CN102565548A

CN102565548A - 一种电磁场全场扫描测量系统及方法

Info

Publication number: CN102565548A
Application number: CN2010106073489A
Authority: CN
Inventors: 刘若鹏; 徐冠雄; 杨松涛; 何振明; 王今金; 赖少祥; 李岳峰; 廖臻; 陈智超; 石小红
Original assignee: Kuang Chi Institute of Advanced Technology
Current assignee: Kuang Chi Institute of Advanced Technology
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2012-07-11

Abstract

本发明提供了一种电磁场全场扫描测量系统及方法。该测量系统包括：电磁场测量装置，测量一测量空间中的一测量位置及测量方向上的电磁场的电场和/或磁场的幅度值和相位值；位置遍历装置，改变电磁场测量装置的测量位置及测量方向，以遍历测量空间；控制装置，控制位置遍历装置的移动及电磁场测量装置的测量。通过上述方式，利用位置遍历装置遍历测量空间，可以获取测量空间中任意一点的电磁场在多个方向上的电场和/或磁场的幅度值和相位值，具有使用灵活、应用范围广的优点。

Description

一种电磁场全场扫描测量系统及方法

【技术领域】

本发明涉及一种电磁场测量系统，尤其是一种电磁场全场扫描测量系统及方法。

【背景技术】

电磁场测量的应用范围非常广泛。在电子产品领域，随着主频的不断提高，布线密度的不断增加和大量高速器件的应用，电磁环境变得非常复杂。然而，随着广泛应用，全世界都越来越多地关注电磁场辐射对人类组织的损伤。移动电话等无线电子设备的天线和机身与人的头或其他敏感部位的接触越加紧密，使人们更近距离地暴露于电磁场中。因此，在要求无线通讯系统具有最优性能的同时，还要求人体能最少地暴露于电磁场中。

目前为了验证产品的电磁兼容特性，需要把产品拿到标准电磁兼容实验室去测量。目前通常在微波暗室中进行天线的远场或者近场测量。但是，这些测量只能获得某些空间范围内的电磁场的一部分特性，有很大的局限性，实有待改善。

【发明内容】

为了解决现有技术中的问题，本发明提供一种电磁场全场扫描测量系统及方法，可以获取测量空间中任意一点的电磁场在多个方向上的电场和/或磁场的幅度值和相位值。

为了实现上述目的，本发明提供了一种电磁场全场扫描测量系统，包括：电磁场测量装置，测量一测量空间中的一测量位置及测量方向上的电磁场的电场和/或磁场的幅度值和相位值；位置遍历装置，改变所述电磁场测量装置的所述测量位置及所述测量方向，以遍历所述测量空间；控制装置，控制所述位置遍历装置的移动及所述电磁场测量装置的测量。

根据本发明一优选实施例，所述位置遍历装置包括：电机模块；运动平台，与所述电机模块相连，并将所述电机模块的旋转运动转化为直线、旋转或曲线运动；驱动模块，与所述电机模块相连，以驱动所述电机模块；反馈模块，与所述电机模块及所述运动平台相连，以将所述电机模块与所述运动平台的状态信息反馈到所述控制装置。

根据本发明一优选实施例，所述电磁场测量装置包括：天线，在所述测量位置及所述测量方向上接收所述电磁场，并在所述运动平台的带动下改变所述测量位置及所述测量方向；分析模块，与所述天线连接并用于分析所述电场和/或磁场的幅度值和相位值。

根据本发明一优选实施例，所述天线为线天线、面天线、喇叭天线或振子天线。

根据本发明一优选实施例，所述分析模块为矢量网络分析仪、频谱仪、功率计或示波器。

根据本发明一优选实施例，所述扫描测量系统进一步包括一输出装置，所述输出装置与所述控制装置相连，以输出所述状态信息、所述幅度值以及所述相位值。

根据本发明一优选实施例，所述扫描测量系统进一步包括一输入装置，所述输入装置与所述控制装置相连，用于输入用户的控制指令。

为了实现上述目的，本发明提供了一种电磁场全场扫描测量方法，包括：利用电磁场测量装置测量一测量空间中的一测量位置及测量方向上的电磁场的电场和/或磁场的幅度值和相位值；利用位置遍历装置改变所述测量位置及所述测量方向，以遍历所述测量空间。

