CN112558001A - 一种脉冲高功率现场校准装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脉冲高功率现场校准装置和方法。其中，所述脉冲高功率现场校准装置，包括：辐射天线、脉冲场强测量系统和数据处理系统。辐射天线与待测脉冲功率源连接，用于发射电磁波信号；脉冲场强测量系统，用于测量所述电磁波信号覆盖区域内的峰值场强；数据处理系统，与所述脉冲场强测量系统连接，用于采用辐射场积分算法根据所述峰值场强确定所述待测脉冲功率源的输出参数。本发明提供的脉冲高功率现场校准装置和方法，基于辐射场积分法进行测量，能够实现C波段(4GHz～8GHz)峰值10MW的脉冲功率的现场校准，且具有校准精确、结构简单、便于携带等优点。

Description

一种脉冲高功率现场校准装置和方法

技术领域

本发明涉及脉冲校准技术领域，特别是涉及一种脉冲高功率现场校准装置和方法。

背景技术

随着科学技术的飞速发展以及电子技术在电子系统中的广泛应用，脉冲高功率微波以其独特的技术优势，进入一个迅速发展的时期。

脉冲高功率微波技术是高功率微波研究的关键技术之一。俄罗斯、美国、日本和西欧等国家和地区都对脉冲高功率微波技术投入大量的资金展开研究，使其在功率上已经达到了兆瓦甚至吉瓦级水平。中国近年来也在脉冲高功率微波基础物理和关键技术方面得到了快速发展。随着脉冲功率的进一步提高，其峰值功率达到兆瓦以上，这给脉冲高功率微波的测量与校准技术提出了更高的要求。分析世界对脉冲高功率的研究及发展状况，其涵盖的相关无线电参数涉及脉冲波形、频谱、功率、辐射场、相位以及模式等各个方面。其中较为常见的测量技术主要有探针耦合法、量热式测量法、功率探测器测量法、耦合器级联测量法和辐射场功率阵列测量法等。

1)探针耦合法

当探针的直径远小于被测微波的波长时，探针可以较为准确地耦合出要测量模式的功率包络波形，即探针耦合一定的功率，再通过连接微波电缆、测单次微波脉冲频率的方波导色散线和晶体检波器，直接用高频示波器测得经过色散线和未经过色散线的功率包络波形，从而换算出真实的高功率微波功率和频率。同轴电探针耦合器测量方法作为一种近似测量方法，具有结构简单、使用方便，可以对脉冲功率实时监测等特点，但是因要测量的脉冲高功率功率微波除主模外，还存在其它模式，使测量结果不精确，其准确给出功率较为困难，且易击穿，其击穿功率远远小于波导自身的功率容量，限制了其运用范围。

2)量热式测量法

量热式测量方法也称为能量计法，这种方法主要对脉冲高功率的能量进行测量。其方式是阻挡式测量。基本原理是：用能量吸收体将微波脉冲能量变换为热能，然后测量吸收器的温升来确定微波脉冲能量。测量系统主要由吸收体、温升敏感元件和记录系统等组成。常用的吸收体主要有酒精、水、石墨以及各种金属薄膜等。酒精或水与毛细管温度计组成的测量系统是一种典型的量热式脉冲高功率测量方法。

人射的微波能量被吸收液体吸收，液体的温度升高，同时体积膨胀，测量液体温度变化或体积的膨胀量就可以推算出液体吸收的微波能量。体积变化通过液位传感器测量。液位传感器是一段空气同轴线，当酒精吸收微波能量体积膨胀后，有一部分酒精进入空气同轴线，这是同轴线的电容量就增大，通过测量同轴线的电容就可以推算酒精的体积膨胀量。

