一种高强度场传感器校准方法技术

本申请公开了一种高强度场传感器校准方法，克服标准场法在测试区域不易产生高场强的问题。本发明专利技术方法包括以下步骤：将被校准场传感器置于混响室的场均匀区域内，发射天线向所述混响室内辐射电磁波；设定水平搅拌器和垂直搅拌器在一个搅拌周期内的步进数；每步进一次，测量场传感器的接收场强值、接收天线的口面接收功率；得到一个搅拌周期内场传感器接收的平均场强值、接收天线接收的平均场强值；二者相比较得到场传感器的场强修正因子。本发明专利技术实现场强幅度200V/m以上的场传感器校准。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及电磁场测量领域，尤其涉及一种场传感器校准的方法和系统。
技术介绍
场传感器是测量场强的常用设备，广泛用于电磁环境监测、电磁辐射危害测量以及军用和民用产品电磁兼容试验等领域。场传感器的校准直接影响场强测量的准确性。对于1GHz-18GHz场传感器的校准，IEEEStd1309-2013标准中规定利用标准增益喇叭天线和全电波暗室建立的标准场法，可以实现场强范围200V/m以下的场传感器的校准。随着电磁环境日趋复杂，场强幅度越来越高，甚至达到1000V/m以上，对于200V/m以上场传感器校准缺乏相应的手段和方法。对于场强幅度200V/m以上的场传感器校准，需要更高功率输出的功率放大器，对双定向耦合器以及标准增益喇叭天线等其它设备的功率容限也提出更高要求，而且造价昂贵，不易实施。
技术实现思路
本专利技术提供一种高强度场传感器校准方法和系统，克服标准场法在测试区域不易产生高场强的问题，实现场强幅度200V/m以上的场传感器校准。本专利技术实施例提出一种高强度场传感器校准系统，包括发射天线、用于发射天线的信号发生系统、用于测量所述场传感器接收场强值的场强计、混响室、接收天线、信号接收系统；所述混响室包含水平搅拌器和垂直搅拌器，用于产生均匀电磁场；所述混响室的内壁为全金属结构；所述混响室的中部为场均匀区域；所述接收天线位于所述场均匀区域，用于测量所述均匀电磁场；所述信号接收系统用于测量所述接收天线接收的场强值。进一步地，所述信号接收系统包含接收机、电缆、过壁接头；所述电缆用于连接所述接收天线和所述接收机；所述过壁接头用于使电缆穿通所述混响室腔体壁时保持混响室屏蔽完整；所述接收机用于测量和显示接收功率。进一步优选地，所述信号接收系统还包含衰减器；所述衰减器用于对电缆传送的功率衰减后输入所述接收机。作为本专利技术系统的最佳实施例，所述混响室的场均匀区域不小于30cm×30cm×20cm，场均匀性小于2dB。本专利技术实施例还提出一种高强度场传感器校准方法，用于本专利技术任一实施例所述高强度场传感器校准系统，包括以下步骤：将被校准的场传感器置于所述混响室的场均匀区域内，并与混响室外的场强计连接；调整信号发生系统，使发射天线按照待校准工作频率和工作场强幅度向所述混响室内辐射电磁波；设定所述水平搅拌器和垂直搅拌器在一个搅拌周期内的步进数，计为N；每步进一次，测量所述场传感器的接收场强值，最后得到在一个搅拌周期内所述场传感器接收的平均场强值其中Ei为第i次步进时所述场传感器的接收场强值；每步进一次，测量所述接收天线的口面接收功率，最后得到在一个搅拌周期内所述接收天线接收的平均场强值其中Pi是第i次步进时所述接收天线的接收场强值；所述接收天线接收的平均场强值与所述场传感器接收的平均场强值相比较，得到所述场传感器的场强修正因子优选地，本专利技术所述高强度场传感器校准方法中所述场传感器与所述接收天线的天线口径之间的距离不小于0.075米。优选地，本专利技术所述高强度场传感器校准方法中，N≥250。可以理解，在一个搅拌周期内，所述水平搅拌器在0°～360°范围内步进数为M；所述垂直搅拌器在0°～360°范围内步进数为K；有M×K≥250。