通过上述方式，利用位置遍历装置遍历测量空间，可以获取测量空间中任意一点的电磁场在多个方向上的电场和/或磁场的幅度值和相位值，具有使用灵活、应用范围广的优点。

【附图说明】

图1是本发明的电磁场全场扫描测量系统的结构框架图。

【具体实施方式】

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1所示，图1是本发明的电磁场全场扫描测量系统的结构框架图。

本发明的电磁场全场扫描测量系统包括：电磁场测量装置10、位置遍历装置20以及控制装置30。为了给用户更好的使用状态，还包括输出装置40以及输入装置50。

位置遍历装置20包括电机模块21、驱动模块22、运动平台23以及反馈模块24。

电机模块21可以包括至少一个电机，例如步进电机或伺服电机。

驱动模块22接收控制装置30的控制信号后进行运算与处理，产生驱动电机模块21的信号，使相应电机根据控制信号进行所需的旋转运动。例如，驱动模块22可通过PCI、PC104、RS232/RS485、CAN、USB等通信接口接收并解码控制装置30的控制信号，驱动模块22可通过驱动信号接口与电机模块21连接。

运动平台23可由丝杆导轨、同步带导轨、伸缩链条、驱动轴等部件组成。运动平台23的驱动轴与电机模块21的电机连接。具体来说，可通过联轴器与电机的电机轴连接。通过运动平台23将电机模块21的旋转运动转化为直线、旋转或曲线运动，从而实现测量空间的三维位置遍历。

电机模块21和运动平台23都通过相应接口与反馈模块24进行连接。反馈模块24将电机模块21和运动平台23的状态信息不断的反馈到控制装置30，包括速度、加速度、位置、温度、湿度、功率等各种信息，控制装置30根据收到的各种状态信息控制位置遍历装置20的工作。控制装置30可进一步将上述状态信息输出到输出装置40，由用户根据上述状态信息做出判断，并通过输入装置50输入相应的指令，进而控制位置遍历装置20的工作

该电磁场测量装置10用于测量由运动平台23定义的测量空间中的一测量位置及测量方向上的电磁场的电场和/或磁场的幅度值和相位值。该电磁场测量装置10包括天线11以及分析模块12。在本实施例中，天线11可以是线天线、面天线、喇叭天线或振子天线，并可根据需要测量的电磁场进行更换。天线11设置在运动平台23上，并在运动平台23的带动下进行移动及旋转，进而改变电磁场测量装置10的测量位置及测量方向，从而遍历需要测量的测量空间内的任意一点。分析模块12与天线11连接并用于分析天线11在测量位置及测量方向上接收的电磁场中的电场和/或磁场的幅度值和相位值。在本实施例中，分析模块12与天线11之间可通过传输线缆相连。在其他实施例中，分析模块12与天线11可通过本领域公知的各种有线及无线通信方式相连。在本实施例中，分析模块12可以是矢量网络分析仪、频谱仪、功率计或示波器。控制装置30可根据实际需要控制电磁场测量装置10的测量项目并可对分析模块12产生的数据做进一步分析。分析模块12所获得的幅度值、相位值或其他参数由控制装置30输出给输出装置40，进而呈现给用户。

在本实施例中，输出装置40可以是显示器、打印机等各种能够进行信息输出的装置，例如输出装置40可将相应信息输出成文本文件、excel文件、各种数据库(access、FoxPro、SQL server、oracle、db2、firebird)。输出装置40还可以将相应信息输出到可存储介质上，也可以输出到纸张上。输入装置50可以是鼠标、键盘、触摸屏等各种能够进行信息输入的装置。

此外，本发明进一步提供了一种基于上述系统的电磁场全场扫描测量方法，其中首先利用电磁场测量装置10测量一测量空间中的一测量位置及测量方向上的电磁场中的电场和/或磁场的幅度值和相位值；随后利用位置遍历装置20改变电磁场测量装置10的测量位置及测量方向，以遍历该测量空间。

本发明提供了一种电磁场全场扫描测量系统，其通过位置遍历装置实现对测量空间进行三维位置遍历，可获得测量空间中任一点的电磁场在多个方向上的电场和/或磁场的幅度值和相位值。例如，在Ku波段的测量，天线采用12到18GHz的标准增益喇叭天线，分析模块采用带宽20GHz的矢量网络分析仪，并通过丝杠加步进电机的机械结构即可实现电磁场的空间三维位置遍历。