作为量热式能量计，应选择体热膨胀系数大、比热和密度小的液体(如酒精)做吸收体，同时应尽量减小毛细管的内半径；毛细管中的高度升高与使用的液体量无关，但量不宜太大，否则将会造成环境温度变化的影响太大，应尽量使使用的酒精量减小。尽管不同的情况需要建立不同的微波脉冲量热计，但是在建立量热计时都要注意：尽量使吸收体与波导的特性阻抗相匹配，减小反射系数；在脉冲高功率功率情况下注意击穿问题；根据实际情况来选择系统的灵敏度。其测量的精度和范围与吸收体、温升敏感元件和记录系统等有关。单脉冲高功率的能量一般较小，所以要选取对微波具有好的吸收性能但热容量较小的材料。吸收体形状主要根据测量对象的场型和灵敏度要求来确定。温升敏感元件主要有毛细管温度计、压力微分传感器或热敏电阻等。能量计测量微波能量其原理和结构简单，环节少；工作频带相对较宽；测量范围大；回避了脉冲高功率非单频、多模的问题；但属于阻挡式测量，不能用于实时监测。

3)功率探测器测量法

功率探测器测量脉冲高功率的基本原理是利用半导体材料中载流子在强场作用下的热载流子效应，使半导体材料中载流子迁移率减小，宏观上表现为半导体传感材料的电阻变化。当在传感材料上加有恒定电流时，则半导体材料上的电压会随其电阻变化，从而通过测量半导体传感器上的电压变化就可以测量出加在传感器上的脉冲电场强度，也就可以测量出其脉冲功率。该探测器的核心就是半导体传感器，半导体传感器对微波的响应特性决定了探测器的检测性能。

采用半导体作传感材料来探测微波功率的缺点是要求微波传输线内极化电场的分布具有唯一性，其只适用于单模测量，对于模式复杂的脉冲功率其探测精度较低。由于这一方法没有将测量溯源到绝对量或计量标准，因此其准确度难以衡量。

4)耦合器级联测量法

利用耦合器和衰减器实现的级联测量技术是通过耦合器和多级衰减器将高功率微波耦合衰减到中小功率，其动态范围取决于中小功率计，一般可达(40～50)dB，并且通过级联技术可以将高功率微波直接溯源到中小功率标准，实现了高功率微波功率的可溯源性。高功率级联耦合测量校准技术是通过波导耦合器、衰减器将高功率衰减到中小功率计及示波器可以测量的范围从而达到对高功率测量校准的目的。级联耦合测量技术具有准确性、可靠性、可溯源性、实时性和可扩展性等优点，但是其缺点在于体积庞大，不适合作为高功率脉冲功率现场校准的方法。

5)辐射场功率阵列测量法

利用接收天线阵列、衰减器、合路器、检波器和示波器构建辐射场功率测量阵列，利用计算机对示波器采集到的数据进行处理，进而得到高功率脉冲源的辐射功率。辐射场功率阵列测量法基于辐射场积分算法，将阵列中每个天线接收到的功率进行合成，可以实现兆瓦级脉冲功率的实时测量，但是这种方法存在以下缺陷：金属结构的天线组成阵列测量功率时，各天线单元与其他单元之间的耦合十分明显，若要使测量结果准确必须采用尽可能多的天线单元，但天线单元越多耦合越严重，这两者间的矛盾决定了该方法测量准确度不高；天线阵列法不适合兆瓦级脉冲功率现场校准，例如5×5天线阵列由25枚天线构成，每个天线需配备1套衰减器和检波器，如此庞大数量和体积，不利于搬运，无法真正用于现场校准。

综上所述，探针耦合法测量结果不精确且易击穿，量热式测量法无法实时测量，功率探测器测量法测量精度低，耦合器级联测量法不宜搬运，辐射场功率阵列测量法测量准确度低且组件复杂体积较大。然而，兆瓦级脉冲功率源由于体积巨大，重量有数吨甚至十数吨，无法搬运，只能采用现场校准的方式对其进行量值传递。因此，寻求能够满足兆瓦级脉冲高功率现场校准的新方法成为世界脉冲功率现场校准技术研究的新趋势。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够满足兆瓦级脉冲高功率现场校准的方法或装置，以提高脉冲高功率的校准精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种脉冲高功率现场校准装置，包括：

