CN114994418A - 一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的时域测量方法 - Google Patents

一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的时域测量方法 Download PDF

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CN114994418A CN202210242505.3A CN202210242505A CN114994418A CN 114994418 A CN114994418 A CN 114994418A CN 202210242505 A CN202210242505 A CN 202210242505A CN 114994418 A CN114994418 A CN 114994418A
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张勇
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Abstract

本发明公开一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的时域测量方法，涉及射频辐射场电场测量领域。本发明所述的方法，首先将时域测量装置的触发方式设为脉冲宽度触发，测量获得包括脉冲电压振幅测量读数等时域参数；然后，根据重频变化或跳频脉冲信号的调制形式和脉冲宽度等时域参数，构造模拟周期脉冲信号；接着采用模拟周期脉冲信号参数，确定场强修正系数；最后根据场强修正系数和脉冲电压振幅测量读数，计算获得重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强。该方法不受重频或载频随机变化的影响，能准确地测量峰值场强和平均值场强，并能识别辐射源，易于推广使用。

Description

一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的时域测量方法
技术领域
本发明涉及射频辐射场电场测量领域，特别是一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的时域测量方法。
背景技术
强脉冲射频辐射场影响用频设备正常工作，应开展电磁环境适应性验证试验。试验中，为了区分试验区的电磁环境背景、排除外界电磁辐射源的影响，应对施加的脉冲辐射场进行监测，确保用频设备处于规定辐射波形、规定能量的脉冲辐射场中，保证试验结果有效、可信。
不同波形对用频设备的干扰效应不同，必须采用实际的辐射波形对用频设备进行照射。重频变化或跳频脉冲信号，包括重频滑变信号、重频抖动信号、重频参差信号、脉间跳频脉冲信号、脉组跳频脉冲信号，其辐射场是用频设备可能面临的强电磁场之一，因而，需要明确重频变化和跳频脉冲信号辐射场的测量方法。
目前常用的辐射场测量方法如下：
(1)采用电场探头进行测量
电场探头经常用于测量周期脉冲辐射场，能提供场强幅度，但使用存在限制：一是对于重频变化辐射场，由于脉冲重复频率随机变化，电场探头测量得不到稳定测量结果，因此电场探头不适用。二是，不能提供脉冲辐射场的频率信息或波形特征信息，不能识别辐射源，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。试验验证通常在外场实施，可能存在未知辐射源，其是否辐射不受验证试验管理，使用电场探头可能会把外界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)采用天线和频谱测量装置进行测量
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，当测量分辨率带宽小于辐射场信号占有带宽时，现有频域测量方法不能提供准确测量结果，尤其是对于重频变化脉冲辐射场，采用频谱测量装置进行测量时，如何获取物理意义明确的稳定测量值，实现峰值场强和平均值场强准确测量，还缺乏研究。对于跳频脉冲信号辐射场，在每一个跳频频率上，频谱测量装置测量时等同于对重频变化脉冲辐射场进行测量，如何准确测量峰值场强和平均值场强，也缺乏研究，未见相关报导。
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，积分获得调制辐射信号的功率，进而计算辐射场的场强，但是如何控制截取的采样信号的波形、使其能够代表被测辐射信号，该申请没有给出具体方法，其截取时间长短和位置没有要求，这些对场强计算影响非常重要的参数没有规定，可见该方法计算的场强结果与实际情况偏差非常大。此外，还存在以下问题：①对于重频参差脉冲信号、重频抖动脉冲信号、重频滑变脉冲信号，测量得不到稳定值，难以测量得到场强值；②专用装置的射频带宽不可修改，按照该专用装置的技术方案，测量时的测量带宽已经固定，因此只能用于测量占用带宽小于专用装置测量带宽的辐射场。当辐射场信号的占有带宽大于专用装置射频带宽时，该专用装置测不到准确结果，需要根据被测辐射场的占用频谱研制生产各种不同带宽的专用装置。
