CN219533375U - 一种用于微波传感器标定的超宽带脉冲辐射装置 - Google Patents

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张耀辉
李跃波
杨杰
何为
黄刘宏
熊久良
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Abstract

一种用于微波传感器标定的超宽带脉冲辐射装置，本实用新型通过在微波暗室中产生超宽带电磁脉冲标准场辐射环境，待测传感器布放于IRA天线轴线远场位置，测量该处的电场波形与幅值，通过对比测得电场与电场标准值，并通过傅里叶变换，获得待测传感器在辐射系统频带范围内各频点的标定系数，实现对待测传感器的宽频带标定，本实用新型通过一套系统和一次测量即可获得待测微波传感器在辐射系统频带范围内传感器的响应特性，从而大大提供微波传感器的标定效率，降低了平台的建设成本，对于开展微波测试、微波效应等的研究具有重要意义等，适合大范围的推广和应用。

Description

一种用于微波传感器标定的超宽带脉冲辐射装置
技术领域
本实用新型涉及一种超宽带脉冲辐射装置，具体涉及一种用于微波传感器标定的超宽带脉冲辐射装置。
背景技术
已知的，国际上通常是依据IEEE在2013年发布的IEEE STD 1309-2013。该标准提出的3种校准方法中，均通过窄带微波系统产生空间辐射场，并通过扫频实现不同频率传感器标定。现有基于窄带辐射系统的微波传感器标定系统主要通过扫频实现对不同频带传感的标定，因而需要搭建频带相对完整(例如9kHz-40GHz)的成套“微波源-功放-辐射天线”系统,平台建设成本高。其对于未知工作频点的待测传感器，需要通过扫频来查找其具体工作频点，进而标定测量系数，标定效率较低等，同时此种标定方法对硬件要求较高，针对不同频带的微波传感，需要配置不同的微波源和辐射天线，且对于未知工作频带的传感器，需要进行扫频标定才能确定其工作频点和标定系数，过程复杂等。
那么如何提供一种用于微波传感器标定的超宽带脉冲辐射装置就显得尤为重要。
发明内容
为克服背景技术中存在的不足，本实用新型提供了一种用于微波传感器标定的超宽带脉冲辐射装置，本实用新型通过在微波暗室中产生超宽带电磁脉冲标准场辐射环境，待测传感器布放于IRA天线轴线远场位置，测量该处的电场波形与幅值，通过对比测得电场与电场标准值，并通过傅里叶变换，获得待测传感器在辐射系统频带范围内各频点的标定系数，实现对待测传感器的宽频带标定。
为实现如上所述的发明目的，本实用新型采用如下所述的技术方案：
一种用于微波传感器标定的超宽带脉冲辐射装置，包括屏蔽室、IRA天线、脉冲源和微波暗室，在所述屏蔽室内设有脉冲源，所述脉冲源通过屏蔽电缆连接IRA天线，所述IRA天线设置在微波暗室内，IRA天线对应设置在微波暗室内的待测传感器，所述待测传感器布放于IRA天线轴线远场位置形成所述的微波传感器标定的超宽带脉冲辐射装置。
所述的用于微波传感器标定的超宽带脉冲辐射装置，所述脉冲源为全固态亚纳秒脉冲源。
所述的用于微波传感器标定的超宽带脉冲辐射装置，所述全固态亚纳秒脉冲源采用基于雪崩三极管作为导通开关设计Marx电路实现脉冲高压输出。
所述的用于微波传感器标定的超宽带脉冲辐射装置，所述IRA天线为共面锥板馈臂标准IRA天线。
所述的用于微波传感器标定的超宽带脉冲辐射装置，所述待测传感器为双锥天线传感器。
所述的用于微波传感器标定的超宽带脉冲辐射装置，所述双锥天线传感器包括巴伦、双锥天线和天线支座，所述双锥天线设置在天线支座上，双锥天线的两天线臂连接巴伦，所述巴伦通过屏蔽电缆连接设置在微波暗室外的衰减器，所述衰减器连接示波器。
采用如上所述的技术方案，本实用新型具有如下所述的优越性：
本实用新型通过在微波暗室中产生超宽带电磁脉冲标准场辐射环境，待测传感器布放于IRA天线轴线远场位置，测量该处的电场波形与幅值，通过对比测得电场与电场标准值，并通过傅里叶变换，获得待测传感器在辐射系统频带范围内各频点的标定系数，实现对待测传感器的宽频带标定，本实用新型通过一套系统和一次测量即可获得待测微波传感器在辐射系统频带范围内传感器的响应特性，从而大大提供微波传感器的标定效率，降低了平台的建设成本，对于开展微波测试、微波效应等的研究具有重要意义等，适合大范围的推广和应用。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型实施例中全固态亚纳秒脉冲源电路的原理图；；
图3是本实用新型实施例中IRA天线的原理图；
在图中：1、屏蔽室；2、IRA天线；3、屏蔽电缆；4、脉冲源；5、微波暗室；6、示波器；7、衰减器；8、巴伦；9、双锥天线。
具体实施方式
通过下面的实施例可以更详细的解释本实用新型，本实用新型并不局限于下面的实施例；