辐射天线，与待测脉冲功率源连接，用于发射电磁波信号；

脉冲场强测量系统，用于测量所述电磁波信号覆盖区域内的峰值场强；

数据处理系统，与所述脉冲场强测量系统连接，用于采用辐射场积分算法根据所述峰值场强确定所述待测脉冲功率源的输出参数；所述输出参数包括输出峰值功率。

优选的，所述脉冲场强测量系统包括：

集成光波导探头，用于探测所述电磁波信号覆盖区域内的峰值场强；

位置控制器，用于生成所述集成光波导探头的运行控制指令；所述运行控制指令包括：运动轨迹控制指令、行进速度控制指令和驻留时间控制指令；

空间定位模块，与所述集成光波导探头机械固定连接，与所述位置控制模块电连接，用于根据所述运行控制指令标定所述集成光波导探头的位置。

优选的，所述集成光波导探头为铌酸锂型集成光波导探头。

优选的，所述数据处理系统包括：

场强接收设备，与所述脉冲场强测量系统连接，用于接收所述峰值场强；

处理器，分别与所述位置控制器和所述场强接收设备连接，用于生成数据交互控制指令，并用于采用辐射场积分算法根据所述峰值场强确定所述待测脉冲功率源的输出参数；所述数据交互控制指令包括开闭指令和定时传输指令。

优选的，所述数据处理系统还包括：

计算机，与所述处理器连接，用于输出所述输出参数，并用于调控所述数据交互控制指令。

优选的，所述辐射天线为喇叭天线。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供的脉冲高功率现场校准系统，通过采用辐射天线、脉冲场强测量系统和数据处理系统，基于辐射场积分法进行测量，能够实现C波段(4GHz～8GHz)峰值10MW的脉冲功率的现场校准，且具有校准精确、结构简单、便于携带等优点。

此外，本发明还提供了一种脉冲高功率现场校准方法，应用于上述的脉冲高功率现场校准装置；所述脉冲高功率现场校准方法包括：

确定电磁波信号覆盖区域内的峰值场强；

采用辐射场积分算法根据所述峰值场强确定待测脉冲功率源的输出参数；所述输出参数包括输出峰值功率。

优选的，所述确定电磁波信号覆盖区域内的峰值场强，具体包括：

获取真空波阻抗和集成光波导探头接收到的功率；

根据所述真空波阻抗和所述功率，采用公式

确定所述峰值场强；

其中，P_i为集成光波导探头接收到的功率，η₀为真空波阻抗，E_i为峰值场强。

优选的，所述确定电磁波信号覆盖区域内的峰值场强，具体包括：

获取真空波阻抗、集成光波导探头的天线系数和集成光波导探头接收到的峰值电压；

根据所述真空波阻抗、所述天线系数和所述峰值电压，采用公式E_i＝AF·U_i确定所述峰值场强；

其中，AF为天线系数，U_i为集成光波导探头在位置i处接收到的峰值电压。

优选的，所述采用辐射场积分算法根据所述峰值场强确定待测脉冲功率源的输出参数，具体包括：

根据所述峰值场强确定辐射天线主波束宽度范围内的辐射功率；

根据所述辐射功率和所述真空波阻抗确定所述输出峰值功率。

因本发明提供的脉冲高功率现场校准方法与上述提供的脉冲高功率现场校准系统的优点相同，此处不再进行赘述。

以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本申请。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：

图1为本发明提供的脉冲高功率现场校准系统的结构示意图；

图2为本发明空间定位模块的示意图；其中图2(a)为空间定位模块的整体结构示意图，图2(b)为空间定位模块的单一模块示意图；

图3为本发明数据采集处理系统功能图；

图4为本发明C波段喇叭天线辐射方向图；其中图4(a)为平面辐射方向示意图，图4(b)为球面辐射方向示意图；

图5为本发明集成光波导探头测量辐射功率示意图；

图6为本发明集成光波导电场传感器测量峰值功率示意图；

图7为本发明集成光波导电场传感器测量功率时域参数示意图；

图8为本发明提供的脉冲高功率现场校准方法流程图。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。

本发明设计的脉冲功率现场校准装置和方法，特别是设计一种C波段(4GHz～8GHz)峰值10MW的脉冲高功率现场校准装置和方法，利用集成光波导电场传感器(100MHz～18GHz)基于辐射场积分方法对兆瓦级脉冲功率进行现场校准。