相比周期性脉冲信号，重频变化或跳频脉冲信号辐射场测量更加难以实现。如何判断被试用频设备确实处在规定辐射波形、规定能量的脉冲辐射场中，是一个新的技术难题，缺乏可借鉴参考的技术信息，目前还缺乏测量方法。
如何获得具有工程实用价值的、通用性较好的测量方法，可以简便准确地测量重频变化或跳频脉冲信号的辐射场峰值场强和平均值场强，不受重频和载频随机变化的限制，并能识别辐射源，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各类重频变化或跳频脉冲信号的辐射场，提供一种时域测量场强的方法，利用现有的或者潜在开发的时域测量装置，解决重频或载频随机变化导致时域测量难以取得稳定测量结果的问题，并能识别辐射源。该方法测量结果准确，测量速度快，简便可行，易于推广使用，为强脉冲辐射场对用频设备电磁环境适应性验证试验提供准确客观的技术参数。
本发明一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的时域测量方法的目的通过以下步骤实现：
步骤一，将时域测量装置的触发方式设为脉冲宽度触发，对重频变化或跳频脉冲信号进行测量，获得包括脉冲电压振幅的时域参数；
步骤二，根据重频变化或跳频脉冲信号的时域参数，构造模拟周期脉冲信号，时域参数包括调制形式、调制参数、脉冲宽度、脉冲重复频率和载频；
步骤三，采用模拟周期脉冲信号参数，确定场强修正系数；
Figure BDA0003544206180000031
A为模拟周期脉冲信号的脉冲电压振幅表征；
kos为重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强修正系数，为重频变化或跳频脉冲信号辐射场峰值场强修正系数(简称峰值场强修正系数)、或重频变化或跳频脉冲信号辐射场平均值场强修正系数(简称平均值场强修正系数)；
P为模拟周期脉冲信号功率，为峰值功率或平均功率，当P表示峰值功率时，kos为峰值场强修正系数，当P表示平均功率时，kos为平均值场强修正系数。
步骤四，根据场强修正系数和脉冲电压振幅测量读数，计算获得重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强。
本发明的设计思路是，将时域测量装置的触发方式设为脉冲宽度触发，可以在存在其他脉冲的辐射场中筛选出脉冲宽度符合被测信号特征的重频变化或跳频脉冲信号，获得稳定触发，从而得到稳定测量结果，解决重频或载频变化导致时域测量难以取得稳定测量结果的问题，并排除其他脉冲信号的扰乱，识别出辐射源，确保测量结果由规定辐射源产生。然后设法建立辐射场场强与脉冲电压振幅的数学关系，获得场强修正系数。这样根据脉冲电压振幅测量读数和场强修正系数，就可以获得辐射场场强。
下面详细阐述每一步骤更加优化的技术方案。
优选的，步骤一中设置的脉冲宽度触发范围为小于重频变化或跳频脉冲信号脉冲宽度的2倍，即当脉宽小于重频变化或跳频脉冲信号脉冲宽度的2倍时，时域测量装置触发。
优选的，步骤一中脉宽触发范围为重频变化或跳频脉冲信号脉冲宽度的0.8～1.2倍，即当脉宽落在大于重频变化或跳频脉冲信号脉冲宽度的0.8倍至小于1.2倍的区间时(含)，时域测量装置触发。
当时域测量装置上触发的信号不稳定时，可以进一步缩小脉宽触发范围。
这样设置触发脉宽，可以满足大部分发射设备的实际脉冲宽度的变化范围，保证测量方法具有实用性，并且更加精确地筛选出重频变化或跳频脉冲信号。
当被测重频变化或跳频脉冲信号的占有带宽大于时域测量装置射频带宽时，可在时域测量装置前先采用包络检波器对被测脉冲信号进行检波，然后送时域测量装置进行测量。
时域测量装置的输入阻抗设为50欧姆；对于高输入阻抗时域测量装置，可采用将50欧姆阻抗匹配器连接在输入端。
对于重频变化脉冲信号，测量并记录脉冲电压振幅；对于跳频脉冲信号，测量并记录脉冲电压振幅和脉冲重复频率。
这样，获得了脉冲电压振幅和跳频脉冲信号的脉冲重复频率，为构造模拟周期脉冲信号提供输入，以备计算场强使用。
步骤二构建模拟周期脉冲信号的时域参数包括重频变化或跳频脉冲信号的调制形式、调制参数、脉冲宽度、载频和脉冲重复频率等。各时域参数的进一步优化方案如下：
优选的，模拟周期脉冲信号的调制形式与被测重频变化或跳频脉冲信号的调制形式相同。
优选的，模拟周期脉冲信号的调制参数、脉冲宽度分别与被测重频变化或跳频脉冲信号的调制参数、脉冲宽度相等。
优选的，对于重频变化脉冲信号，模拟周期脉冲信号的载频等于重频变化脉冲信号的载频；对于跳频脉冲信号，模拟周期脉冲信号的载频为跳频脉冲信号的任一跳频载频。
