CN1952671A - 短波天线辐射场强模型预测测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种对大功率的短波发射天线装载于复杂平台后产生的辐射场强进行模型预测的测试系统。包括有射频功率发射单元、场强数据采集单元和测试控制和数据处理单元三个部分，射频功率发射单元包括射频网络分析仪和射频功率放大器，射频功率放大器输出口通过定向耦合器与发射天线模型相接，所述的场强数据采集单元为强场测试仪，所述的数据处理单元为装有测试控制和数据处理软件的计算机，射频网络分析仪和强场测试仪均与计算机相联接。本发明在实验室条件下，对复杂平台缩比模型采用较少的测量仪器构成测试系统，经过扫频校准、测量和数据采集、数据处理，能够准确、快捷地预测大功率短波发射天线在复杂平台上关键部位产生的辐射场强分布。
Description
技术领域
本发明涉及一种对大功率的短波发射天线装载于复杂平台后产生的辐射场强进行模型预测的测试系统。
背景技术
大功率短波发射天线在复杂平台上工作时产生的辐射场强分布一直是复杂平台总体设计最为关注的问题，它直接影响人员、电引爆装置、燃油等的使用安全性能。目前，对大功率的短波发射天线装载于复杂平台后产生的辐射场强的预测方法，主要是通过电磁场计算软件的仿真计算，或对实际天线本身产生的辐射场强进行测量。由于复杂的平台如舰船、飞机的结构及边界条件复杂，利用电磁场计算软件计算时，受到计算方法及计算模型的准确度以及计算机容量的限制，计算结果与实际情况误差较大。而对实际天线产生的辐射场强进行测量这种方法，一方面，难以完全模拟天线安装后复杂平台的结构环境，而短波发射天线产生的辐射场分布又受结构环境的影响很大，因此由于结构环境等边界条件的差异其测量结果仍然不能准确反映短波天线安装在实际平台后产生的电磁场强分布；另一方面，测量实际天线产生的辐射场强，由于功率大，场强高，对测试人员的健康安全构成威胁。当平台建好后再进行实际测量，如果实测的短波辐射场强在关键部位超标，就要修改建好的平台，这将非常麻烦，需要耗费大量的人力、时间和费用。
为解决上述存在的问题，已提出一种对大功率短波发射天线装载于复杂平台后产生的辐射场强进行模型预测的方法。该方法是在实验室建立一个短波发射天线装载于复杂平台的缩比模型，通过测量短波天线模型在复杂平台模型(包括边界条件的模拟)上关键部位产生的模型场强，由系统的控制和数据处理计算机对测试数据进行处理后可得到实际短波发射天线在实际平台的关键部位产生的辐射场强分布。由于这种方法与实际较为接近，因而可大大提高测试结果的准确度和检测效率。为了实施该方法，需要配置一个模型预测的测试系统，而现有技术中尚无这样一个可适配的测试系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在不足而提供一种适于对大功率的短波发射天线装载于复杂平台后产生的辐射场强进行模型预测的测试系统。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：包括有射频功率发射单元、场强数据采集单元和测试控制和数据处理单元三个部分，所述的射频功率发射单元包括射频网络分析仪和射频功率放大器，射频功率放大器输出口通过定向耦合器与发射天线模型相接，所述的场强数据采集单元为强场测试仪，所述的数据处理单元为装有测试控制及数据采集处理软件的计算机，射频网络分析仪和强场测试仪均与计算机相联接。
本发明利用射频网络分析仪内置的信号源作为系统的信号源，通过射频输入端口的功率测量功能监测定向耦合器的输入功率；利用射频网络分析仪的“S”参数测量功能，对系统各信号路径的传输损耗和模型天线的反射系数进行测量，从而准确获得模型天线的辐射功率；通过强场测试仪的场强测试传感器，检测出复杂平台缩比模型各点的场强数据；利用“短波天线辐射场强模型预测方法”中提出的测量校准和数据处理技术，通过计算机对模型测量数据进行处理，从而获得实际复杂平台上短波天线的辐射场强分布特性。
本发明的有益效果是：1、在实验室条件下，对复杂平台缩比模型采用较少的测量仪器构成测试系统，经过计算机控制测试系统进行扫频校准、测量和数据采集、数据处理，能够准确、快捷地预测大功率短波发射天线布置在复杂平台后，在关键部位产生的辐射场强；2、测试功率小，自动化程度高，使用方便，且对测试人员不构成电磁安全性威胁。
附图说明
图1是本发明一个实施例的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的实施例。
