CN114910707A - 一种周期脉冲辐射场场强的均方根值检波测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种周期脉冲辐射场场强的均方根值检波测量方法，涉及射频辐射场电场测量领域。本发明所述的方法，首先确定频谱测量装置的测量参数，采用均方根值检波对生成辐射场的周期脉冲信号进行测量，读取测量频率处功率读数；然后对均方根值检波下功率测量结果与周期脉冲信号功率进行表征，获得均方根值检波下场强修正系数；最后根据测量频率处功率读数、均方根值检波下场强修正系数，获得周期脉冲辐射场场强。该方法不受测量装置测量分辨率带宽的限制，能准确地测量周期脉冲辐射场峰值场强和平均值场强，易于推广使用。

Description

一种周期脉冲辐射场场强的均方根值检波测量方法

技术领域

本发明涉及射频辐射场电场测量领域，特别是一种周期脉冲辐射场场强的均方根值检波测量方法。

背景技术

随着大功率发射机发射功率不断提高，射频电磁环境强度越来越高，除了可能引发电磁辐射危害问题，还会干扰用频设备正常工作。装备研制中必须开展电磁环境适应性验证试验，在验证试验中，应对射频辐射场的峰值场强和平均值场强进行测量，并识别辐射源。

大功率发射机辐射波形多种多样，周期脉冲信号是装备射频辐射场中最常用的信号类型，包含众多的波形种类，常见的有矩形脉冲调制信号、线性调频脉冲信号、非线性调频脉冲信号、脉内频率编码信号、相位编码信号等。针对各种周期脉冲辐射场，均需要提供测量方法。

目前脉冲辐射场常用的测量方法如下：

(1)采用电场探头进行测量

电场探头经常用于测量辐射场，能提供场强幅度，但存在以下问题：一是不能区分多个辐射源产生的合成场中每个源生成的场强，只能用于单一辐射源辐射时的场强测量，因而无法满足复杂射频电磁环境测量需求。二是，不能提供脉冲辐射场的频率信息或波形特征信息，无法判别测量到的场强是否由规定辐射源产生，辨别不了被试用频设备是否处于规定的辐射场中，不能识别辐射源。电磁环境适应性试验验证通常在开阔的外场实施，外界存在未知辐射源，其是否辐射不受验证试验管理，使用电场探头可能会把外部辐射源生成的辐射场误认为是验证试验产生，从而导致试验结果不可信。

(2)采用天线、频谱仪或测量接收机进行测量

采用频谱仪或测量接收机等频谱测量装置，可以获得辐射场频率信息，从而能够识别辐射源。但是现有基于频谱测量装置的测量方法，不论何种检波方式，通常要求测量分辨率带宽应大于辐射信号的占有带宽，因频谱仪和测量接收机最大测量分辨率带宽有限，实际使用中这一要求经常不能满足。

专利申请《一种调制信号的场强测量方法与装置》(申请号201210342072.5)提出研制专用装置，通过计算采样信号的功率谱，积分获得调制辐射场信号的功率，进而计算辐射场的场强。

按照该申请的技术方案，对于每一台专用装置的成品，其测量带宽是固定的，使用时不可修改或选择，只能用于测量信号占用带宽小于其测量带宽的辐射场，否则测不到准确结果。因此，需要根据被测辐射场的信号占用带宽研制生产各种不同带宽的专用装置，并且，随着带宽要求提高，专用装置的技术实现、生产难度和加工成本等等都会越来越高，特别是对于频谱占用带宽很宽的辐射场信号，研制专用装置将遇到难以突破的瓶颈。

均方根值检波是应用最广泛的检波方式之一，电磁兼容检测领域的频谱仪和测量接收机均支持该检波方式。如果能够利用均方根值检波对周期脉冲辐射场进行测量，将会有非常好的应用推广前景。但目前还缺乏相应的测量方法。如何在均方根值检波基础上，获得具有工程实用价值的能够适用于周期脉冲辐射场的通用的测量方法，简便准确地测量周期脉冲信号辐射场峰值场强和平均值场强，并能够识别辐射源，不受测试仪器测量分辨率带宽的限制，是本发明解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于针对复杂射频电磁环境中多个辐射源以及单个辐射源形成的周期脉冲辐射场，提供一种通用的采用均方根值检波的场强测量方法，不但可以监测发射频率以识别辐射源，还能准确地测量周期脉冲信号辐射场峰值场强和平均值场强，以解决测试仪器测量分辨率带宽不够、探头测量不能提供频率信息的问题，并且测量结果准确，简便可行，易于推广使用。

本发明一种周期脉冲辐射场场强的均方根值检波测量方法的目的通过以下步骤实现：

步骤一，确定频谱测量装置的测量参数，包括驻留时间、测量频率、测量分辨率带宽，采用均方根值检波对生成辐射场的周期脉冲信号进行测量，读取测量频率处的功率读数(简称功率读数)；

其中，驻留时间L为：

或L＝n×T， (2)

L为驻留时间；T是周期脉冲信号的脉冲重复周期，与脉冲重复频率互为倒数，为已知量，可以直接获取；ΔE_L为分配给中频测量样本信号形式不确定引起的场强允许偏差，单位dB，取正值，根据使用需求提前设定；中频测量样本信号为频谱测量装置按照驻留时间长度对中频信号进行截取所获得的信号；n为驻留时间内周期脉冲信号的完整周期数。

步骤二，根据均方根值检波下功率测量结果表征与周期脉冲信号功率表征，获得均方根值检波下场强修正系数(简称场强修正系数)：

P_period为周期脉冲信号功率，峰值功率或平均功率；

P_{RMS_test}为均方根值检波下功率测量结果；

k_RMS为均方根值检波下场强修正系数，为均方根值检波下峰值场强修正系数k_{RMS_p}(简称峰值场强修正系数)或均方根值检波下平均值场强修正系数k_{RMS_a}(简称平均值场强修正系数)，分别与周期脉冲信号功率P_period为峰值功率或平均功率相对应。

周期脉冲信号的占空比决定平均值场强修正系数与峰值场强修正系数的量值关系：

D为周期脉冲信号的占空比。

步骤三，根据测量频率处功率读数、场强修正系数，获得周期脉冲辐射场场强。

本发明的设计思路是，针对频谱测量装置的测量分辨率带宽存在小于周期脉冲信号占有带宽、不能直接获取周期脉冲辐射场场强的问题，本发明创造给出了上述方案：遴选、确定本技术方案需要的频谱测量装置的测量参数；设置场强修正系数，通过各种创新方式攻克难关，设法取得测量分辨率带宽较窄下的功率测量结果与周期脉冲信号功率之间的量值关系，进而获得场强修正系数；试验时，采用天线、频谱测量装置获得较窄测量分辨率带宽下的功率读数，结合已经获取的场强修正系数，通过本发明提供的技术方案，就可以得到周期脉冲辐射场场强，实现周期脉冲辐射场峰值场强和平均值场强的准确测量，从而解决了测量分辨率带宽受限的制约。

具体的在实际测量时，频谱测量装置射频前端对周期脉冲信号进行接收和混频处理，中频滤波后按照驻留时间长度对中频信号进行截取，然后对截取到的中频信号进行均方根值检波计算，给出功率测量结果。其中所截取到的中频信号称为中频测量样本信号，即均方根值检波下功率测量结果反映的是中频测量样本信号的平均功率。中频测量样本信号形式具有随机性和不确定性，无法控制，导致难以准确计算均方根值检波下功率测量结果。现有技术中，一般检测人员凭经验或习惯或随机设置驻留时间，不对中频测量样本信号形式不确定带来的影响进行定量分析和控制。本发明将驻留时间和场强测量偏差相关联(公式(1))，这样中频测量样本信号与周期脉冲信号经中频滤波后信号相比，中频测量样本信号形式不确定引起的平均功率偏差及场强偏差均不大于ΔE_L；或者直接规定驻留时间是周期脉冲信号的整数倍(公式(2))，理论上平均功率偏差及场强测量偏差更小。于是，均方根值检波下功率测量结果P_{RMS_test}，即中频测量样本信号的平均功率，就可以用周期脉冲信号经中频滤波后的平均功率来近似计算，解决了因中频测量样本信号形式不确定导致P_{RMS_test}难以准确计算的问题。

该测试方法具有较佳的推广价值，适用范围广，频谱测量装置可以采用广泛使用的频谱仪或测量接收机，也可以根据需要自行设计。

下面，对该发明创造的实施步骤进行进一步创新，并结合设计思路和相关原理做具体阐述。需要特别强调的是，本发明的技术方案的进一步阐述，凡涉及到与驻留时间选择有关的技术方案，也就是相应的每一项从属权利要求，都是以