优选的，脉冲重复频率的确定因重频变化或跳频脉冲信号种类的不同而不同：
1)对于重频抖动脉冲信号或重频滑变脉冲信号，模拟周期脉冲信号的脉冲重复频率确定方法如下，
fav＝feven (1)
fav为模拟周期脉冲信号的脉冲重复频率；
feven为重频抖动或重频滑变脉冲信号的脉冲重复频率范围的中心，为已知量。
2)对于重频参差脉冲信号，模拟周期脉冲信号的脉冲重复频率确定方法如下，
Figure BDA0003544206180000061
fav为模拟周期脉冲信号的脉冲重复频率；
fm为重频参差脉冲信号第m个脉冲重复频率，已知量；
pm为重频参差脉冲信号出现第m个脉冲重复频率的概率，已知量；
N为重频参差脉冲信号的脉冲重复频率的总数，已知量。
3)对于跳频脉冲信号，模拟周期脉冲信号的脉冲重复频率与被测跳频脉冲信号的脉冲重复频率相等。
这样设计模拟周期脉冲信号的调制形式、调制参数、脉冲宽度、载频、脉冲重复频率的好处是模拟周期脉冲信号的峰值功率和平均功率的表征与被测脉冲信号相同，且量值关系也相同，有利于利用模拟周期脉冲信号的周期性简化计算被测重频变化或跳频脉冲信号的峰值功率和平均功率。
优选的，步骤三中，模拟周期脉冲信号功率的表征采用模拟周期脉冲信号参数在时域或频域通过理论推导实现。
优选的，步骤三中，采用模拟周期脉冲信号功率的仿真结果确定场强修正系数
Figure BDA0003544206180000062
Asim仿真时模拟周期脉冲信号脉冲电压振幅给定值；kos重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强修正系数，为重频变化或跳频脉冲信号辐射场峰值场强修正系数、或重频变化或跳频脉冲信号辐射场平均值场强修正系数；Psim为模拟周期脉冲信号功率的仿真结果，当Psim表示峰值功率仿真结果时，kos为峰值场强修正系数，当Psim表示平均功率仿真结果时，kos为平均值场强修正系数。
优选的，对于脉冲单元为相位编码脉冲或频率编码脉冲的重频变化或跳频脉冲信号辐射场，峰值场强修正系数为
Figure BDA0003544206180000071
优选的，对于脉冲单元为超宽带线性调频脉冲的重频变化或跳频脉冲信号辐射场，峰值场强修正系数为
Figure BDA0003544206180000072
其中kos_p：峰值场强修正系数；
d：时宽带宽积，即信号占有带宽与脉冲宽度之积，(例如见邢孟道等译的《雷达信号处理基础》第139页)；
z：宽带指数，为载频与信号占有带宽之比；
S(·)：菲涅尔正弦积分；
C(·)：菲涅尔余弦积分。
具体地，对于脉冲单元为超宽带线性调频脉冲且时宽带宽积为1的重频变化或跳频脉冲信号辐射场，峰值场强修正系数为
当z∈[0.554,0.903]时，kos_p＝0.05cos(2π*1.45*z+2.83)+0.7；
当z∈[1.089,1.395]时，kos_p＝0.04cos(2π*1.6*z+0.18)+0.7；
当z∈[1.538,1.937]时，kos_p＝-0.023cos(2π*2.51*z-0.618)+0.71；
当z∈[2.05,2.425]时，kos_p＝0.02cos(2π*3z+0.372)+0.71；
当z∈[2.54,2.92]时，kos_p＝-0.012cos(2π*2.969*z+2.302)+0.708；
当z∈[3.035,3.458]时，kos_p＝-0.01cos(2π*3.9*z+2.22)+0.706；
当z∈[3.598,3.896]时，kos_p＝0.01cos(2π*4.8*z+1.8)+0.707；
当z为其他值时，
Figure BDA0003544206180000081
具体地，对于脉冲单元为超宽带线性调频脉冲且时宽带宽积为2的重频变化或跳频脉冲信号辐射场，峰值场强修正系数为
当z∈[0.516,0.758]时，kos_p＝-0.019cos(2π×3.53×z-0.175)+0.7；
当z∈[0.767,0.97]时，kos_p＝0.037cos(2π×1.76×z-3.313)+0.69；
当z∈[1.026,1.218]时，kos_p＝0.01cos(2π×5z-0.66)+0.7；
当z∈[1.27,1.498]时，kos_p＝-0.011cos(2π×3.96×z+1.312)+0.71；
当z∈[1.507,1.715]时，kos_p＝-0.012cos(10π×z+1.7)+0.71；
当z∈[1.777,1.962]时，kos_p＝-0.011cos(2π×5.3×z+2.13)+0.71；
当z∈[2.03,2.216]时，kos_p＝0.01cos(2π×5.7×z-2.11)+0.71；
当z∈[2.267,2.464]时，kos_p＝0.009cos(2π×6×z-2.23)+0.71；