综上所述，本发明具有使用灵活、应用范围广的优点，可以应用于如下领域：

(1)无线局域网(802.11a/b/g/n/y)。可以测量的设备包括：无线路由器、室内移动终端无线接收器，如电脑、个人数字助理(Personal digitalassistant，PDA)、无线接入设备AP等。

(2)蜂窝网通信。可以测量的设备包括：个人数字蜂窝电话(PersonalDigital Cellular，PDC)、全球移动通讯系统(Global Systems for MobileCommunications，GSM)等。

(3)超短距离通信(Ultra-wideband，UWB，13m以内)。可以测量的设备包括使用UWB技术的所有无线电子设备。

(4)蓝牙无线设备(IEEE802.15.1)。可以测量的设备包括IEEE802.15.1协议定义下的所有无线电子设备。

(5)ZigBee(IEEE802.15.4)协议内的无线通信设备，如工业监控、传感器网络、家庭网络、安全系统、车载电子系统、伺服执行机构等。

(6)无有线基础设施支持的移动网络。如传感器网络(Sensor Networks)躯域传感器网络(Body Sensor Network)与Ad Hoc网络。

(7)医用电子无线设备(IEEE 1073)。包括：医用通风设备、电震发生器、急性病医院中的病人监视设备、家庭保健设备、医用成像设备，如核磁共振成像(MRI)等。

(8)各类卫星通信的发射接收装置。

(9)各类雷达与微波探测系统，如车载雷达、气象雷达以及海事雷达等。

(10)射频标签与识别(RFID)的芯片天线与读写天线。

(11)各类无线娱乐消费电子设备，如无线HiFi耳机(2.4GHz-2.48GHz和433MHz-434MHz)、无线移动硬盘、打印机、无线游戏手柄、无线鼠标(27.085MHz和27.135MHz)、键盘(27.185MHz和27.035MHz)等小型电子设备，以及所有应用蓝牙天线的电子设备。

(12)以上提到的各类无线技术之间应用的多模式射频设计。

在上述实施例中，仅对本发明进行了示范性描述，但是本领域技术人员在阅读本专利申请后可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明进行各种修改。

Claims

1.一种电磁场全场扫描测量系统，其特征在于，包括：

电磁场测量装置，测量一测量空间中的一测量位置及测量方向上的电磁场的电场和/或磁场的幅度值和相位值；

位置遍历装置，改变所述电磁场测量装置的所述测量位置及所述测量方向，以遍历所述测量空间；

控制装置，控制所述位置遍历装置的移动及所述电磁场测量装置的测量。

2.根据权利要求1所述的电磁场全场扫描测量系统，其特征在于，所述位置遍历装置包括：

电机模块；

运动平台，与所述电机模块相连，并将所述电机模块的旋转运动转化为直线、旋转或曲线运动；

驱动模块，与所述电机模块相连，以驱动所述电机模块；

反馈模块，与所述电机模块及所述运动平台相连，以将所述电机模块与所述运动平台的状态信息反馈到所述控制装置。

3.根据权利要求2所述的电磁场全场扫描测量系统，其特征在于，所述电磁场测量装置包括：

天线，在所述测量位置及所述测量方向上接收所述电磁场，并在所述运动平台的带动下改变所述测量位置及所述测量方向；

分析模块，与所述天线连接并用于分析所述电场和/或磁场的幅度值和相位值。

4.根据权利要求3所述的电磁场全场扫描测量系统，其特征在于，所述天线为线天线、面天线、喇叭天线或振子天线。

5.根据权利要求3所述的电磁场全场扫描测量系统，其特征在于，所述分析模块为矢量网络分析仪、频谱仪、功率计或示波器。

6.根据权利要求3所述的电磁场全场扫描测量系统，其特征在于，所述扫描测量系统进一步包括一输出装置，所述输出装置与所述控制装置相连，以输出所述状态信息、所述幅度值以及所述相位值。

7.根据权利要求6所述的电磁场全场扫描测量系统，其特征在于，所述扫描测量系统进一步包括一输入装置，所述输入装置与所述控制装置相连，用于输入用户的控制指令。

8.一种电磁场全场扫描测量方法，其特征在于，包括：

利用电磁场测量装置测量一测量空间中的一测量位置及测量方向上的电磁场的电场和/或磁场的幅度值和相位值；

利用位置遍历装置改变所述测量位置及所述测量方向，以遍历所述测量空间。