本测试系统的组成包括：射频功率发射单元、场强数据采集单元和测试控制和数据处理单元三个部分。所述的射频功率发射单元包括射频网络分析仪和射频功率放大器，射频网络分析仪的输出端接射频功率放大器的输入端，放大后的射频信号经射频功率放大器输出口通向定向耦合器，在定向耦合器输出端通过隔离衰减器与发射天线模型2相联接，定向耦合器的输入耦合端通过保护衰减器与射频网络分析仪的接收端相接，其中射频网络分析仪的频率范围满足试验要求，自带内置信号源，其接收端口可进行绝对功率测量，带计算机控制和数据传输接口，射频网络分析仪除了信号输出和功率监测外，还用来对整个系统的路径传输损耗和天线的反射系数进行测量和校准；射频功率放大器的输出功率20～50W，频率范围满足试验要求，可为40MHz～600MHz；定向耦合器频率范围满足试验要求，承受功率≥50W，耦合系数：-20dB，端口隔离≥40dB；在定向耦合器的输出端与发射天线模型之间增加一个隔离衰减器，可以减小反射信号对入射耦合和功率放大器的影响，隔离衰减器的衰减量3～5dB，承受功率≥50W，保护衰减器衰减量30dB，承受功率≥10W。所述的场强数据采集单元为强场测试仪，可采用光纤场强测量仪，其灵敏度小于1V/m，光纤场强测量仪包括场强测试传感器1，场强测试传感器直径小于3cm，通过光纤3与测量仪其它部分相接，光纤场强测量仪带计算机控制和数据传输接口，光纤场强测量仪的场强测试传感器放置在复杂平台的测试点，检测所得的感应信号通过光纤传输给测量仪的其它部分，采用光纤场强测量仪作为系统的模型场强测量设备，可以减小测试电缆对模型天线场分布的影响，提高测量准确度。所述的数据处理单元为装有测试控制及数据采集处理软件的计算机，射频网络分析仪和强场测试仪均与计算机相联接。各设备器件之间用低损耗同轴连接电缆相连，电缆阻抗50Ω，在测试频率范围内损耗＜0.3dB/m。
本实施例的工作过程为：射频网络分析仪内置信号源的输出射频(RF)信号经功率放大器放大后，送至定向耦合器的输入端，在定向耦合器的输入耦合端经过保护衰减器接至射频网络分析仪的接收端，射频网络分析仪处于功率测量状态，监测定向耦合器的输入功率。定向耦合器的输出端接隔离衰减器后，再接至模型天线。隔离衰减器的主要作用是减小模型天线因不匹配造成的反射信号对输入耦合及功率放大器的影响。光纤场强测量仪的传感器通过一个绝缘支架固定在被测点部位，测量缩比模型天线产生的辐射场强。测试控制计算机控制射频网络分析仪的信号扫频输出和同步采集其接收信号，同时采集光纤场强测量仪相应的场强值。测试控制和数据采集处理计算机通过调用系统的校准数据和测试数据，按照“短波天线辐射场强模型预测方法”中的校准及数据处理技术，将测量的模型场强值转化为实际天线的辐射场强，并绘制相应的场强分布曲线。完成测试系统的校准、测量和数据处理。测试系统只需监测射频功率放大器的输出功率，通过射频网络分析仪对模型天线的反射系数进行测量后，与天线的入射功率相乘就可得到反射功率，由入射功率减去反射功率即可得到天线的辐射功率，无需再用另外的功率监测仪来监测天线的反射功率，系统中使用单定向耦合器即可。定向耦合器的功能是耦合输入功率小部分能量进行监测；衰减器则用来保护网络分析仪和减小反射信号对入射耦合和功率放大器的影响，以提高测量准确度。
Claims (5)
1.一种短波天线辐射场强模型预测测试系统，其特征在于包括有射频功率发射单元、场强数据采集单元和测试控制和数据处理单元三个部分，所述的射频功率发射单元包括射频网络分析仪和射频功率放大器，射频功率放大器输出口通过定向耦合器与发射天线模型相接，所述的场强数据采集单元为强场测试仪，所述的数据处理单元为装有测试控制及数据采集处理软件的计算机，射频网络分析仪和强场测试仪均与计算机相联接。
2.根据权利要求1所述的短波天线辐射场强模型预测测试系统，其特征是：在定向耦合器输出端通过隔离衰减器与发射天线模型相联接。
3.根据权利要求1或2所述的短波天线辐射场强模型预测测试系统，其特征是：定向耦合器的输入耦合端通过保护衰减器与射频网络分析仪的接收端相接。
4.根据权利要求1或2所述的短波天线辐射场强模型预测测试系统，其特征是：射频网络分析仪的频率范围满足试验要求，自带内置信号源，其接收端口可进行绝对功率测量，带计算机控制和数据传输接口，射频网络分析仪除了信号输出和功率监测外，还用来对整个系统的路径传输损耗和天线的反射系数进行测量和校准；射频功率放大器的输出功率20～50W。
5.根据权利要求1或2所述的短波天线辐射场强模型预测测试系统，其特征是：所述的强场测试仪为光纤场强测量仪，其灵敏度小于1V/m，包括场强测试传感器，场强测试传感器直径小于3cm，光纤场强测量仪带计算机控制和数据传输接口。
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