或L＝n×T(公式(1)、或(2))这个大的前提范围为基础，即

或L＝n×T是本发明创造技术方案的必要条件。在此后的每一个具体技术方案中不再一一赘述。

优选的，步骤一中，驻留时间为

10T≤L≤50T。 (5)

均方根值检波时，频谱测量装置计算中频测量样本信号的平均功率，对中频测量样本信号在整个驻留时间长度内进行采样和处理。为了近似周期脉冲信号，驻留时间越长越好(公式(1))，但是时间成本也增大。选择10T≤L≤50T的技术方案(公式(1)的优选方案)确保了测试不会耗费很长时间，时间成本容易接受，并且确保了中频测量样本信号形式不确定引起的场强偏差ΔE_L能够控制在0.5dB内。结合本技术领域测量系统的常见精度，本发明提供的方法的测量结果可符合本技术领域通常的精度要求。

其中，步骤一，频谱测量装置的测量频率设于周期脉冲信号频谱的频带内。对于频谱幅度平坦的周期脉冲信号，例如线性调频周期脉冲信号、脉内频率编码周期信号，测量频率设在频谱中心附近；对于幅频存在谱峰的周期脉冲信号，例如非线性调频脉冲周期信号、矩形脉冲调制周期信号、短脉冲串周期信号、相位编码周期信号，测量频率设在谱峰上。

通过测量频率设计，排除了测量现场中无关辐射源或其他被测辐射源对功率测量读数的影响。

其中，步骤一，频谱测量装置的测量分辨率带宽不小于周期脉冲信号的脉冲重复频率，即

B_rbw≥1/T， (6)

B_rbw为测量分辨率带宽。

优选的，步骤一，采用高斯型中频滤波器的频谱测量装置测量线性调频周期脉冲信号时，测量分辨率带宽：

6dB测量分辨率带宽

1.7/T≤B_{rbw_GS_6dB}≤B_sgl/3， (11)

或者3dB测量分辨率带宽

1.5/T≤B_{rbw_GS_3dB}≤B_sgl/3， (12)

B_{rbw_GS_6dB}为高斯型中频滤波器的频谱测量装置的6dB测量分辨率带宽；

B_{rbw_GS_3dB}为高斯型中频滤波器的频谱测量装置的3dB测量分辨率带宽；

B_sgl：周期脉冲信号占有带宽(简称信号占有带宽)。

这样，对于采用高斯型中频滤波器的频谱测量装置测量线性调频周期脉冲信号的应用场景，构建出了测量分辨率带宽B_rbw和线性调频周期脉冲信号的脉冲重复周期T、信号占有带宽的关系，获得了后续便于计算分析功率测量结果、场强修正系数的优选范围，可简化功率测量结果、场强修正系数的计算和表征。

这样，步骤一完成了以下两方面工作：1)通过上述方法确定频谱测量装置的测量参数，特别是驻留时间L、测量频率f₀、测量分辨率带宽B_rbw，为后续进一步简化均方根值检波下功率测量结果表征或场强修正系数计算提供基础；2)采用均方根值检波对生成辐射场的周期脉冲信号进行测量，读取测量频率处的功率读数P_read，以备后用。

另外，步骤一通过选择驻留时间L实现了用周期脉冲信号经中频滤波后的平均功率来近似等于均方根值检波下功率测量结果P_{RMS_test}，解决了因中频测量样本信号形式不确定导致P_{RMS_test}难以准确计算分析的问题。

步骤二中，对于线性调频周期脉冲信号，平均功率、峰值功率的公式表征如下

A为周期脉冲信号脉冲电压振幅；

P_{LFM_period_a}为线性调频周期脉冲信号的平均功率；

P_{LFM_period_p}为线性调频周期脉冲信号峰值功率。

本发明在实施例中详细说明了时域推导过程，通过频域也可得到相同结果。

其中，步骤二中，均方根值检波下功率测量结果为中频测量样本信号的平均功率

f为频率；

G(f)为频谱测量装置内中频滤波器的幅频函数；

F(f)为周期脉冲信号中单脉冲信号或短脉冲串中单组短脉冲的傅里叶变换；

f₀为测量频率；

f_IF为频谱测量装置的中频频率；

B_rbw为测量分辨率带宽；

m为整数；

Sa(·)为采样函数。

均方根值检波时，频谱测量装置计算中频测量样本信号的平均功率，作为均方根值检波下功率测量结果P_{RMS_test}输出给用户，因此均方根值检波下功率测量结果P_{RMS_test}就是中频测量样本信号的平均功率，可以采用公式(18)来表征。

其中，步骤二，均方根值检波下功率测量结果也可以采用周期脉冲信号经中频滤波后的平均功率来表征

f₀为测量频率；

B_rbw为测量分辨率带宽；

f为频率；

f_IF为频谱测量装置的中频频率；

G(f)为频谱测量装置内中频滤波器的幅频函数；

F(f)为周期脉冲信号中单脉冲信号或短脉冲串中单组短脉冲的傅里叶变换；

m为整数。

均方根值检波下功率测量结果P_{RMS_test}反映的是中频测量样本信号的平均功率，在本发明将驻留时间满足公式(1)或公式(2)作为必要条件，公式(1)中频测量样本信号与周期脉冲信号经中频滤波后信号相比，中频测量样本信号形式不确定引起的平均功率偏差及场强偏差均不大于ΔE_L；或者公式(2)直接规定驻留时间是周期脉冲信号的整数倍，理论上平均功率偏差及场强偏差更小。于是可以用周期脉冲信号经中频滤波后的平均功率来近似等于均方根值检波下功率测量结果P_{RMS_test}，P_{RMS_test}的计算由积分(公式(18))转化为求和(公式(19))，实现了公式的初步简化。

均方根值检波下功率测量结果用公式(18)、公式(19)计算仍然比较复杂，如何进一步简化计算或表征均方根值检波下功率测量结果，进而使均方根值检波下场强修正系数的获取更加简便，是本发明步骤二攻克的难点。本发明创造的科研人员通过理论分析、大量的数值计算与分析，归纳出规律并验证，进一步提出了以下技术方案。

其中，步骤二，均方根值检波下功率测量结果采用等效平均功率因子来表征

P_{RMS_test}＝2α_RMSB_rbw|F(f₀)|²/T， (20)

α_RMS为等效平均功率因子，物理意义为测量频率处频谱冲激强度为1的周期脉冲信号经过频谱测量装置中频滤波器后，输出信号的平均功率强度均匀分布在测量分辨率带宽内谱线上时的幅度。

具体的，对于线性调频周期脉冲信号，均方根值检波下功率测量结果表征为

其中P_{RMS_LFM}均方根值检波下线性调频周期脉冲信号功率测量结果；

α_{RMS_LFM}为线性调频周期脉冲信号在频谱测量装置测量下的等效平均功率因子，物理意义为测量频率处频谱冲激强度为1的线性调频周期脉冲信号经过频谱测量装置中频滤波器后，输出信号的平均功率强度均匀分布在测量分辨率带宽内谱线上时的幅度；

A为周期脉冲信号脉冲电压振幅；

B_sgl为周期脉冲信号占有带宽。

其中，步骤二中，均方根值检波下场强修正系数采用等效平均功率因子表征：

f为频率；

F(f)为周期脉冲信号中单脉冲信号或短脉冲串中单组短脉冲傅里叶变换；

f₀为测量频率；

B_rbw为测量分辨率带宽；

α_RMS为等效平均功率因子，物理意义为测量频率处频谱冲激强度为1的周期脉冲信号经过频谱测量装置中频滤波器后，输出信号的平均功率强度均匀分布在测量分辨率带宽内谱线上时的幅度。

更优选的，步骤二中，对于线性调频周期脉冲信号，均方根值检波下场强修正系数表征方法如下：

k_{RMS_LFM_p}为均方根值检波下线性调频周期脉冲辐射场的峰值场强修正系数；

k_{RMS_LFM_a}为均方根值检波下线性调频周期脉冲辐射场的平均值场强修正系数；

α_{RMS_LFM}为线性调频周期脉冲信号在频谱测量装置测量下的等效平均功率因子；

B_sgl为周期脉冲信号占有带宽。

当然，优选的，步骤二中，均方根值检波下场强修正系数也可以通过仿真获得。采用带通滤波器与均方根值检波器级联的仿真模型作为频谱测量装置仿真模型，带通滤波器的带宽为测量分辨率带宽，中心频率为测量频率或零频。根据周期脉冲信号生成仿真信号，输入到频谱测量装置仿真模型，获得均方根值检波下功率测量的仿真结果，结合周期脉冲仿真信号的功率，按照公式(3)计算得到均方根值检波下场强修正系数。

