互相平行的电阻带线相距很近并由导电接点串联连接。在其中一条电阻带线的中心有一小间隙，间隙两旁制作有两个导电接点，供在其上装置二极管芯片和RC匹配网络用。

三个传感元件上的电阻带线通过接点与外电路连通而互相串联，最后由连接片中心部位的两个接点与手柄内的高阻传输线相接，将被测信号送到放大指示单元。三个传感元件与手柄成相同的夹角并且彼此正交，在垂直于手柄轴的平面内其投影互成120°角均匀分布，在结构上完全对称，以保证各向同性要求。

在传感元件中，采用结电容Cj很小（Cj＜0.08pf）的8毫米波段肖特基二极管芯片作为射频－直流转换元件，使之具有很高的工作频率上限，（肖特基二极管的工作频率上限主要取决于其结电容Cj的数值）。

RC匹配网络由一只薄膜电阻和二只薄膜陶瓷电容串联组成，作为肖特基二极管的分流网络并联在二极管两端。在工作频率范围内其阻抗随频率的变化与薄膜电阻带线阻抗随频率的变化相匹配，使得加在二极管两端的射频电压基本上保持不变，从而获得极宽的频率响应。也就是说，在频率范围的高频段，电阻带线中占优势的电阻特性与分流网络中优势的电阻特性相匹配；在频率范围的低频段，电阻带线中占优势的电容特性与分流网络中占优势的电容相匹配；在中间过渡频率范围，它们的复合特性彼此以一定的精确度相互跟随变化，使得在整个工作频率范围内始终保持一定的分压比，保持加在二极管上的射频电压基本上不随频率而变。

为了防止对被测场产生干扰，在手柄内装置了三段高阻传输线陶瓷片。它是利用真空镀膜技术在陶瓷基片上制作的两条互相平行彼此相距很近的薄膜电阻带线，其电阻与分布电容构成一个低通分布滤波器，可以滤除线上感应的射频干扰信号。此外，在高阻传输线两端还各有一只滤波电容。