兆瓦级脉冲功率源通常由速调管等真空电子器件组成，其体积庞大不宜搬运，为了适应环境的需要，兆瓦级脉冲高功率现场校准系统必须是方便移动。兆瓦级脉冲功率在空间中产生的峰值场强很高，用常规电场探头进行探测时易饱和甚至被击穿，因此现场校准系统探头应该能满足场强幅值测量要求。针对以上特征，本发明采用集成光波导探头21作为传感器，通过辐射场积分法测量兆瓦级脉冲源输出功率，原理框图如图1所示，本发明提供的一种脉冲高功率现场校准装置，包括：辐射天线1、脉冲场强测量系统2和数据处理系统3。

辐射天线1与待测脉冲功率源5连接，用于发射电磁波信号。本发明中的辐射天线1优选为喇叭天线。

脉冲场强测量系统2用于测量电磁波信号覆盖区域内的峰值场强。

数据处理系统3与脉冲场强测量系统2连接，用于采用辐射场积分算法根据峰值场强确定待测脉冲功率源5的输出参数。输出参数包括输出峰值功率。

其中，辐射天线1、相应波导连接器以及待测脉冲功率源5构成功率-场强转换系统，实现功率-场强转换。

上述脉冲场强测量系统2优选包括：集成光波导探头21、位置控制器22和空间定位模块23。

集成光波导探头21用于探测电磁波信号覆盖区域内的峰值场强。在本发明中集成光波导探头21优选为铌酸锂型集成光波导探头21，它具有优秀的电隔离特性，在强电场下能有效的工作，，可以实现对脉冲电磁场进行无扰动、高保真的测量。较之传统的电场测量手段，该探头具有抗电磁干扰能力强、测量灵敏度高、动态范围大等特点，可以实现高幅值脉冲峰值场强测量，同时可以反映出场强的时域信息，如脉宽、重复频率、占空比和上升时间等。

位置控制器22用于生成集成光波导探头21的运行控制指令。运行控制指令包括：运动轨迹控制指令、行进速度控制指令和驻留时间控制指令。其主要实现对空间定位模块23位置数据的采集，建立各部分坐标系，通过调整行进方向、行进速度、驻留时间完成光波导探头空间轨迹扫描的控制。

空间定位模块23与集成光波导探头21机械固定连接，与位置控制模块电连接，用于根据运行控制指令标定集成光波导探头21的位置，以保证集成光波导探头21按照规定的轨迹行进，进而实现辐射场积分算法涵盖区域的位置标定。其中，空间定位模块23的结构如图2所示，可以实现集成光波导探头21在三维空间x、y、z轴方向的平面运动，从而实现用于辐射场积分算法的所有场点上场强测量。为了满足现场校准便于携带、安装的需求，空间定位模块23采用模块拼接的方式，根据待测天线波束宽度组装背板和行程架，重复定位精度控制在3mm以内，对于C波段天线来说，需要定位精度控制在λ/4～λ/5即7.5mm～9.4mm之间，因此空间定位模块23的扫描精度能够满足空间位置坐标定位的需要。空间定位模块23采用激光测量系统标定定位平面和待测天线的空间位置坐标，通过数据分析建立坐标系，根据测量方法，进行探头扫描轨迹预设，最后完成扫描轨迹的实现。

上述数据处理系统3包括：场强接收设备31、处理器32和计算机33。其主要，实现测试系统中射频设备的信号采集、设备的数据交互、实时控制信号传递、测试数据的采集与处理等，实现兆瓦级脉冲辐射场现场校准的准确与高效，期具体数据的处理流程如图3所示。