步骤二中，对于周期脉冲信号，均方根值检波下功率测量结果表征中的等效平均功率因子、或均方根值检波下场强修正系数表征中的等效平均功率因子的表达式如下：

G(f)为频谱测量装置内中频滤波器的幅频函数；

m为整数；

f_IF为频谱测量装置的中频频率。

本发明在均方根值检波下功率测量结果表征、均方根值检波下场强修正系数表征中首次提出等效平均功率因子概念。通过数值分析，定量分析各种因素对等效平均功率因子的影响，归纳出其变化规律，可以提前获得等效平均功率因子具体值(25)。这样的好处是，均方根值检波下功率测量结果的计算由积分(见公式(18))、或无穷项累加(见公式(19))改为乘除(见公式(20、21)，或将等效平均功率因子代入公式(22)～公式(24)直接计算获得场强修正系数，简化均方根值检波下功率测量结果P_{RMS_test}、场强修正系数k_RMS的工程演算。尤其是利用等效平均功率因子可以直接简便计算出k_RMS，大幅提高了效率和工程实用性，且测量精度远优于常规的3dB要求。

具体的，步骤二中，对于线性调频周期脉冲信号，等效平均功率因子

当B_rbw≤B_sgl/3时，

B_sgl为周期脉冲信号占有带宽；

α_{RMS_LFM}为线性调频周期脉冲信号在频谱测量装置测量下的等效平均功率因子；

更具体的，在公式(26)的基础上，线性调频周期脉冲信号在高斯型中频滤波器的频谱测量装置测量时，等效平均功率因子计算方法：

当B_rbw≤B_sgl/3时，

α_{RMS_GS_LFM}：线性调频周期脉冲信号在高斯型中频滤波器的频谱测量装置测量下的等效平均功率因子；

当选择6dB测量分辨率带宽的高斯型中频滤波器测量时，H＝16；

当选择3dB测量分辨率带宽的高斯型中频滤波器测量时，H＝4。

具体的，步骤二中，线性调频周期脉冲信号在6dB测量分辨率带宽的高斯型中频滤波器的频谱测量装置测量时，等效平均功率因子

当1/T≤B_{rbw_GS_6dB}＜1.7/T时，

α_{RMS_GS_6dB_LFM}＝0.596(B_{rbw_GS_6dB}T)²-1.935B_{rbw_GS_6dB}T+2.338； (28)

当1.7/T≤B_{rbw_GS_6dB}≤B_sgl/3时，α_{RMS_GS_6dB_LFM}＝0.75； (29)

α_{RMS_GS_6dB_LFM}为线性调频周期脉冲信号在6dB测量分辨率带宽的高斯型中频滤波器的频谱测量装置测量下的等效平均功率因子；

B_{rbw_GS_6dB}为高斯型中频滤波器的频谱测量装置的6dB测量分辨率带宽。

最佳实施例为公式(29)：当1.7/T≤B_{rbw_GS_6dB}≤B_sgl/3时，α_{RMS_GS_6dB_LFM}＝0.75。等效平均功率因子取恒定值带来的偏差约0.05dB，可以忽略，便于直接用于公式(23)、公式(24)计算场强修正系数。

具体的，步骤二中，对于线性调频周期脉冲信号，在3dB测量分辨率带宽的高斯型中频滤波器的频谱测量装置测量时，等效平均功率因子，

当B_{rbw_GS_3dB}＝1/T时，α_{RMS_GS_3dB_LFM}＝1.125； (30)

当1/T＜B_{rbw_GS_3dB}＜1.5/T时，α_{RMS_GS_3dB_LFM}＝1.09； (31)

当1.5/T≤B_{rbw_GS_3dB}≤B_sgl/3时，α_{RMS_GS_3dB_LFM}＝1.06； (32)

α_{RMS_GS_3dB_LFM}为线性调频周期脉冲信号在3dB测量分辨率带宽的高斯型中频滤波器的频谱测量装置测量下的等效平均功率因子。

B_{rbw_GS_3dB}为高斯型中频滤波器的频谱测量装置的3dB测量分辨率带宽。

最佳实施例为公式(32)：当1.5/T≤B_{rbw_GS_3dB}≤B_sgl/3时，α_{RMS_GS_3dB_LFM}＝1.06。等效平均功率因子取恒定值带来的偏差约0.05dB，可以忽略，便于直接用于公式(23)、公式(24)，适用的测量分辨率带宽B_{rbw_GS_3dB}范围最大。当然，公式(30)、公式(31)中B_{rbw_GS_3dB}的范围虽然局限，但α_{RMS_GS_3dB_LFM}同样是定值，一样可以直接用于公式(23)、公式(24)。

其他波形类型的周期脉冲信号的等效平均功率因子a_RMS均可按照其定义依照上面所述方法一步步获得其表达式和具体值，进而获得其均方根值检波下功率测量结果P_{RMS_test}的表征，或直接计算均方根值检波下场强修正系数k_RMS，这里不再赘述。

在测量分辨率带宽不小于脉冲重复周期的前提下，等效平均功率因子大小与测量分辨率带宽B_rbw、周期脉冲信号的脉冲重复周期T密切相关(见公式(25))，根据实际应用条件不断对技术方案进行落地(见公式(26)、公式(27))。

当测量的辐射场信号为线性调频脉冲周期信号时，因其幅频函数涉及菲涅尔积分，按照公式(25)编程计算等效平均功率因子时需要占用大量资源，耗时非常长。本发明技术人员通过研究对测量分辨率带宽提出了B_rbw≤B_sgl/3的要求，于是可以按照公式(26)进行简化，这样就无需菲涅尔积分，大大提高了程序运行速率，且引起的场强测量偏差可忽略不计。当应用条件明确了采用6dB测量分辨率带宽的高斯型中频滤波器测量时，在测量分辨率带宽不大于信号占有带宽的1/3的条件下，简化菲涅尔积分引起的场强偏差仅为0.08dB，可忽略不计，计算得到等效平均功率因子α_{RMS_GS_6dB_LFM}的曲线见图2，技术方案中通过拟合或近似，将复杂的求和累加简化到非常简单的多项式计算，甚至在一定的测量分辨率带宽区域，等效平均功率因子为定值0.75(公式(29))，拟合引起的场强偏差也不大于0.05dB。因此实际工作中的最佳测量方案为：当1.7/T≤B_{rbw_GS_6dB}≤B_sgl/3时，α_{RMS_GS_6dB_LFM}＝0.75。

类似地，采用3dB测量分辨率带宽的高斯型中频滤波器测量线性调频周期脉冲信号，在测量分辨率带宽不小于脉冲重复周期、且不大于信号占有带宽的1/3的前提下，简化菲涅尔积分引起的场强偏差仅为0.07dB，计算得到等效平均功率因子α_{RMS_GS_3dB_LFM}的曲线，本发明α_{RMS_GS_3dB_LFM}采用公式(30)、公式(31)、公式(32)来近似等效平均功率因子，基本都为定值，与测量分辨率带宽无关，获得场强修正系数更加简便，其中，α_{RMS_GS_3dB_LFM}取1.06时，测量分辨率带宽可选范围大，可行性强，是最优方案(公式(32))：当1.5/T≤B_{rbw_GS_3dB}≤B_sgl/3时，α_{RMS_GS_3dB_LFM}＝1.06。

步骤三中，周期脉冲辐射场场强的计算方法如下：

其中：

k_RMS为均方根值检波下场强修正系数，为均方根值检波下峰值场强修正系数或均方根值检波下平均值场强修正系数；

E为周期脉冲辐射场的场强，单位V/m，为周期脉冲辐射场的峰值场强(简称峰值场强)或周期脉冲辐射场的平均值场强(简称平均值场强)，因k_RMS的不同而不同。当场强修正系数为峰值场强修正系数时，E为峰值场强；当场强修正系数为平均值场强修正系数时，E为平均值场强；

