CN206975203U - 一种光接口射频电场探头校准系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种光接口射频电场探头校准系统，属于电子设备测试领域，能够解决吉赫兹横电磁波小室环境下，射频电场探头校准过程中偶极子天线方向与吉赫兹横电磁波小室内部电场平行度的问题，提供一种能够自动调整俯仰和自转角度的校准方案。光接口射频电场探头校准系统由动力模块、传动模块、传感模块、光接口模块、主控模块、电源模块、功率信号模块、上位机模块和探头组成，该系统可以通过射频电场探头输出电压值来自动调节探头的俯仰和自转角度，找到偶极子天线与电场平行的位置。

Description

一种光接口射频电场探头校准系统

技术领域

本发明属于电子设备测试领域，特别涉及一种光接口射频电场探头校准系统。

背景技术

目前市场中的宽频带射频探头要求对极化方向位置的电磁波进行探测，不同方向感应出的场强要大体相同，为了保证射频电场探头天线的各向同性特性，探头内部的三个偶极子天线必须在空间上保持相互垂直，因此采用了特殊的设计，每个探头天线的偶极子天线和探头轴的角度为54.7度，三个天线围成一个射频探头，每个探头轴互为120度，这样，设计出来的天线偶极子天线之间的角度就变成了90度。

也正因为设计的巧妙性，出现了一个天线校准角度的问题，人们在校准某一个轴时，应该使这个轴的偶极子天线平行于实际的电场，而这种电场探头中天线与探头的轴有一个54.7度的夹角。

吉赫兹横电磁波小室(GTEM小室)是国外80年代末期问世的标准电磁场装置，GTEM小室综合了横电磁波传输装置、开阔场地测试、屏蔽室、微波暗室等优点，克服了各种方法的局限性，质高价廉，便于进行几乎全部辐射敏感度及辐射发射测试，易于使用，并可用于精密测量。GTEM小室工作频率宽，模拟入社平面波，可以产生较强的场强，而对周围的人员或者设备没有危害和干扰，可以用于时域、频域、核电磁脉冲、雷电、其他脉冲波及连续波的测试。

GTEM小室的内部导体有一个斜向上倾斜的角度，使得电场本身也发生了倾斜，因此，使用GTEM小室做射频电场探头校准的时候就遇到了调整偶极子天线方向与吉赫兹横电磁波小室内部电场平行度的问题(在偶极子天线与电场方向平行的时候，天线的输出电压最大，校准效果最好)。针对这个问题，本发明提出一种光接口射频电场探头校准系统，能够自动调整射频电场探头角度和位置进行校准。

发明内容

本发明的目的在于解决吉赫兹横电磁波小室环境下，射频探头校准过程中偶极子天线方向与吉赫兹横电磁波小室内部电场平行度的问题，提供一种能够自动调整射频电场探头的俯仰和自转角度的校准方案。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，

一种光接口射频电场探头校准系统，包括：

射频电场探头，用于检测电场，对于不同强度的电场有不同的输出电压值。

动力模块，用于向所述射频电场探头提供调整其位置和角度的动力；

传动模块，连接到所述射频电场探头，用于改变动力的方向，将所述动力模块产生的动力调整到自转或者俯仰方向；

传感模块，连接到所述传动模块，用于传感所述射频电场探头的俯仰位置和自转角度，以对所述射频电场探头的俯仰位置和自转角度进行闭环控制，所述的传感模块使用光电码盘和对射式光电开关作为传感器；

光接口模块，用于向外部上位机交互所述射频电场探头的校准数据，包括激光器、光纤和光电探测器；

主控模块，用于读取所述射频电场探头数据，控制所述动力结构，读取所述传感模块电压信号，记录校准数据和光电转换通信，所述的主控模块安装合适的金属屏蔽罩，所述金属屏蔽罩外壳接地；

电源模块，用于给所述动力模块和所述主控模块供电；

功率信号模块，用于提供产生均匀电场。

本发明中提供的射频探头校准系统能够解决天线方向与吉赫兹横电磁波小室内部电场平行度的问题，天线将电场信号转换为主控模块可以读取的电压信号，在同样的电场下只有电场方向与天线方向平行时电压信号值读数最大，利用这个原理调整天线的俯仰和自转就可以找到电压信号的最大值，并且通过光电开关来闭环监测射频电场探头的俯仰和自转角度，从而解决偶极子天线与电场平行度的问题。

附图说明

图1为本发明所述的光接口射频探头校准系统结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以再不违背发明内涵的情况下做类似改变，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1，一种光接口射频电场探头校准系统，由动力模块A、传动模块B、传感模块C、光接口模块D、主控模块E、电源模块F、射频电场探头G、功率信号模块H和上位机I组成。

