[发明专利]场分析仪

说明书

本申请是申请日为2013年5月20日、申请号为“201380025847.9”、发明名称为“场分析仪”的发明专利申请的分案申请。

发明领域

本发明涉及场分析仪，尤其涉及用于显示调幅RF电场的调制包络的装置。本发明可用在许多应用中，尤其是在电磁兼容(EMC)测试中，被执行用于确保诸如汽车之类的产品中的电气及电子系统的操作不会受到广播和电视传输、雷达脉冲、蜂窝电话信号、电力线场、以及其他类型的电磁场的不利影响。

发明背景

在EMC测试中，被测试设备经历一定范围的频率和功率水平上的电磁辐射扫描，并且进行观察以确定电磁辐射对该设备的操作的影响(若有)。为了生成场，RF信号通常由合成器生成，经放大，并馈送至被测设备附近的天线。合成器可产生经调制的信号。例如，调制包络可以使得场作为具有可调重复速率和可调工作周期的一系列脉冲来施加。

尽管被测设备位置处的场强可基于合成器的设定以及放大器和天线的频率响应来预测，但是针对场中任意给定位置的预测并非总是可靠的。因此，常见的做法是在被测设备附近放置被称为“场探针”的设备来直接测量电场强度。

在传统的场测量装备中，使用热电偶来确定场强。在调幅场的情况下，热电偶仅提供对平均振幅的测量。峰值振幅水平的估计可基于对合成器中调制波形的了解从该平均振幅来计算得到。然而，存在于场探针位置处的调制包络的细节并不能被确定。

因此，需要一种场分析仪能允许用户通过直接测量，即独立于从合成器导出的信息的测量而以高精度确定经调制电场的最小、最大、和平均振幅、以及诸如峰值振幅、上升和衰减时间、工作周期等其他波形细节，。还希望能在可视的示波器类型的显示器中显示这些直接测得的调制波形细节，在该显示器中能观察到调制包络振幅随时间的瞬时变化。还需要一种场分析仪能够迅速且高效地校正传感器单元中检测器的非线性响应。

发明内容

本发明允许用户使用示波器类型的显示器和界面来查看和测量电场的调制包络。取代使用专用的示波器类型的显示器，根据本发明的装置通过利用存储在场处理单元内的微控制器的存储器中的嵌入式网页来显示调制包络，该场处理单元与场传感器相关联。通过标准网络连接加载至个人计算机的网页具有从场处理器取得新数据并对其图形地显示但无需重载网页的其他方面的能力。本文使用的术语“个人计算机”不仅包括常规的台式和笔记本个人计算机，还包括具有显示网页并向网页输入信息和选择的能力的其他设备，包括平板电脑、智能手机和类似设备。个人计算机可位于紧邻场传感器和场处理器的位置，或任何其他位置。

更具体地，本文描述了用于显示调幅RF电场的调制包络的设备。该设备包括三个主要组件：场传感器单元、场处理单元、以及个人计算机。该场传感器单元包括天线，具有连接至天线的输入并提供输出的检测器，以及采样电路，该采样电路响应于检测器并提供数字格式的序贯样本，该序贯样本表示天线接收到的调幅RF电场的振幅。场处理单元包括用于接收序贯样本的接收器和响应于接收器的微控制器，该微控制器包括用于保持样本的缓冲存储器以及用于将数据分组从缓冲存储器上载至个人计算机上所显示的网页的触发响应装置。个人计算机取得数据分组，并将数据分组作为RF电场的调制包络的示波器显示来显示在网页上。

采样电路可包括时钟脉冲发生器以及模数转换器，模数转换器响应于来自时钟脉冲发生器的时钟脉冲以及响应于检测器的输出，用于以序贯群组的方式产生串行数据比特流，每个群组的数据比特表示天线接收到的调幅RF电场的振幅的样本。

场传感器单元可包括电光转换器，其被连接以接收来自模数转换器的电输出并产生用于以光束形式传送与由模数转换器产生的串行数据比特流所表示的数据相对应的数据的调制光信号。在此情形中，该设备可包括被连接至电光转换器以接收光束并将光束载运至场处理单元的光缆。该接收器可以是光接收器，其被连接至光缆以接收光束并生成与模数转换器产生的串行数据比特流相对应的数据比特流形式的电信号。

场处理单元可包括时钟恢复单元，用于从数据比特流导出同步时钟信号。在此情形中，微控制器可被安排成接收数据比特流和同步时钟信号。

场处理单元可包括比特对准校正电路，其响应于缓冲存储器用于检测和校正缓冲存储器中数据比特的失准。