结合附图1～3所述的一种用于微波传感器标定的超宽带脉冲辐射装置，包括屏蔽室1、IRA天线2、脉冲源4和微波暗室5，在所述屏蔽室1内设有脉冲源4，所述脉冲源4通过屏蔽电缆3连接IRA天线2，所述IRA天线2设置在微波暗室5内，在微波暗室5中产生超宽带电磁脉冲标准场辐射环境，IRA天线2对应设置在微波暗室5内的待测传感器，所述待测传感器布放于IRA天线2轴线远场位置，测量该处的电场波形与幅值，通过对比测得电场与电场标准值，并通过傅里叶变换，获得待测传感器在辐射系统频带范围内各频点的标定系数，实现对待测传感器的宽频带标定。
在具体实施时，所述脉冲源4为全固态亚纳秒脉冲源，所述全固态亚纳秒脉冲源采用基于雪崩三极管作为导通开关设计Marx电路实现脉冲高压输出，其原理图如图2所示。
脉冲源4输出高压脉冲为亚纳秒前沿的双指数脉冲，脉冲波形可采用示波器测量得到。
进一步，所述IRA天线2为共面锥板馈臂标准IRA天线，其原理图如图3所示。
IRA天线2为标准辐射天线，天线主轴辐射场可通过公式计算得到。
所述待测传感器为任意未知系数的微波传感器，本实用新型在具体实施时，所述待测传感器可以选择为双锥天线传感器，所述双锥天线传感器包括巴伦8、双锥天线9和天线支座，所述双锥天线9设置在天线支座上，双锥天线9的两天线臂连接巴伦8，所述巴伦8通过屏蔽电缆3连接设置在微波暗室5外的衰减器7，所述衰减器7连接示波器6。实施时，天线支座起支撑作用，巴伦8将两个天线臂感应的差分信号转换为单边信号供示波器6采集处理。
实施时，待测传感器为用于高功率微波测量的未知测量系数传感。
待测传感器标定过程为：
A、采用示波器6测得脉冲源4的辐射场；
B、然后结合IRA天线2的结构参数推导出天线主轴上距离天线口径距离为r的P点的标准辐射场公式E0(t)，并采用傅里叶变换计算出辐射场的频谱E0(f)；
C、将待测传感器置于P点，测量得到传感器感应电压V(t)，并通过傅里叶变换得到感应电压的频谱V(f)；
D、通过超宽带辐射系统标准场与待测传感器感应电压频谱的对比，即可得到待测传感器的工作频带和测量系数，即
k(f)即为待测传感器的频率响应特性，根据3dB平坦度的要求即可确定待测传感器的工作带宽，在工作频带内，k(f)为测量系数。
具体实施时，待测传感器标定过程示例如下：
以双锥天线9为例说明待测传感器的标定过程。双锥天线9线的标定在微波暗室5中进行，采用本实用新型对双锥天线9进行标定。本实用新型中脉冲源4为双指数源，可稳定产生前沿150ps左右的双指数信号，并根据标准IRA天线2辐射场公式，计算得到IRA天线轴线上辐射电磁波形和频谱。
标准IRA天线轴线上辐射电场的计算公式如下：
式中r为监测点到天线口径的距离，t为时间，DA为IRA天线口径直径，c为光速，fg为IRA天线阻抗因子，V为激励脉冲电压，F为IRA天线抛物面焦距。
脉冲源4置于屏蔽室1内，通过屏蔽电缆3连接到IRA天线2输入端，在微波暗室5一端进行辐射。在微波暗室5的另一端放置待测双锥天线9，天线支座用于控制双锥天线9的位置，双锥天线9输出端接屏蔽电缆3后出微波暗室5，经衰减器7后接入示波器6，具体如图1所示。
本实用新型通过一套系统和一次测量即可获得待测微波传感器在辐射系统频带范围内传感器的响应特性，从而大大提供微波传感器的标定效率，降低了平台的建设成本，对于开展微波测试、微波效应等的研究具有重要意义等，
本实用新型未详述部分为现有技术。
为了公开本实用新型的发明目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本实用新型旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims (1)

1.一种用于微波传感器标定的超宽带脉冲辐射装置，包括屏蔽室（1）、IRA天线（2）、脉冲源（4）和微波暗室（5），其特征是：在所述屏蔽室（1）内设有脉冲源（4），所述脉冲源（4）为全固态亚纳秒脉冲源，所述全固态亚纳秒脉冲源采用基于雪崩三极管作为导通开关设计Marx电路实现脉冲高压输出；脉冲源（4）通过屏蔽电缆（3）连接IRA天线（2），所述IRA天线（2）为共面锥板馈臂标准IRA天线；IRA天线（2）设置在微波暗室（5）内，IRA天线（2）对应设置在微波暗室（5）内的待测传感器，所述待测传感器为双锥天线传感器，所述双锥天线传感器包括巴伦（8）、双锥天线（9）和天线支座，所述双锥天线（9）设置在天线支座上，双锥天线（9）的两天线臂连接巴伦（8），所述巴伦（8）通过屏蔽电缆（3）连接设置在微波暗室（5）外的衰减器（7），所述衰减器（7）连接示波器（6）；待测传感器布放于IRA天线（2）轴线远场位置形成所述的微波传感器标定的超宽带脉冲辐射装置。
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