其中，场强接收设备31与脉冲场强测量系统2连接，用于接收峰值场强。

处理器32分别与位置控制器22和场强接收设备31连接，用于生成数据交互控制指令，并用于采用辐射场积分算法根据峰值场强确定待测脉冲功率源5的输出参数。数据交互控制指令包括开闭指令和定时传输指令。

计算机33与处理器32连接，用于输出输出参数，并用于调控数据交互控制指令。

在上述处理器32中进行的校准方式如下：

根据麦克斯韦方程，任意天线辐射的电场可表示为：

其中：

是电场矢量，

和

是球坐标系中的单位矢量，r为场点距原点的径向距离，k₀＝2π/λ为真空传播常数，波长λ＝c/f，

和

为辐射图函数。

与式(1)对应的磁场可表示为：

其中：η₀＝377Ω是真空波阻抗。该电磁波的坡印廷矢量为：

时间平均坡印廷矢量为：

由此，我们可定义辐射电磁场的辐射场强为：

下式给出了辐射功率随环绕天线方位变化的关系：在包围天线半径为r的球面上对坡印廷矢量积分，能够求得天线辐射的总功率，它等效于积分单位球面上的辐射强度：

脉冲功率通过喇叭天线辐射到空间中，图4是用Ansoft HFSS软件对喇叭天线辐射方向图的仿真结果。从结果不难发现，喇叭天线绝大部分辐射能量集中在天线口面±30°范围内。因此，对辐射功率的测量可近似为测量覆盖喇叭天线口面±30°区域内的功率。拟采用集成光波导探头21对喇叭天线主波束宽度范围内辐射功率P_rad进行测量，如图5所示。

其中C_i为光波导探头在位置i处的修正因子，i＝1,2,3,4,…。x_i满足：

对光电探头接收到的功率P_i测量可转换为对接收峰值场强E_i测量：

光电探头并不能直接指示出峰值场强E_i，我们可以采用间接方法计算出峰值场强：

E_i＝AF·U_i (10)

其中AF为探头的天线系数,U_i为探头在位置i处接收到的峰值电压。将式(9)和(10)代入式(7)可得：

对于喇叭天线来说，其真空波阻抗η通常为0.9～0.95，精确值可通过测量喇叭天线方向图获得。因此高功率脉冲源的输出功率P_out可表示为：

综上，本发明提供的脉冲高功率现场校准装置的校准原理是利用高功率脉冲源RPTA-C-10MW(中心频率5.142GHz)产生一个固定占空比的脉冲调制信号，该信号馈入喇叭天线HD-C-4G8(频率：4GHz～8GHz)后在微波暗室4中产生脉冲场，在距离喇叭天线1m处，放置电场传感模块(集成光波导电场传感器)和空间定位模块23。集成光波导电场传感器固定在空间定位模块23上，按照预先设定的路径行进逐点测量峰值场强(行进路径如图5所示)，光波导电场传感器接收到的峰值场强幅值通过光纤传输至数据处理系统3后接入频谱仪N9020A(10Hz～26.5GHz)获得，利用公式(11)得到待测脉冲功率源5输出功率。脉冲功率的上升/下降时间、占空比、重复频率等时域信息则可通过将信号采集处理系统接入高采样率的示波器DP071254B(12.5GHz)获取。

具体校准程序是：

按照图6所示连接仪器，根据仪器说明书要求预热所用仪器，完成相关仪器的自校准。

将空间定位系统放入喇叭天线辐射的场区内，将集成光波导电场传感器固定在空间定位系统的位置1处。

打开高功率脉冲源，产生固定占空比τ的脉冲调制场，记录集成光波导电场传感器在位置1处的峰值电压U₁，通过公式(1)可计算出位置1处的峰值场强E₁：

E₁＝AF·U₁ (13)