P_read为测量频率处的功率读数，单位dBm；

F_A为天线系数，单位dB/m；

F_D为衰减器和连接电缆的总衰减量，单位dB。

可按照公式(39)，将峰值场强E_p、平均值场强E_a互为换算

测量方法的其余内容属于公知或常识，本领域普通技术人员可根据本发明创造的提示，结合自身具备的常规手段或者根据现有技术完成。

本发明一种周期脉冲辐射场场强的均方根值检波测量方法，适用范围广。生成辐射场的周期脉冲信号可以是矩形脉冲调制周期信号、线性调频周期脉冲信号、非线性调频脉冲周期信号、短脉冲串周期信号、脉内频率编码周期信号或相位编码周期信号，无论其单一存在或者多个/种信号同时存在，或与其他未知辐射波形同时存在，均可以采用各周期脉冲电压信号中单脉冲信号或短脉冲串中单组短脉冲的傅里叶变换，结合各自的波形参数值，计算得到各自对应的场强修正系数，即都可按照上述方法获得各自的周期脉冲辐射场场强。

对于含有多个/种脉冲辐射源产生的合成辐射场的测量，可以分次分别对各个辐射源的周期脉冲辐射场进行测量。每一次测量一个辐射源辐射的周期脉冲辐射场，通过多次测量完成合成辐射场的测量。每一次均按照上述过程计算确定驻留时间、测量频率、测量分辨率带宽，连接天线、频谱仪或测量接收机，完成参数设置，采用均方根值检波进行测量，读取并记录测量频率处的功率读数。采用各个周期脉冲信号参数、测量参数计算出场强修正系数，结合功率读数即可获得各自的峰值场强和平均值场强。

也可以采用扫描方式同时获得多个/种波形周期脉冲信号的合成辐射场的场强。驻留时间、测量分辨率带宽分别在各周期脉冲辐射场相应选择范围的交集中选择并进行设置，在每个辐射源的脉冲信号的频带内至少有一个频点设为测量频率，频谱测量装置的频跨覆盖所有测量频点，测量步进不大于半个测量分辨率带宽，频谱测量装置在频域扫描，读取各周期脉冲信号频带内测量频率处的功率读数，结合各自的场强修正系数，计算得到合成场中每个/种脉冲辐射源周期脉冲辐射场的场强。因此，周期脉冲辐射场信号可以含有单个辐射源产生的周期脉冲信号，也可以含有多个/种辐射源产生的周期脉冲信号。

本发明取得了以下有益效果：

1、针对现有测试仪器测量分辨率带宽不够的问题，设置均方根值检波下的周期脉冲辐射场场强修正系数，实现了测量分辨率带宽与周期脉冲信号功率间的关联，给出了测量分辨率带宽与场强修正系数的工程计算方法，能够获得电磁环境适应性验证所需的峰值场强和平均值场强，并能监测周期脉冲辐射场频率，解决了测量分辨率带宽受限的制约，使用简捷方便。

2、首次提出等效平均功率因子概念，可以提前给出等效平均功率因子具体值，简化均方根值检波下功率测量结果P_{RMS_test}、场强修正系数k_RMS的获取。通过数值分析，定量分析各种因素对等效平均功率因子的影响，归纳出变化规律，在步骤一针对具体应用条件给出了测量分辨率带宽的优选范围，只要测量分辨率带宽在优选范围内，等效平均功率因子恒定不变，不随测量分辨率带宽变化而变化，并且可以提前给出等效平均功率因子具体值，于是步骤二中可大幅简化P_{RMS_test}、场强修正系数k_RMS的计算，尤其是利用等效平均功率因子可以快速直接简便计算出k_RMS，大幅提高了效率和工程实用性，且测量精度远优于常规的3dB要求。

3、解决了难以准确计算均方根值检波下功率测量结果的问题。均方根值检波下功率测量结果P_{RMS_test}反映的是中频滤波器后输出信号在驻留时间内的平均功率，与频谱测量装置截取的中频测量样本信号形式密切相关。由于中频测量样本信号形式难以预测和控制，因此难以准确计算分析均方根值检波下功率测量结果P_{RMS_test}。本发明通过步骤一的理论计算，确定了驻留时间设置方法，实现了用周期脉冲信号经中频滤波后的平均功率来近似等于均方根值检波下功率测量结果P_{RMS_test}的有益效果，解决了因中频测量样本信号形式不确定导致P_{RMS_test}难以准确计算的问题。

4、利用现有的频谱仪或测量接收机即可完成测量，简便可行，目前相关研究机构和装备研制单位均配备了商业通用仪器频谱仪或测量接收机，因此具有工程实用价值和推广应用价值。

5、适用范围广，能对多种波形的周期脉冲辐射场进行测量，包括矩形脉冲调制周期信号、线性调频周期脉冲信号、非线性调频脉冲周期信号、短脉冲串周期信号、脉内频率编码周期信号、相位编码周期信号的周期脉冲辐射场。

6、通过测量频率设计，排除了测量现场中无关辐射源或其他被测辐射源对功率测量读数的影响，用于单个辐射源产生的周期脉冲辐射场和/或多个/种辐射源产生的周期脉冲辐射合成场，可以满足复杂电磁环境测量需求。

7、通过被测脉冲信号的功率计算或表达式推导、仿真，解决了周期脉冲信号调制特性影响。

附图说明

图1本发明测量方法步骤示意图

图2线性调频周期脉冲信号在6dB测量分辨率带宽的高斯型中频滤波器的频谱测量装置测量下的等效平均功率因子(测量分辨率带宽不大于信号占有带宽的1/3)

图3优选实施例二中测量分辨率带宽为9kHz下的频谱仪画面截屏

图4优选实施例二中零中频仿真信号经高斯滤波器(6dB带宽分辨率9kHz)后的输出信号波形包络图(a)和频谱图(b)

图5优选实施例二中被测信号的零中频仿真频谱图

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1至附图5及优选实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本文全文包括实施例，都设置并通用了以下名称及其简称，需要说明的是，本领域的技术人员应当理解，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些名称和简称、及字母代号可以做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围内。除非特别指出，全文名称和简称、及字母代号均采用国际单位制。

中频测量样本信号：频谱测量装置按照驻留时间长度对中频信号进行截取所获得的信号；

周期脉冲辐射场：由周期脉冲信号生成的辐射场；

周期脉冲辐射场信号：生成周期脉冲辐射场的周期脉冲信号，简称辐射场信号；

A：周期脉冲信号的脉冲电压振幅；

α_RMS：等效平均功率因子，物理意义为测量频率处频谱冲激强度为1的周期脉冲信号经过频谱测量装置中频滤波器后，输出信号的平均功率强度均匀分布在测量分辨率带宽内谱线上时的幅度；