功率信号模块H为产生标准电场的设备，由射频信号源、射频功率放大器、射频电缆和吉赫兹横电磁波小室组成，虚线正方形代表了吉赫兹横电磁波小室的净区。

射频电场探头G是准备进行校准的射频电场探头，能够对不同强度的射频电场产输出不同的电压信号，本发明的目标是将射频电场探头的偶极子天线方向调整到与射频电场方向平行。

电源模块F用于给主控模块E和动力模块A供电，可以使用大容量电池或者直流开关电源，由于吉赫兹横电磁波小室内部高频率的电场所以接入时应使用低通滤波器。

动力模块A和传动模块B来控制射频电场探头的位置和角度，动力模块A用于提供动力，可以使用经过屏蔽处理的电机或者是纯机械动力结构，传动模块B用于改变动力的方向，需采用皮带、尼龙齿轮等绝缘零件。

传感模块C安装在传动模块B上，用于闭环监测射频电场探头G的俯仰位置和角度，可以使用对射式光电开关和光电码盘。

光接口模块D，因为光纤良好的抗电磁干扰能力，能够完美解决吉赫兹横电磁波小室内部和外部的计算机通信的问题，所以光接口模块是必不可少的，包括光纤、激光器、光电探测器三个部分。

主控模块E是本系统的关键部分，用于读取射频电场探头G的电压数据，输出信号控制动力结构A，读取传感模块C的位置和自转角度信号，记录校准数据和光电转换通信连接到光接口模块D，需要用到的微型处理芯片(单片机)、电机驱动、模数转换器和光电转换电路，同时应做好电场屏蔽处理。

上位机I由PC和上位机软件组成，通过光接口模块D与主控模块进行信息交互。

射频电场探头有X、Y、Z三个轴组成，在对射频电场探头进行校准时需要每个轴进行单独校准，校准的流程如下：

步骤一：安装射频电场探头。

安装射频电场探头，并将待测轴如X轴的初始位置通过目测调整到一个比较合理的位置(俯仰角度在理论值的±5°之间，自转角度在理论值的±10°之间)，同时保证调整位置后射频电场探头仍在净区内。

步骤二：打开电场。

打开功率信号模块H，在吉赫兹横电磁波小室的净区内产生均匀且恒定的电场。

步骤三：调整自转角度。

主控模块E控制动力模块A自转角度部分工作，使射频电场探头G朝一个方向自转。

主控模块E读取并记录射频电场探头G的待测轴(X轴)偶极子天线输出的电压信号，判断是否出现最大值，同时根据传感模块C的传感数据，记录最大值的位置。

步骤四：继续调整自转角度。

在找到最大值后射频电场探头G会出现旋转过量的情况需要往反方向旋转，此时，主控模块E控制动力模块A反向工作，同时根据传感模块C记录的最大值位置和射频电场探头的电压数据找到最大值。

步骤五：调整俯仰角度，确定天线位置。

主控模块E控制动力模块的俯仰角度A部分工作，通过传感模块C的传感数据和射频电场探头G输出电压的最大值找到合适的位置，此时我们认为这个位置是射频电场探头待测轴(X轴)的平行位置

步骤六：进行校准工作。

进行校准工作，通过主控模块、射频电场探头、光接口模块和上位机模块交互数据。

步骤七：切换待测轴，继续校准。

判断最大值的方法，控制射频电场探头自转，切换到下一个轴(Y轴)，进行校准，校准完成后切换到下一个轴(Z轴)，直到校准完毕。

Claims (4)

1.一种光接口射频电场探头校准系统，其特征在于，包括：

射频电场探头，用于检测电场，对于不同强度的电场有不同的输出电压值；

动力模块，用于向所述射频电场探头提供调整其位置和角度的动力；

传动模块，连接到所述射频电场探头，用于改变动力的方向，将所述动力模块产生的动力调整到自转或者俯仰方向；

传感模块，连接到所述传动模块，用于传感所述射频电场探头的俯仰位置和自转角度，以对所述射频电场探头的俯仰位置和自转角度进行闭环控制；

光接口模块，用于向外部上位机交互所述射频电场探头的校准数据；

主控模块，用于读取所述探头数据，控制所述动力结构，读取所述传感模块电压信号，记录校准数据和光电转换通信；

电源模块，用于给所述动力模块和所述主控模块供电；

功率信号模块，用于提供产生均匀电场。

2.如权利要求1所述的光接口射频电场探头校准系统，其特征在于，所述的光接口模块包括激光器、光纤和光电探测器。

3.如权利要求1所述的光接口射频电场探头校准系统，其特征在于，所述的传感模块使用光电码盘和对射式光电开关作为传感器。

4.如权利要求1所述的光接口射频电场探头校准系统，其特征在于，所述的主控模块安装金属屏蔽罩，所述金属屏蔽罩外壳接地。