集成光波导电场传感器在位置1处接收到的峰值功率密度P₁可通过式(9)计算获得：

按图7连接仪器，将系统中的频谱仪替换为高采样率示波器，获得集成集成光波导电场传感器接收脉冲场的时域参数，包括脉宽、重复频率、占空比、上升/下降沿时间。

保持高功率脉冲源输出不变，控制集成光波导电场传感器行进至空间定位系统的位置i(i＝2、3、4、5……)，重复c)～e)，获得位置i处脉冲高功率的校准数据。

集成光波导传感器对喇叭天线主波束宽度范围内辐射功率P_rad可通过下式计算：

其中C_i为光波导传感器在位置i处的修正因子，i＝1,2,3,4,…，x_i满足

高功率脉冲源的输出功率P_out可由下式计算：

其中η为喇叭天线的天线效率，通常取值0.9～0.95。

此外，给予上述校准原理，本发明还提供了一种脉冲高功率现场校准方法，如图8所示，包括：

步骤100、确定电磁波信号覆盖区域内的峰值场强。

步骤110、采用辐射场积分算法根据峰值场强确定待测脉冲功率源5的输出参数。输出参数包括输出峰值功率。

作为本发明的一优选实施方式，上述步骤100具体包括：

获取真空波阻抗和集成光波导探头21接收到的功率。

根据真空波阻抗和功率，采用公式

确定峰值场强。

其中，P_i为集成光波导探头21接收到的功率，η₀为真空波阻抗，E_i为峰值场强。

作为本发明的另一优选实施方式，上述步骤100具体包括：

获取真空波阻抗、集成光波导探头21的天线系数和集成光波导探头21接收到的峰值电压。

根据真空波阻抗、天线系数和峰值电压，采用公式E_i＝AF·U_i确定峰值场强。

其中，AF为天线系数，U_i为集成光波导探头21在位置i处接收到的峰值电压。

作为本发明的又一优选实施方式，上述步骤110具体包括：

根据峰值场强确定辐射天线1主波束宽度范围内的辐射功率。

根据辐射功率和真空波阻抗确定输出峰值功率。

综上，本发明提供的技术方案相较于现有技术具有以下优点：

1、本发明克服了常规功率测量方法测量结果不精确(探针耦合法和功率探测器测量法)、无法实时测量(量热式测量法)、不易移动(级联耦合测量法)等缺点，解决了兆瓦级脉冲功率现场校准难题，可满足脉冲高功率的计量保障需求。

2、本发明较之辐射场功率阵列测量方法，采用单个探头进行测量，可以消除天线间耦合效应，提高测量精度。

3、本发明将单个探头与空间定位系统结合，采用空间定点扫描方式进行功率密度测量，较之辐射场功率阵列测量系统而言大大降低了校准装置购置成本，同时使校准系统更加简单轻便，有利于现场校准工作的开展。

以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。本公开实施例的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。当用于本申请中时，虽然术语“第一”、“第二”等可能会在本申请中使用以描述各元件，但这些元件不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区别开。比如，在不改变描述的含义的情况下，第一元件可以叫做第二元件，并且同样第，第二元件可以叫做第一元件，只要所有出现的“第一元件”一致重命名并且所有出现的“第二元件”一致重命名即可。第一元件和第二元件都是元件，但可以不是相同的元件。而且，本申请中使用的用词仅用于描述实施例并且不用于限制权利要求。如在实施例以及权利要求的描述中使用的，除非上下文清楚地表明，否则单数形式的“一个”(a)、“一个”(an)和“”(the)旨在同样包括复数形式。类似地，如在本申请中所使用的术语“和/或”是指包含一个或一个以上相关联的列出的任何以及所有可能的组合。另外，当用于本申请中时，术语“包括”(comprise)及其变型“包括”(comprises)和/或包括(comprising)等指陈述的特征、整体、步骤、操作、元素，和/或组件的存在，但不排除一个或一个以上其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或这些的分组的存在或添加。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。本文中，每个实施例重点说明的可以是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分可以互相参见。对于实施例公开的方法、产品等而言，如果其与实施例公开的方法部分相对应，那么相关之处可以参见方法部分的描述。