当z∈[2.542,2.714]时，kos_p＝0.009cos(2π×6.9×z+0.15)+0.71；
当z∈[2.767,2.974]时，kos_p＝0.007cos(2π×7.8×z+0.57)+0.71；
当z为其他值时，
Figure BDA0003544206180000091
具体优选的，对于脉冲单元为超宽带线性调频脉冲且时宽带宽积大于2的重频变化或跳频脉冲信号辐射场，峰值场强修正系数为
Figure BDA0003544206180000092
优选的，步骤三中，可按照公式(5)，将平均值场强修正系数、峰值场强修正系数kos_p互为换算
Figure BDA0003544206180000093
kos_a：重频变化或跳频脉冲信号辐射场的平均值场强修正系数；
kos_p：重频变化或跳频脉冲信号辐射场的峰值场强修正系数；
fav：模拟周期脉冲信号的脉冲重复频率；
τ：模拟周期脉冲信号的脉冲宽度。
优选的，步骤四中，计算重频变化或跳频脉冲信号辐射场峰值场强
Figure BDA0003544206180000094
Figure BDA0003544206180000095
式中，
Ep：重频变化或跳频脉冲信号辐射场的峰值场强，简称峰值场强，单位V/m；
Ea：重频变化或跳频脉冲信号辐射场的平均值场强，简称平均值场强，单位V/m；
kos_a：重频变化或跳频脉冲信号辐射场平均值场强修正系数；
kos_p：重频变化或跳频脉冲信号辐射场峰值场强修正系数；
kdetector：包络检波器的系数，没有使用包络检波器时取1；
Ar为脉冲电压振幅测量读数，单位V；
FA：天线系数，单位dB/m；
FD：衰减器和连接电缆的总衰减量，单位dB。
也可按照式(8)，将平均值场强Ea、峰值场强Ep互为换算
Figure BDA0003544206180000101
测量方法的其余内容属于公知或常识，不叙述。
本发明取得了以下有益效果：
1、通过脉冲宽度触发及触发范围的设置解决了重频或载频变化导致时域测量难以取得稳定测量结果的问题，并且能够在存在其他脉冲的辐射场中筛选出被测重频变化或跳频脉冲信号，排除其他脉冲信号的扰乱，取得了捕获稳定测量值、识别辐射源的有益效果。
2、适用范围广。适用的辐射场中重频变化脉冲信号包括重频滑变脉冲信号、重频抖动脉冲信号、重频参差脉冲信号；辐射场中跳频脉冲信号包括脉间跳频信号、脉组跳频信号。重频变化或跳频脉冲信号的脉冲单元形式包括线性调频信号、非线性调频信号、脉内频率编码信号、相位编码信号、矩形脉冲调制信号、超宽带线性调频脉冲信号。
3、利用广泛常见的示波器即可完成测量，无需研制专用测量装置，简便可行，具有工程实用价值和推广应用价值。
4、通过被测脉冲信号的功率计算或表达式推导，解决了辐射信号调制特性影响；示波器和天线响应速度快，测量不受响应时间的影响。
附图说明
图1本发明的测量步骤示意图
图2脉冲单元为超宽带线性调频脉冲且时宽带宽积为1的重频变化或跳频脉冲信号辐射场的峰值场强修正系数
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，以下结合优选实施例及附图1至附图2，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。除非特别说明，所有符号和代号采用国际单位制。
A模拟周期脉冲信号的脉冲电压振幅；
Ar脉冲电压振幅测量读数，单位V；
Asim仿真时模拟周期脉冲信号脉冲电压振幅给定值；
d：时宽带宽积，即信号占有带宽与脉冲宽度之积；
Ep重频变化或跳频脉冲信号辐射场峰值场强，单位V/m；
Ea重频变化或跳频脉冲信号辐射场平均值场强，单位V/m；
fav模拟周期脉冲信号的脉冲重复频率；
feven重频抖动或重频滑变脉冲信号的脉冲重复频率范围的中心；
fm重频参差脉冲信号第m个脉冲重复频率；
FA天线系数，单位dB/m；
FD衰减器和连接电缆的总衰减量，单位dB；
kdetector包络检波器的系数，没有使用包络检波器时取1；
kos重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强修正系数(简称场强修正系数)；
kos_a重频变化或跳频脉冲信号辐射场平均值场强修正系数(简称平均场强修正系数)；
kos_p重频变化或跳频脉冲信号辐射场峰值场强修正系数(简称峰值场强修正系数)；
m:自然数；
N重频参差脉冲信号的脉冲重复频率的总数；
pm重频参差脉冲信号出现第m个脉冲重复频率的概率；
P模拟周期脉冲信号的功率；
Psim模拟周期脉冲信号功率的仿真结果；
z：宽带指数，为载频与信号占有带宽之比；
τ重频变化或跳频脉冲信号的脉冲宽度。
S(·)：菲涅尔正弦积分；
C(·)：菲涅尔余弦积分。
优选实施例
本发明的实施步骤如图1所示。