α_{RMS_LFM}：线性调频周期脉冲信号在频谱测量装置测量下的等效平均功率因子；

α_{RMS_GS_LFM}：线性调频周期脉冲信号在高斯型中频滤波器的频谱测量装置测量下的等效平均功率因子；

α_{RMS_GS_6dB_LFM}：线性调频周期脉冲信号在6dB测量分辨率带宽的高斯型中频滤波器的频谱测量装置测量下的等效平均功率因子；

α_{RMS_GS_3dB_LFM}：线性调频周期脉冲信号在3dB测量分辨率带宽的高斯型中频滤波器的频谱测量装置测量下的等效平均功率因子；

B_rbw：测量分辨率带宽；

B_{rbw_GS_6dB}：高斯型中频滤波器的频谱测量装置的6dB测量分辨率带宽；

B_{rbw_GS_3dB}：高斯型中频滤波器的频谱测量装置的3dB测量分辨率带宽；

B_sgl：周期脉冲信号占有带宽，简称信号占有带宽；

D：周期脉冲信号的占空比，简称占空比；

E：周期脉冲辐射场的场强，简称场强，单位V/m；

E_a：周期脉冲辐射场的平均值场强，简称平均值场强，单位V/m；

E_p：周期脉冲辐射场的峰值场强，简称峰值场强，单位V/m；

ΔE_L：分配给中频测量样本信号形式不确定引起的场强允许偏差，单位dB，取正值；

F_A：天线系数，单位dB/m；

F_D：衰减器和连接电缆的总衰减量，单位dB；

F(f)：周期脉冲信号中单脉冲信号或短脉冲串中单组短脉冲的傅里叶变换；

F_LFM(f)：单个线性调频脉冲信号的傅里叶变换；

f：频率；

f₀：测量频率；

f_c：周期脉冲信号载频；

f_IF：频谱测量装置的中频频率；

G(f)：频谱测量装置内中频滤波器的幅频函数；

k_RMS：均方根值检波下场强修正系数，简称场强修正系数；

k_{RMS_a}：均方根值检波下平均值场强修正系数，简称平均值场强修正系数；

k_{RMS_p}：均方根值检波下峰值场强修正系数，简称峰值场强修正系数；

k_{RMS_LFM_a}：均方根值检波下线性调频周期脉冲辐射场的平均值场强修正系数；

k_{RMS_LFM_p}：均方根值检波下线性调频周期脉冲辐射场的峰值场强修正系数；

L：驻留时间；

m：整数；

n：驻留时间内周期脉冲信号的完整周期数；

P_{RMS_test}：均方根值检波下功率测量结果，简称功率测量结果；

P_{RMS_LFM}：均方根值检波下线性调频周期脉冲信号功率测量结果；

P_period：周期脉冲信号的功率；

P_{LFM_period_a}：线性调频周期脉冲信号平均功率；

P_{LFM_period_p}：线性调频周期脉冲信号峰值功率；

P_read：测量频率处的功率读数，简称功率读数，单位dBm；

T：周期脉冲信号的脉冲重复周期，与脉冲重复频率互为倒数；

τ：周期脉冲信号的脉冲宽度或短脉冲串中单组短脉冲宽度；

t：为时间；

u_{LFM_period}(t)：线性调频周期脉冲信号的电压表达式；

Sa(·)：采样函数。

优选实施例一

结合图1，可以看出本发明完整的技术方案：一种周期脉冲辐射场场强的均方根值检波测量方法，包括以下步骤：1)确定频谱测量装置的测量参数，包括驻留时间L、测量频率f₀、测量分辨率带宽B_rbw，采用均方根值检波对生成辐射场的周期脉冲信号进行测量，读取测量频率处的功率读数P_read；

2)根据均方根值检波下功率测量结果P_{RMS_test}表征与周期脉冲信号功率P_period表征，获取均方根值检波下场强修正系数k_RMS，为峰值场强修正系数k_{RMS_p}或平均值场强修正系数k_{RMS_a}，分别与周期脉冲信号功率P_period为峰值功率或平均功率相对应，二者通过周期脉冲信号的占空比D保持一致性

3)根据测量频率处功率读数P_read、场强修正系数k_RMS，获得周期脉冲辐射场场强。

具体每一步的实施例如下：

步骤一中，频谱测量装置的驻留时间L

或L＝n×T。 (2)

或L＝n×T是本发明创造技术方案的必要条件。在此后的进一步具体技术方案中不再一一赘述。

更佳的，驻留时间为

10T≤L≤50T。 (3)

步骤一中，频谱测量装置的测量频率f₀设于周期脉冲信号频带内，对于频谱幅度平坦的周期脉冲信号，例如线性调频周期脉冲信号、脉内频率编码周期信号，测量频率f₀设在频谱中心附近；对于幅频存在谱峰的周期脉冲信号，例如非线性调频脉冲周期信号、矩形脉冲调制周期信号、短脉冲串周期信号、相位编码周期信号，测量频率f₀设在谱峰上。

步骤一中，频谱测量装置的测量分辨率带宽B_rbw不小于周期脉冲信号的脉冲重复频率，即

B_rbw≥1/T。 (4)

更好的，高斯型中频滤波器的频谱测量装置测量线性调频周期脉冲信号，测量分辨率带宽：

6dB测量分辨率带宽

1.7/T≤B_{rbw_GS_6dB}≤B_sgl/3， (12)或者3dB测量分辨率带宽满足

1.5/T≤B_{rbw_GS_3dB}≤B_sgl/3。 (13)

上述方法确定了频谱测量装置的主要参数包括驻留时间L、测量频率f₀、测量分辨率带宽B_rbw。连接天线、频谱测量装置，按照上述参数设置频谱测量装置，采用均方根值检波进行测量，读取并记录测量频率处的功率读数P_read。

以下具体阐述步骤二的实施过程：

步骤二中，根据均方根值检波下功率测量结果P_{RMS_test}表征与周期脉冲信号功率P_period表征，计算均方根值检波下场强修正系数：

其中，周期脉冲信号功率P_period为峰值功率或平均功率，其表征均可在频域或时域通过理论推导完成。例如，步骤二中，对于线性调频周期脉冲信号，电压表达式u_{LFM_period}(t)

A为周期脉冲信号脉冲电压振幅；

B_sgl为周期脉冲信号占有带宽；

f_c为周期脉冲信号载频；

rect(t)为矩形函数；

τ为周期脉冲信号的脉冲宽度或短脉冲串中单组短脉冲宽度。

线性调频周期脉冲信号峰值功率P_{LFM_period_p}，

S(x)和C(x)分别为菲涅尔正弦和余弦积分。

采用占空比可换算得到线性调频周期脉冲信号平均功率P_{LFM_period_a}，

步骤二中，直接采用中频测量样本信号的平均功率来表征均方根值检波下功率测量结果P_{RMS_test}，

步骤二中，采用周期脉冲信号经滤波后的平均功率来表征均方根值检波下功率测量结果P_{RMS_test}，

步骤二中均方根值检波下功率测量结果P_{RMS_test}的表征是本步骤的关键，也是本步骤的主要创新点所在。在公式(19)的基础上，可采用等效平均功率因子来简化表征均方根值检波下功率测量结果

P_{RMS_test}＝2α_RMSB_rbw|F(f₀)|²/T。 (20)

例如，对于线性调频周期脉冲信号，当测量频率f₀位于频带内时，

在测量分辨率带宽小于信号占有带宽B_sgl的情况下，均方根值检波下线性调频周期脉冲信号的功率测量结果P_{RMS_LFM}可表示为

根据上述步骤，分别对均方根值检波下功率测量结果P_{RMS_test}与周期脉冲信号功率P_period进行了表征，具备了计算均方根值检波下场强修正系数的条件，代入公式(14)，即可计算得到场强修正系数。

进一步的，对于周期脉冲信号，均方根值检波下场强修正系数采用等效平均功率因子表征：

因周期脉冲信号功率P_period是峰值功率或者是平均功率的不同，相对应的均方根值检波下场强修正系数就分为峰值场强修正系数k_{RMS_p}或平均值场强修正系数k_{RMS_a}。二者的关系由周期脉冲信号的占空比决定

具体的，例如线性调频周期脉冲信号，均方根值检波下峰值场强修正系数、均方根值检波下平均值场强修正系数表征为：

这样，就完成了均方根值检波下场强修正系数的公式推导或理论计算。

同样的，步骤二中均方根值检波下场强修正系数也可以通过仿真获得。采用带通滤波器与均方根值检波器级联的仿真模型作为频谱测量装置仿真模型，带通滤波器的带宽为测量分辨率带宽，中心频率为测量频率或零频。根据周期脉冲信号生成仿真信号，输入到频谱测量装置仿真模型，获得均方根值检波下功率测量的仿真结果，结合周期脉冲仿真信号的功率，按照本优选实施例中公式(14)计算得到均方根值检波下场强修正系数。不再详述。

步骤二中，对于周期脉冲信号，均方根值检波下功率测量结果P_{RMS_test}表征中的等效平均功率因子α_RMS、均方根值检波下场强修正系数k_RMS表征中的等效平均功率因子α_RMS，可以具体表示为：

更具体的，对于线性调频周期脉冲信号，等效平均功率因子α_{RMS_LFM}可以具体表示为：

当B_rbw≤B_sgl/3时，

进一步的，线性调频周期脉冲信号在高斯型中频滤波器的频谱测量装置进行均方根值检波测量时，等效平均功率因子计算方法：

当B_rbw≤B_sgl/3时，

当选择6dB测量分辨率带宽的高斯型中频滤波器测量时，H＝16；

当选择3dB测量分辨率带宽的高斯型中频滤波器测量时，H＝4。

更进一步，线性调频周期脉冲信号在6dB测量分辨率带宽的高斯型中频滤波器的频谱测量装置进行均方根值检波测量时，等效平均功率因子

当1/T≤B_{rbw_GS_6dB}＜1.7/T时，

α_{RMS_GS_6dB_LFM}＝0.596(B_{rbw_GS_6dB}T)²-1.935B_{rbw_GS_6dB}T+2.338； (30)

当1.7/T≤B_{rbw_GS_6dB}≤B_sgl/3时，α_{RMS_GS_6dB_LFM}＝0.75； (31)

其中，最佳实施例为公式(31)：当1.7/T≤B_{rbw_GS_6dB}≤B_sgl/3时，α_{RMS_GS_6dB_LFM}＝0.75。

更进一步，对于线性调频周期脉冲信号，在3dB测量分辨率带宽的高斯型中频滤波器的频谱测量装置进行均方根值检波测量时，等效平均功率因子取值方法如下：

当B_{rbw_GS_3dB}＝1/T时，α_{RMS_GS_3dB_LFM}＝1.125； (32)