本领域技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，可以取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法以实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本公开实施例的范围。技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本文所披露的实施例中，所揭露的方法、产品(包括但不限于装置、设备等)，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，可以仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例。另外，在本公开实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。在附图中的流程图和框图所对应的描述中，不同的方框所对应的操作或步骤也可以以不同于描述中所披露的顺序发生，有时不同的操作或步骤之间不存在特定的顺序。例如，两个连续的操作或步骤实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

Claims (10)

1.一种脉冲高功率现场校准装置，其特征在于，包括：

辐射天线，与待测脉冲功率源连接，用于发射电磁波信号；

脉冲场强测量系统，用于测量所述电磁波信号覆盖区域内的峰值场强；

数据处理系统，与所述脉冲场强测量系统连接，用于采用辐射场积分算法根据所述峰值场强确定所述待测脉冲功率源的输出参数；所述输出参数包括输出峰值功率。

2.根据权利要求1所述的脉冲高功率现场校准装置，其特征在于，所述脉冲场强测量系统包括：

集成光波导探头，用于探测所述电磁波信号覆盖区域内的峰值场强；

位置控制器，用于生成所述集成光波导探头的运行控制指令；所述运行控制指令包括：运动轨迹控制指令、行进速度控制指令和驻留时间控制指令；

空间定位模块，与所述集成光波导探头机械固定连接，与所述位置控制模块电连接，用于根据所述运行控制指令标定所述集成光波导探头的位置。

3.根据权利要求2所述的脉冲高功率现场校准装置，其特征在于，所述集成光波导探头为铌酸锂型集成光波导探头。

4.根据权利要求1所述的脉冲高功率现场校准装置，其特征在于，所述数据处理系统包括：

场强接收设备，与所述脉冲场强测量系统连接，用于接收所述峰值场强；

处理器，分别与所述位置控制器和所述场强接收设备连接，用于生成数据交互控制指令，并用于采用辐射场积分算法根据所述峰值场强确定所述待测脉冲功率源的输出参数；所述数据交互控制指令包括开闭指令和定时传输指令。

5.根据权利要求4所述的脉冲高功率现场校准装置，其特征在于，所述数据处理系统还包括：

计算机，与所述处理器连接，用于输出所述输出参数，并用于调控所述数据交互控制指令。

6.根据权利要求1所述的脉冲高功率现场校准装置，其特征在于，所述辐射天线为喇叭天线。

7.一种脉冲高功率现场校准方法，其特征在于，应用于权利要求1-6任意一项所述的脉冲高功率现场校准装置；所述脉冲高功率现场校准方法包括：

确定电磁波信号覆盖区域内的峰值场强；

采用辐射场积分算法根据所述峰值场强确定待测脉冲功率源的输出参数；所述输出参数包括输出峰值功率。

8.根据权利要求7所述的脉冲高功率现场校准方法，其特征在于，所述确定电磁波信号覆盖区域内的峰值场强，具体包括：

获取真空波阻抗和集成光波导探头接收到的功率；

根据所述真空波阻抗和所述功率，采用公式

确定所述峰值场强；

其中，P_i为集成光波导探头接收到的功率，η₀为真空波阻抗，E_i为峰值场强。

9.根据权利要求7所述的脉冲高功率现场校准方法，其特征在于，所述确定电磁波信号覆盖区域内的峰值场强，具体包括：

获取真空波阻抗、集成光波导探头的天线系数和集成光波导探头接收到的峰值电压；

根据所述真空波阻抗、所述天线系数和所述峰值电压，采用公式E_i＝AF·U_i确定所述峰值场强；

其中，AF为天线系数，U_i为集成光波导探头在位置i处接收到的峰值电压。

10.根据权利要求8或9所述的脉冲高功率现场校准方法，其特征在于，所述采用辐射场积分算法根据所述峰值场强确定待测脉冲功率源的输出参数，具体包括：

根据所述峰值场强确定辐射天线主波束宽度范围内的辐射功率；

根据所述辐射功率和所述真空波阻抗确定所述输出峰值功率。

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