结合图1，可以看出本发明完整的技术方案：一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的时域测量方法，包括以下步骤：1)步骤一：设置时域测量装置的触发条件，对重频变化或跳频脉冲信号进行测量，读取脉冲电压振幅等时域参数；2)步骤二：构造模拟周期脉冲信号；3)步骤三：采用脉冲电压振幅和模拟周期脉冲信号功率计算场强修正系数；4)步骤四：根据脉冲电压振幅读数和场强修正系数，计算重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强。
具体每一步的实施例如下。
步骤一中，将时域测量装置的触发方式设为脉冲宽度触发，脉宽触发范围为小于重频变化或跳频脉冲信号脉冲宽度的2倍，即当脉宽小于重频变化或跳频脉冲信号脉冲宽度的2倍时，时域测量装置触发；其中更佳的脉宽触发范围为大于重频变化或跳频脉冲信号脉冲宽度的0.8倍、且小于1.2倍，即当脉宽落在大于重频变化或跳频脉冲信号脉冲宽度的0.8倍至小于1.2倍的区间内时，时域测量装置触发。当时域测量装置上触发的信号不稳定时，可以进一步缩小脉宽触发范围。
连接时域测量装置(例如示波器)、衰减器和天线，对重频变化或跳频脉冲信号辐射场进行测量。当被测重频变化或跳频脉冲信号的占有带宽大于时域测量装置射频带宽时，可在时域测量装置前先采用包络检波器对被测脉冲信号进行检波，然后送时域测量装置进行测量。
时域测量装置的输入阻抗设为50欧姆；对于高输入阻抗时域测量装置，可采用将50欧姆阻抗匹配器连接在输入端。
对于重频变化脉冲信号，测量并记录脉冲电压振幅；对于跳频脉冲信号，测量并记录脉冲电压振幅和脉冲重复频率。
步骤二，根据重频变化或跳频脉冲信号的时域参数，构造模拟周期脉冲信号，时域参数包括调制形式、调制参数、脉冲宽度、脉冲重复频率和载频。
其中，构造模拟周期脉冲信号的方法如下：
构建模拟周期脉冲信号的时域参数包括辐射场信号调制形式、调制参数、脉冲宽度、载频和脉冲重复频率等。
模拟周期脉冲信号的调制形式与被测重频变化或跳频脉冲信号相同，调制参数、脉冲宽度分别与被测重频变化或跳频脉冲信号的调制参数、脉冲宽度相等。
对于重频变化脉冲信号，模拟周期脉冲信号的载频等于重频变化脉冲信号的载频；对于跳频脉冲信号，模拟周期脉冲信号的载频为跳频脉冲信号的任一跳频载频。
脉冲重复频率的确定方法如下：
1)对于重频抖动脉冲信号或重频滑变脉冲信号，模拟周期脉冲信号的脉冲重复频率确定方法如下，
fav＝feven； (1)
2)对于重频参差脉冲信号，模拟周期脉冲信号的脉冲重复频率确定方法如下，
Figure BDA0003544206180000141
3)对于跳频脉冲信号，模拟周期脉冲信号的脉冲重复频率与被测跳频脉冲信号的脉冲重复频率相等。
步骤三中，采用模拟周期脉冲信号参数，确定重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强修正系数，
Figure BDA0003544206180000142
其中，模拟周期脉冲信号功率的表征采用模拟周期脉冲信号参数在时域或频域通过理论推导实现。
步骤三中，采用模拟周期脉冲信号的功率仿真结果确定场强修正系数
Figure BDA0003544206180000143
对于脉冲单元为相位编码脉冲或频率编码脉冲的重频变化或跳频脉冲信号辐射场，峰值场强修正系数为
Figure BDA0003544206180000144
对于脉冲单元为超宽带线性调频脉冲的重频变化或跳频脉冲信号辐射场，峰值场强修正系数曲线为
Figure BDA0003544206180000145
上述修正系数为振荡曲线族。为了方便工程实施，通过数值编程计算，分为以下几种情况进行简化处理。
具体地，对于脉冲单元为超宽带线性调频脉冲且时宽带宽积为1的重频变化或跳频脉冲信号辐射场，峰值场强修正系数见附图2，简化为
当z∈[0.554,0.903]时，kos_p＝0.05cos(2π*1.45*z+2.83)+0.7；
当z∈[1.089,1.395]时，kos_p＝0.04cos(2π*1.6*z+0.18)+0.7；
当z∈[1.538,1.937]时，kos_p＝-0.023cos(2π*2.51*z-0.618)+0.71；
当z∈[2.05,2.425]时，kos_p＝0.02cos(2π*3z+0.372)+0.71；
当z∈[2.54,2.92]时，kos_p＝-0.012cos(2π*2.969*z+2.302)+0.708；
当z∈[3.035,3.458]时，kos_p＝-0.01cos(2π*3.9*z+2.22)+0.706；
当z∈[3.598,3.896]时，kos_p＝0.01cos(2π*4.8*z+1.8)+0.707；
当z为其他值时，
Figure BDA0003544206180000151
这样，大幅简化了工作实施。
具体地，对于脉冲单元为超宽带线性调频脉冲且时宽带宽积为2的重频变化或跳频脉冲信号辐射场，峰值场强修正系数简化为