当1/T＜B_{rbw_GS_3dB}＜1.5/T时，α_{RMS_GS_3dB_LFM}＝1.09； (33)

当1.5/T≤B_{rbw_GS_3dB}≤B_sgl/3时，α_{RMS_GS_3dB_LFM}＝1.06； (34)

其中，最佳实施例为公式(34)：当1.5/T≤B_{rbw_GS_3dB}≤B_sgl/3时，α_{RMS_GS_3dB_LFM}＝1.06。

其他类型的周期脉冲信号的等效平均功率因子α_RMS均可按照其定义依照上面所述方法一步步获得其表达式，进而获得其均方根值检波下功率测量结果P_{RMS_test}的表征，或直接计算均方根值检波下场强修正系数k_RMS，这里不再赘述。

最后，步骤三，根据均方根值检波下功率读数、场强修正系数，计算周期脉冲辐射场场强，方法如下：

可按照公式(36)，将峰值场强E_p、平均值场强E_a互为换算

本发明一种周期脉冲辐射场场强的均方根值检波测量方法，适用范围广。生成辐射场的周期脉冲信号可以是矩形脉冲调制周期信号、线性调频周期脉冲信号、非线性调频脉冲周期信号、短脉冲串周期信号、脉内频率编码周期信号或相位编码周期信号，无论其单一存在或者多/个种信号同时存在，或与其他未知辐射波形同时存在，均可以采用各周期脉冲电压信号中单脉冲信号或短脉冲串中单组短脉冲的傅里叶变换，结合各自的波形参数值，计算得到各自对应的场强修正系数，即都可按照上述方法获得各自的周期脉冲辐射场场强。

对于含有多个/种脉冲辐射源产生的合成场的测量，可以分次分别对各个辐射源的周期脉冲辐射场进行测量。每一次测量一个辐射源辐射的周期脉冲辐射场，通过多次测量完成合成辐射场的测量。每一次均按照上述过程计算确定驻留时间、测量频率、测量分辨率带宽，连接天线、频谱仪或测量接收机，完成参数设置，采用均方根值检波进行测量，读取并记录测量频率处的功率读数。采用各个周期信号参数、测量参数计算出场强修正系数，结合功率读数即可获得各自的峰值场强和平均值场强。

也可以采用扫描方式同时获得这多个/种周期脉冲辐射场的场强。驻留时间、测量分辨率带宽分别在各周期脉冲信号相应选择范围的交集中选择并进行设置，在每个辐射源的脉冲信号的频带内至少有一个频点为测量频率，频谱测量装置的频跨覆盖所有测量频点，测量步进不大于半个测量分辨率带宽，频谱测量装置在频域扫描，读取各脉冲信号频带内测量频率处的功率读数，结合各自的场强修正系数，计算得到合成场中每个/种脉冲辐射源的周期脉冲辐射场的场强。因此，周期脉冲辐射场信号可以含有单个辐射源产生的周期脉冲信号，也可以含有多个/种辐射源产生的周期脉冲信号。

优先实施例二：

产生线性调频周期脉冲辐射场进行演示和测量验证，已知线性调频周期脉冲信号的波形参数见表1。

表1被测线性调频周期脉冲信号波形参数

为了得到标称峰值场强，首先在未调制时对正弦信号连续波辐射场进行测量，用来验证本发明的测量方法是否正确。未调制时频谱仪显示功率读数约为-9.61dBm，结合总衰减量30dB、天线系数25dB/m，计算得峰值场强标称值E_p＝10^{(-9.61-13+25+30)20}＝41.64V/m，平均值场强标称值为18.62V/m。

本实施例的具体实施过程如下。

步骤一，确定频谱测量装置的测量参数，采用均方根值检波对生成辐射场的周期脉冲信号进行测量，读取测量频率处的功率读数。

1)确定频谱测量装置的驻留时间。

周期脉冲信号的脉冲重复周期T为1ms，所以驻留时间L设为不小于10ms，中频测量样本信号形式不确定引起的偏差在0.5dB内。

2)确定频谱测量装置测量频率。

测量频率f₀设在频谱中心800MHz附近的799.999MHz。

3)确定频谱测量装置的测量分辨率带宽。

频谱测量装置的中频滤波器为高斯型，测量分辨率带宽B_rbw选择6dB测量分辨率带宽。按照优选实施例一中公式(4)的设计，选取了1kHz、3kHz、9kHz、30kHz或120kHz的6dB测量分辨率带宽值分别进行测量和演示验证。其中按照优选实施例一中公式(12)，3kHz、9kHz、30kHz、120kHz为优选测量分辨率带宽。

4)获取均方根值检波下功率读数。

连接天线、频谱测量装置，按照上述参数设置频谱测量装置，采用均方根值检波进行测量，读取测量频率处的功率读数，见表4。图3为6dB测量分辨率带宽等于9kHz下的频谱仪画面截屏。

步骤二，获取均方根值检波下场强修正系数。

为演示仿真获得均方根值检波下场强修正系数，并对均方根值检波下场强修正系数理论计算值进行验证，本实施例在步骤二中分别进行了零中频仿真和场强修正系数理论计算。

1)均方根值检波下场强修正系数通过仿真获得。

建立高斯型带通滤波器与均方根值检波器级联的频谱测量装置仿真模型，带通滤波器的带宽为6dB测量分辨率带宽，带通滤波器中心频率设为零频；生成脉冲电压幅度为1V、频谱中心频率为零频、其余参数与表1相等的线性调频零中频仿真信号，输入到频谱测量装置仿真模型，其中高斯型滤波器(6dB带宽分辨率9kHz)输出信号的波形包络和频谱见图4a)和图4b)，获得线性调频周期脉冲信号在均方根值检波下功率测量的零中频仿真结果，具体见表2。被测线性调频周期脉冲信号的零中频仿真频谱见图5，平均功率仿真结果0.1W，峰值功率仿真结果0.5W。按照优选实施例一的公式(14)，得到场强修正系数仿真值，见表3中的“零中频仿真”栏。

表2优选实施例二中功率测量零中频仿真结果

2)采用线性调频周期脉冲信号的等效平均功率因子，确定均方根值检波下场强修正系数。

优选实施例一的公式(25)、公式(26)给出了采用等效平均功率因子来表征均方根值检波下线性调频周期脉冲信号辐射场的场强修正系数，重写如下：

k_{RMS_LFM_p}为均方根值检波下线性调频周期脉冲辐射场的峰值场强修正系数；k_{RMS_LFM_a}为均方根值检波下线性调频周期脉冲辐射场的平均值场强修正系数；α_{RMS_LFM}为线性调频周期脉冲信号的等效平均功率因子，根据优选实施例一中公式(30)、公式(31)，得到：6dB测量分辨率带宽1kHz时，等效平均功率因子为0.999；6dB测量分辨率带宽3kHz、9kHz、30kHz、120kHz时等效平均功率因子为0.75。

将表1中的占有带宽2MHz、占空比20％和本实施例步骤一的6dB测量分辨率带宽及其对应的等效平均功率因子，代入上式，得到各测量分辨率带宽下的峰值场强修正系数、平均值场强修正系数具体数值，见表3中的“理论计算”栏。

表3优选实施例二中场强修正系数的理论值与仿真值比较

可见，仿真得到的场强修正系数与理论计算值一致，证明场强修正系数的获取方法正确可信。

步骤三，根据均方根值检波下功率测量结果、场强修正系数，计算周期脉冲辐射场场强。

根据上述分析，理论计算和仿真获得的场强修正系数一致。本实施例中场强修正系数选用理论计算获得的场强修正系数。按优选实施例一的公式(35)计算得到峰值场强和平均值场强测量结果，见表4。其中天线系数为25dB/m，总衰减量为30dB。

本实施例中，前面已经给出平均值场强标称值为18.62V/m，峰值场强标称值为41.64V/m，本方法的测量结果偏差见表4，可见偏差在±0.5dB内，远小于本领域±3dB的精度要求。由此可见，本发明的测量方法准确可行。

表4优选实施例二中的峰值场强测量结果

优选实施例三

假设被测辐射场含有一个矩形脉冲调制周期脉冲信号和一个线性调频周期脉冲信号。矩形脉冲调制周期信号的谱峰频率为800MHz，脉冲重复周期为10ms，脉冲宽度为0.05ms；线性调频周期脉冲信号的中心频率为500MHz，脉冲重复周期为5ms，脉冲宽度为0.1ms，信号占有带宽1MHz。