当z∈[0.516,0.758]时，kos_p＝-0.019cos(2π×3.53×z-0.175)+0.7；
当z∈[0.767,0.97]时，kos_p＝0.037cos(2π×1.76×z-3.313)+0.69；
当z∈[1.026,1.218]时，kos_p＝0.01cos(2π×5z-0.66)+0.7；
当z∈[1.27,1.498]时，kos_p＝-0.011cos(2π×3.96×z+1.312)+0.71；
当z∈[1.507,1.715]时，kos_p＝-0.012cos(10π×z+1.7)+0.71；
当z∈[1.777,1.962]时，kos_p＝-0.011cos(2π×5.3×z+2.13)+0.71；
当z∈[2.03,2.216]时，kos_p＝0.01cos(2π×5.7×z-2.11)+0.71；
当z∈[2.267,2.464]时，kos_p＝0.009cos(2π×6×z-2.23)+0.71；
当z∈[2.542,2.714]时，kos_p＝0.009cos(2π×6.9×z+0.15)+0.71；
当z∈[2.767,2.974]时，kos_p＝0.007cos(2π×7.8×z+0.57)+0.71；
当z为其他值时，
Figure BDA0003544206180000161
这样，大幅简化了工作实施。
具体的，对于脉冲单元为超宽带线性调频脉冲且时宽带宽积大于2的重频变化或跳频脉冲信号辐射场，峰值场强修正系数为
Figure BDA0003544206180000162
可按照公式(5)，将平均值场强修正系数kos_a、峰值场强修正系数kos_p互为换算
Figure BDA0003544206180000163
步骤四中，计算重频变化或跳频脉冲信号辐射场峰值场强
Figure BDA0003544206180000164
Figure BDA0003544206180000165
也可按照式(8)，将平均值场强Ea、峰值场强Ep互为换算
Figure BDA0003544206180000166
可以看出，本发明取得了以下有益效果：
1、通过脉冲宽度触发及触发范围的设置解决了重频或载频变化导致时域测量难以取得稳定测量结果的问题，并且能够在存在其他脉冲的辐射场中筛选出重频变化或跳频脉冲信号，排除其他脉冲信号的扰乱，取得了捕获稳定测量值、识别辐射源的有益效果。
2、适用范围广，辐射场中的重频变化脉冲信号包括重频滑变信号、重频抖动信号、重频参差信号；辐射场中跳频脉冲信号包括脉间跳频信号、脉组跳频信号；重频变化或跳频脉冲信号的脉冲单元形式包括线性调频信号、非线性调频信号、脉内频率编码信号、相位编码信号、矩形脉冲调制信号、超宽带线性调频脉冲信号。
3、利用广泛常见的示波器即可完成测量，无需研制专用测量装置，简便可行，具有工程实用价值和推广应用价值。
4、通过被测脉冲信号的功率计算或表达式推导，解决了辐射信号调制特性影响；示波器和天线响应速度快，测量不受响应时间的影响。
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 (18)

1.一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的时域测量方法，其特征在于：
步骤一，将时域测量装置的触发方式设为脉冲宽度触发，对重频变化或跳频脉冲信号进行测量，获得包括脉冲电压振幅的时域参数；
步骤二，根据重频变化或跳频脉冲信号的时域参数，构造模拟周期脉冲信号，时域参数包括调制形式、调制参数、脉冲宽度、脉冲重复频率和载频；
步骤三，采用模拟周期脉冲信号参数，确定场强修正系数；
Figure FDA0003544206170000011
，
A：模拟周期脉冲信号的脉冲电压振幅；
P：模拟周期脉冲信号功率，为峰值功率或平均功率；
kos：重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强修正系数，为峰值场强修正系数或平均值场强修正系数，分别与模拟周期脉冲信号的峰值功率或平均功率相对应；
步骤四，根据场强修正系数和脉冲电压振幅测量读数，获得重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强。
2.如权利要求1所述的一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的时域测量方法，其特征在于，步骤一中，所述脉冲宽度触发的范围为小于重频变化或跳频脉冲信号脉冲宽度的2倍。
3.如权利要求2所述的一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的时域测量方法，其特征在于，步骤一中，所述脉冲宽度触发的范围为重频变化或跳频脉冲信号脉冲宽度的0.8～1.2倍。