测量时，可以分两次分别对两个波形的周期脉冲辐射场进行测量，测量次序可任意选择。例如第一次按照优选实施例一的过程对矩形脉冲调制周期脉冲辐射场进行测量，根据被测矩形脉冲调制周期信号的参数，按照本发明的方法设置驻留时间、测量频率、测量分辨率带宽，例如中频测量样本信号形式不确定引起的场强允许偏差为0.5dB时，驻留时间不小于100ms或者取10ms的整数倍；测量频率设为800MHz，将频谱仪或测量接收机的频跨覆盖800MHz，或在800MHz上进行单频点测量；测量分辨率带宽不小于100Hz，例如可以设6dB测量分辨率带宽为100Hz、200Hz、1kHz、10kHz或频谱测量装置支持的其他更宽6dB测量分辨率带宽等。连接天线、频谱仪或测量接收机，完成参数设置，采用均方根值检波进行测量，读取并记录800MHz处的功率读数。采用矩形脉冲调制周期信号参数、测量参数计算出场强修正系数，结合功率读数即可获得峰值场强和平均值场强。

第二次测量时，按照优选实施例一的过程对线性调频周期脉冲辐射场进行测量，根据被测线性调频周期脉冲信号的参数，按照本发明的方法设置驻留时间、测量频率、测量分辨率带宽，例如中频测量样本信号形式不确定引起的场强允许偏差为0.5dB时，驻留时间不小于50ms或者取5ms的整数倍；测量频率设为500MHz，将频谱仪或测量接收机的频跨覆盖500MHz，或在500MHz上进行单频点测量；按照优选实施例一的过程，根据场强允许偏差选择测量分辨率带宽，测量分辨率带宽不小于200Hz，不大于333kHz，例如可以设6dB测量分辨率带宽为200Hz、1kHz、10kHz等。连接天线、频谱仪或测量接收机，完成参数设置，采用均方根值检波进行测量，读取并记录500MHz处的功率读数。采用线性调频周期脉冲信号参数、测量参数计算出场强修正系数，结合功率读数即可获得峰值场强和平均值场强。

也可以采用扫描方式同时获得这两个周期脉冲辐射场的场强。驻留时间、测量分辨率带宽分别在各脉冲信号相应选择范围的交集中选择，例如场强允许偏差为0.5dB时，驻留时间不小于100ms或者取10ms的整数倍；6dB测量分辨率带宽不小于200Hz，不大于333kHz；被测矩形脉冲调制周期信号的测量频率设为800MHz，被测线性调频周期脉冲信号的测量频率设为500MHz，频谱测量装置的频跨覆盖500MHz～800MHz，测量步进不大于半个测量分辨率带宽。连接天线、频谱仪或测量接收机，完成参数设置，检波方式设为均方根值检波，频谱测量装置在频域扫描，读取500MHz和800MHz处的功率读数，结合各自的场强修正系数，计算得到合成场中每个/种脉冲辐射源产生的场强。

需要说明的是，本发明权利要求书、说明书文全文出现的专业术语、名称及其简称，本领域的技术人员应当理解，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些名称和简称、及字母代号可以做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围内。

可以看出，本发明创造取得了以下有益效果：

1、针对现有测试仪器测量分辨率带宽不够的问题，设置周期脉冲辐射场场强修正系数，实现了测量分辨率带宽与周期脉冲信号功率间的关联，给出了测量分辨率带宽与场强修正系数的工程计算方法，能够获得电磁环境适应性验证所需的峰值场强和平均值场强，并能监测周期脉冲辐射场频率，解决了测量分辨率带宽受限的制约，使用简捷方便。

2、首次提出等效平均功率因子概念，可以提前给出等效平均功率因子具体值，简化均方根值检波下功率测量结果P_{RMS_test}、场强修正系数k_RMS的获取。通过数值分析，定量分析各种因素对等效平均功率因子的影响，归纳出变化规律，在步骤一针对具体应用条件给出了测量分辨率带宽的优选范围，只要测量分辨率带宽在优选范围内，等效平均功率因子恒定不变，不随测量分辨率带宽变化而变化，并且可以提前给出等效平均功率因子具体值，于是步骤二中可大幅简化P_{RMS_test}、场强修正系数k_RMS的计算，尤其是利用等效平均功率因子可以快速直接简便计算出k_RMS，大幅提高了效率和工程实用性，且测量精度远优于常规的3dB要求。

3、解决了难以准确计算均方根值检波下功率测量结果的问题。均方根值检波下功率测量结果P_{RMS_test}反映的是中频滤波器后输出信号在驻留时间内的平均功率，与频谱测量装置截取的中频测量样本信号形式密切相关。由于中频测量样本信号形式难以预测和控制，因此难以准确计算分析P_{RMS_test}。本发明步骤一通过理论计算，确定了驻留时间设置方法，实现了用周期脉冲信号经中频滤波后的平均功率来近似等于均方根值检波下功率测量结果P_{RMS_test}的有益效果，解决了因中频测量样本信号形式不确定导致P_{RMS_test}难以准确计算的问题。

4、利用现有的频谱仪或测量接收机即可完成测量，简便可行，目前相关研究机构和装备研制单位均配备了商业通用仪器频谱仪或测量接收机，因此具有工程实用价值和推广应用价值。

5、适用范围广，能对多种波形的周期脉冲辐射场进行测量，包括矩形脉冲调制周期信号、线性调频周期脉冲信号、非线性调频脉冲周期信号、短脉冲串周期信号、脉内频率编码周期信号、相位编码周期信号的周期脉冲辐射场。

6、通过测量频率设计，排除了测量现场中无关辐射源或其他被测辐射源对功率测量读数的影响，可用于含有单个辐射源产生的周期脉冲辐射场和/或多个/种辐射源产生的周期脉冲合成场，可以满足复杂电磁环境测量需求。

7、通过被测脉冲信号的功率计算或表达式推导、仿真，解决了周期脉冲信号调制特性影响。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围内。

Claims (21)

1.一种周期脉冲辐射场场强的均方根值检波测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，确定频谱测量装置的测量参数，包括驻留时间、测量频率、测量分辨率带宽，采用均方根值检波对生成辐射场的周期脉冲信号进行测量，读取测量频率处的功率读数；

其中驻留时间：

或L＝n×T

L：驻留时间；

T：周期脉冲信号的脉冲重复周期，与脉冲重复频率互为倒数，为已知量，可以直接获取；

ΔE_L：分配给中频测量样本信号形式不确定引起的场强允许偏差，单位dB，取正值；中频测量样本信号为频谱测量装置按照驻留时间长度对中频信号进行截取所获得的信号；

n：驻留时间内周期脉冲信号的完整周期数；

步骤二，根据均方根值检波下功率测量结果表征与周期脉冲信号功率表征，获得均方根值检波下场强修正系数：

D：周期脉冲信号的占空比；

P_period：周期脉冲信号功率，峰值功率或平均功率；

P_{RMS_test}：均方根值检波下功率测量结果；

k_RMS：均方根值检波下场强修正系数，为均方根值检波下峰值场强修正系数k_{RMS_p}或均方根值检波下平均值场强修正系数k_{RMS_a}，分别与周期脉冲信号功率P_period为峰值功率或平均功率相对应；

步骤三，根据测量频率处的功率读数、均方根值检波下场强修正系数，获得周期脉冲辐射场场强。

2.如权利要求1所述的一种周期脉冲辐射场场强的均方根值检波测量方法，其特征在于，步骤一中，所述驻留时间为

10T≤L≤50T。

3.如权利要求1所述的一种周期脉冲辐射场场强的均方根值检波测量方法，其特征在于，步骤一中，所述测量频率设于周期脉冲信号频谱频带内。

4.如权利要求1所述的一种周期脉冲辐射场场强的均方根值检波测量方法，其特征在于，步骤一中，所述测量分辨率带宽为：

B_rbw≥1/T，

B_rbw：测量分辨率带宽。

5.如权利要求4所述的一种周期脉冲辐射场场强的均方根值检波测量方法，其特征在于，步骤一中，对于线性调频周期脉冲信号，采用高斯型中频滤波器的频谱测量装置进行测量，所述测量分辨率带宽，

6dB测量分辨率带宽为1.7/T≤B_{rbw_GS_6dB}≤B_sgl/3；

或者3dB测量分辨率带宽为1.5/T≤B_{rbw_GS_3dB}≤B_sgl/3，

B_{rbw_GS_6dB}：高斯型中频滤波器的频谱测量装置的6dB测量分辨率带宽；

B_{rbw_GS_3dB}：高斯型中频滤波器的频谱测量装置的3dB测量分辨率带宽；

B_sgl：周期脉冲信号占有带宽。

6.如权利要求1所述的一种周期脉冲辐射场场强的均方根值检波测量方法，其特征在于，步骤二中，对于线性调频周期脉冲信号，所述平均功率、峰值功率的公式表征如下

A：周期脉冲信号脉冲电压振幅；

P_{LFM_period_a}：线性调频周期脉冲信号平均功率；

P_{LFM_period_p}：线性调频周期脉冲信号峰值功率。

7.如权利要求1所述的一种周期脉冲辐射场场强的均方根值检波测量方法，其特征在于，步骤二中，所述均方根值检波下功率测量结果为中频测量样本信号的平均功率

f：频率；

G(f)：频谱测量装置内中频滤波器的幅频函数；

F(f)：周期脉冲信号中单脉冲信号或短脉冲串中单组短脉冲的傅里叶变换；

f₀：测量频率；

f_IF：频谱测量装置的中频频率；

B_rbw：测量分辨率带宽；

m：整数；

Sa(·)：采样函数。

8.如权利要求1所述的一种周期脉冲辐射场场强的均方根值检波测量方法，其特征在于，步骤二中，所述均方根值检波下功率测量结果采用周期脉冲信号经中频滤波后的平均功率来表征

f₀：测量频率；

B_rbw：测量分辨率带宽；

f：频率；

f_IF：频谱测量装置的中频频率；

G(f)：频谱测量装置内中频滤波器的幅频函数；

F(f)：周期脉冲信号中单脉冲信号或短脉冲串中单组短脉冲的傅里叶变换；

m：整数。

9.如权利要求8所述的一种周期脉冲辐射场场强的均方根值检波测量方法，其特征在于，步骤二中，所述均方根值检波下功率测量结果用等效平均功率因子表征

P_{RMS_test}＝2α_RMSB_rbw|F(f₀)|²/T，

α_RMS：等效平均功率因子，物理意义为测量频率处频谱冲激强度为1的周期脉冲信号经过频谱测量装置中频滤波器后，输出信号的平均功率强度均匀分布在测量分辨率带宽内谱线上时的幅度。

10.如权利要求9所述的一种周期脉冲辐射场场强的均方根值检波测量方法，其特征在于，步骤二中，对于线性调频周期脉冲信号，所述均方根值检波下功率测量结果表征为

P_{RMS_LFM}：均方根值检波下线性调频周期脉冲信号功率测量结果；

α_{RMS_LFM}：线性调频周期脉冲信号在频谱测量装置测量下的等效平均功率因子；

A：周期脉冲信号脉冲电压振幅；

B_sgl：周期脉冲信号占有带宽。

11.如权利要求1所述的一种周期脉冲辐射场场强的均方根值检波测量方法，其特征在于，步骤二中，所述均方根值检波下场强修正系数表征为：

F(f)：周期脉冲信号中单脉冲信号或短脉冲串中单组短脉冲傅里叶变换；

f：频率；

f₀：测量频率；

B_rbw：测量分辨率带宽；

α_RMS：等效平均功率因子，物理意义为测量频率处频谱冲激强度为1的周期脉冲信号经过频谱测量装置中频滤波器后，输出信号的平均功率强度均匀分布在测量分辨率带宽内谱线上时的幅度。

12.如权利要求11所述的一种周期脉冲辐射场场强的均方根值检波测量方法，其特征在于，步骤二中，对于线性调频周期脉冲信号，所述均方根值检波下场强修正系数表征为：

k_{RMS_LFM_p}：均方根值检波下线性调频周期脉冲辐射场的峰值场强修正系数；

k_{RMS_LFM_a}：均方根值检波下线性调频周期脉冲辐射场的平均值场强修正系数；

α_{RMS_LFM}：线性调频周期脉冲信号在频谱测量装置测量下的等效平均功率因子；

B_sgl：周期脉冲信号占有带宽。

13.如权利要求1所述的一种周期脉冲辐射场场强的均方根值检波测量方法，其特征在于，步骤二中，所述均方根值检波下场强修正系数通过仿真获得。

14.如权利要求9或11所述的一种周期脉冲辐射场场强的均方根值检波测量方法，其特征在于，步骤二中，所述均方根值检波下功率测量结果表征中的等效平均功率因子、或场强修正系数表征中的等效平均功率因子：

G(f)：频谱测量装置内中频滤波器的幅频函数；

m：整数；

f_IF：频谱测量装置的中频频率。

15.如权利要求14所述的一种周期脉冲辐射场场强的均方根值检波测量方法，其特征在于，步骤二中，对于线性调频周期脉冲信号，所述等效平均功率因子：

当B_rbw≤B_sgl/3时，

B_sgl：周期脉冲信号占有带宽；

α_{RMS_LFM}：线性调频周期脉冲信号在频谱测量装置测量下的等效平均功率因子。

16.如权利要求15所述的一种周期脉冲辐射场场强的均方根值检波测量方法，其特征在于，步骤二中，线性调频周期脉冲信号在高斯型中频滤波器的频谱测量装置测量时，所述等效平均功率因子：

α_{RMS_GS_LFM}：线性调频周期脉冲信号在高斯型中频滤波器的频谱测量装置测量下的等效平均功率因子；

当选择6dB测量分辨率带宽的高斯型中频滤波器测量时，H＝16；

当选择3dB测量分辨率带宽的高斯型中频滤波器测量时，H＝4。

17.如权利要求16所述的一种周期脉冲辐射场场强的均方根值检波测量方法，其特征在于，步骤二中，对于线性调频周期脉冲信号，在6dB测量分辨率带宽的高斯型中频滤波器的频谱测量装置测量时，所述等效平均功率因子：

当1/T≤B_{rbw_GS_6dB}＜1.7/T时，

α_{RMS_GS_6dB_LFM}＝0.596(B_{rbw_GS_6dB}T)²-1.935B_{rbw_GS_6dB}T+2.338；

当1.7/T≤B_{rbw_GS_6dB}≤B_sgl/3时，α_{RMS_GS_6dB_LFM}＝0.75；

α_{RMS_GS_6dB_LFM}：线性调频周期脉冲信号在6dB测量分辨率带宽的高斯型中频滤波器的频谱测量装置测量下的等效平均功率因子；

B_{rbw_GS_6dB}：高斯型中频滤波器的频谱测量装置的6dB测量分辨率带宽。

18.如权利要求16所述的一种周期脉冲辐射场场强的均方根值检波测量方法，其特征在于，步骤二中，对于线性调频周期脉冲信号，在3dB测量分辨率带宽的高斯型中频滤波器的频谱测量装置测量时，所述等效平均功率因子：

当B_{rbw_GS_3dB}＝1/T时，α_{RMS_GS_3dB_LFM}＝1.125；

当1/T＜B_{rbw_GS_3dB}＜1.5/T时，α_{RMS_GS_3dB_LFM}＝1.09；

当1.5/T≤B_{rbw_GS_3dB}≤B_sgl/3时，α_{RMS_GS_3dB_LFM}＝1.06；

α_{RMS_GS_3dB_LFM}：线性调频周期脉冲信号在3dB测量分辨率带宽的高斯型中频滤波器的频谱测量装置测量下的等效平均功率因子；

B_{rbw_GS_3dB}：高斯型中频滤波器的频谱测量装置的3dB测量分辨率带宽。

19.如权利要求1所述的一种周期脉冲辐射场场强的均方根值检波测量方法，其特征在于，步骤三中，所述周期脉冲辐射场场强，

k_RMS：均方根值检波下场强修正系数，为均方根值检波下峰值场强修正系数k_{RMS_p}或均方根值检波下平均值场强修正系数k_{RMS_a}；

E：周期脉冲辐射场的场强，为峰值场强或平均值场强，因k_RMS的不同而不同，单位V/m；

P_read：测量频率处的功率读数，单位dBm；

F_A：天线系数，单位dB/m；

F_D：衰减器和连接电缆的总衰减量，单位dB。

20.如权利要求1所述的一种周期脉冲辐射场场强的均方根值检波测量方法，其特征在于，周期脉冲辐射场的信号为矩形脉冲调制周期信号、线性调频周期脉冲信号、非线性调频脉冲周期信号、短脉冲串周期信号、脉内频率编码周期信号和相位编码周期信号中的任一种或任几种。

21.如权利要求1所述的一种周期脉冲辐射场场强的均方根值检波测量方法，其特征在于，周期脉冲辐射场为含有单个辐射源产生的周期脉冲辐射场和/或多个/种辐射源产生的周期脉冲合成辐射场。

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