4.如权利要求1所述的一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的时域测量方法，其特征在于，步骤一中，对于跳频脉冲信号，所述获得的时域参数还包括脉冲重复频率。
5.如权利要求1所述的一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的时域测量方法，其特征在于，步骤二中，所述模拟周期脉冲信号的调制形式与被测重频变化或跳频脉冲信号的调制形式相同；调制参数、脉冲宽度分别与被测重频变化或跳频脉冲信号的调制参数、脉冲宽度相等。
6.如权利要求1所述的一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的时域测量方法，其特征在于，步骤二中，对于重频变化脉冲信号，所述模拟周期脉冲信号的载频等于重频变化脉冲信号的载频；对于跳频脉冲信号，所述模拟周期脉冲信号的载频为跳频脉冲信号的任一跳频载频。
7.如权利要求1所述的一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的时域测量方法，其特征在于，步骤二中，对于重频抖动脉冲信号或重频滑变脉冲信号，所述模拟周期脉冲信号的脉冲重复频率：
fav＝feven，
fav：模拟周期脉冲信号的脉冲重复频率；
feven：重频抖动或重频滑变脉冲信号的脉冲重复频率范围的中心。
8.如权利要求1所述的一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的时域测量方法，其特征在于，步骤二中，对于重频参差脉冲信号，所述模拟周期脉冲信号的脉冲重复频率，
Figure FDA0003544206170000021
，
fav：模拟周期脉冲信号的脉冲重复频率；
fm：重频参差脉冲信号第m个脉冲重复频率；
pm：重频参差脉冲信号出现第m个脉冲重复频率的概率；
m:自然数；
N：重频参差脉冲信号的脉冲重复频率的总数。
9.如权利要求1所述的一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的时域测量方法，其特征在于，步骤二中，对于跳频脉冲信号，所述模拟周期脉冲信号的脉冲重复频率与被测跳频脉冲信号的脉冲重复频率相等。
10.如权利要求1所述的一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的时域测量方法，其特征在于，步骤三中，所述模拟周期脉冲信号功率采用模拟周期脉冲信号参数在时域或频域通过理论推导实现。
11.如权利要求1所述的一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的时域测量方法，其特征在于，步骤三中，所述场强修正系数采用仿真结果确定，
Figure FDA0003544206170000031
，
Asim：仿真时模拟周期脉冲信号脉冲电压振幅给定值；
Psim：模拟周期脉冲信号功率的仿真结果，为峰值功率或平均功率的仿真结果；
kos重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强修正系数，为峰值场强修正系数或平均值场强修正系数，分别与Psim为峰值功率仿真结果或平均功率仿真结果相对应。
12.如权利要求1所述的一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的时域测量方法，其特征在于，步骤三中，对于脉冲单元为相位编码脉冲或频率编码脉冲的重频变化或跳频脉冲信号辐射场，所述峰值场强修正系数为
Figure FDA0003544206170000033
13.如权利要求1所述的一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的时域测量方法，其特征在于，步骤三中，对于脉冲单元为超宽带线性调频脉冲的重频变化或跳频脉冲信号辐射场，所述峰值场强修正系数为
Figure FDA0003544206170000032
其中kos_p：重频变化或跳频脉冲信号辐射场的峰值场强修正系数；
d：时宽带宽积，即信号占有带宽与脉冲宽度之积；
z：宽带指数，为载频与信号占有带宽之比；
S(·)：菲涅尔正弦积分；
C(·)：菲涅尔余弦积分。
14.如权利要求13所述的一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的时域测量方法，其特征在于，步骤三中，对于脉冲单元为超宽带线性调频脉冲且时宽带宽积为1的重频变化或跳频脉冲信号辐射场，所述峰值场强修正系数
当z∈[0.554,0.903]时，kos_p＝0.05cos(2π*1.45*z+2.83)+0.7；
当z∈[1.089,1.395]时，kos_p＝0.04cos(2π*1.6*z+0.18)+0.7；
当z∈[1.538,1.937]时，kos_p＝-0.023cos(2π*2.51*z-0.618)+0.71；
当z∈[2.05,2.425]时，kos_p＝0.02cos(2π*3z+0.372)+0.71；
当z∈[2.54,2.92]时，kos_p＝-0.012cos(2π*2.969*z+2.302)+0.708；
当z∈[3.035,3.458]时，kos_p＝-0.01cos(2π*3.9*z+2.22)+0.706；
当z∈[3.598,3.896]时，kos_p＝0.01cos(2π*4.8*z+1.8)+0.707；
当z为其他值时，
Figure FDA0003544206170000041
15.如权利要求13所述的一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的时域测量方法，其特征在于，步骤三中，对于脉冲单元为超宽带线性调频脉冲且时宽带宽积为2的重频变化或跳频脉冲信号辐射场，所述峰值场强修正系数，
当z∈[0.516,0.758]时，kos_p＝-0.019cos(2π×3.53×z-0.175)+0.7；
当z∈[0.767,0.97]时，kos_p＝0.037cos(2π×1.76×z-3.313)+0.69；
当z∈[1.026,1.218]时，kos_p＝0.01cos(2π×5z-0.66)+0.7；
当z∈[1.27,1.498]时，kos_p＝-0.011cos(2π×3.96×z+1.312)+0.71；
当z∈[1.507,1.715]时，kos_p＝-0.012cos(10π×z+1.7)+0.71；
当z∈[1.777,1.962]时，kos_p＝-0.011cos(2π×5.3×z+2.13)+0.71；
当z∈[2.03,2.216]时，kos_p＝0.01cos(2π×5.7×z-2.11)+0.71；
当z∈[2.267,2.464]时，kos_p＝0.009cos(2π×6×z-2.23)+0.71；
当z∈[2.542,2.714]时，kos_p＝0.009cos(2π×6.9×z+0.15)+0.71；
当z∈[2.767,2.974]时，kos_p＝0.007cos(2π×7.8×z+0.57)+0.71；
当z为其他值时，
Figure FDA0003544206170000051
16.如权利要求13所述的一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的时域测量方法，其特征在于，步骤三中，对于脉冲单元为超宽带线性调频脉冲且时宽带宽积大于2的重频变化或跳频脉冲信号辐射场，所述峰值场强修正系数为
Figure FDA0003544206170000052
17.如权利要求1所述的一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的时域测量方法，其特征在于，步骤三中，所述平均值场强修正系数、峰值场强修正系数的量值关系：
Figure FDA0003544206170000061
，
kos_a：重频变化或跳频脉冲信号辐射场的平均值场强修正系数；
kos_p：重频变化或跳频脉冲信号辐射场的峰值场强修正系数；
fav：模拟周期脉冲信号的脉冲重复频率；
τ：模拟周期脉冲信号的脉冲宽度。
18.如权利要求1所述的一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的时域测量方法，其特征在于，步骤四中，所述重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强：
Figure FDA0003544206170000062
，
Figure FDA0003544206170000063
，
其中：
Ep：重频变化或跳频脉冲信号辐射场的峰值场强，单位V/m；
Ea:重频变化或跳频脉冲信号辐射场的平均值场强，单位V/m；
kos_a：重频变化或跳频脉冲信号辐射场平均值场强修正系数；
kos_p：重频变化或跳频脉冲信号辐射场峰值场强修正系数；
kdetector：包络检波器的系数，没有使用包络检波器时取1；
Ar为脉冲电压振幅测量读数，单位V；
FA：天线系数，单位dB/m；
FD：衰减器和连接电缆的总衰减量，单位dB。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116559740B (zh) * 2023-03-16 2024-01-12 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院 一种精确测量脉冲强磁场峰值场强分布的nmr方法与系统

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