本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：本专利技术的高场强环境下场传感器校准方法和系统，是利用混响室建立一套高场强产生环境，通过对基于混响室的高场强定标完成场传感器的校准。混响室本身是利用谐振腔原理，通过搅拌器的旋转改变混响室内的场强分布，在工作区域内实现统计均匀的场强分布，混响室具有输入合适功率即能产生较高场强的优势。可有效地解决场强范围200V/m以上的场传感器校准，实现高场强测量的量值传递和溯源，确保电磁环境场强测量的准确性。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1为现有技术微波毫米波标准场法进行场传感器校准的系统示意图；图2为本专利技术高强度场传感器校准系统示意图；图3为接收机与混响室内接收天线连接示意图；图4为本专利技术的高强度场传感器校准方法流程示意图。具体实施方式为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。图1为现有技术微波毫米波标准场法进行场传感器校准的系统示意图。对于1GHz-18GHz的场传感器的校准，IEEEStd1309-2013标准中规定了微波毫米波标准场法。微波毫米波标准场法是利用频率、幅度稳定的信号源和经过校准的标准增益天线，在模拟自由空间的全电波暗室内建立可以计算的标准场。然后将待校场传感器置于建立的标准场中实现场传感器的校准。校准方法包含以下步骤：步骤01、按照图1所示连接仪器设备，按仪器说明书要求预热；步骤02、调节待校场传感器的位置，使场传感器中心与标准增益天线口径中心在一个轴线上，记录场传感器和标准增益天线之间的距离d；步骤03、调节信号发生器输出频率至被校频率，增加信号发生器的输出幅度，记录前向功率值Pin和反向功率值Pref，以及信号发生器输出幅值L。标准增益天线产生的标准场E0按公式1计算；式中，E0为标准场(V/m)；η为自由空间波阻抗377Ω；Cf为双定向耦合器前向耦合系数；Cr为双定向耦合器反向耦合系数；G为标准增益天线的增益。步骤04、记录步骤03中计算的标准场E0和待校场传感器的指示值E；步骤05、重复步骤03和步骤04，完成其它频率点的场传感器校准；步骤06、根据记录的标准场E0和待校场传感器的指示值E，按照公式2计算出校准系数对于利用标准增益喇叭天线和全电波暗室建立的微波毫米波标准场法，可以实现场强范围200V/m以下的场传感器的校准。对于场强幅度200V/m以上的场传感器校准，需要更高功率输出的功率放大器，对双定向耦合器以及标准增益喇叭天线等其它设备的功率容限也提出更高要求，而且造价昂贵，不易实施。图2为本专利技术高强度场传感器校准系统示意图。本专利技术实施例提出的一种高强度场传感器校准系统，包括发射天线、用于发射天线的信号发生系统、用于测量所述场传感器接收场强值的场强计、混响室、接收天线、信号接收系统；所述混响室是用于产生高场强电磁环境的设备。混响室是内部带有搅拌器的金属腔体，采用谐振腔原理，通过搅拌器的旋转改变混响室内的场强分布。所述混响室的内壁为全金属结构；所述混响室的中部为场均匀区域；所述混响室包含水平搅拌器和垂直搅拌器，用于产生均匀电磁场。所述接收天线位于所述场均匀区域，用于测量所述均匀电磁场；所述信号接收系统用于测量所述接收天线接收的场强值。所述用于发射天线的信号发生系统，包括信号发生器、功率放大器、定向耦合器、功率敏感计和功率计。作为本专利技术系统的最佳实施例，所述混响室的最低使用频率为1GHz；所述混响室的场均匀区域不小于30cm×30cm×20cm、且场均匀性小于2dB。作为本专利技术的最佳实施例，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度场传感器校准系统，包括发射天线、用于发射天线的信号发生系统、用于测量所述场传感器接收场强值的场强计，其特征在于，所述高强度场传感器校准系统还包含混响室、接收天线、信号接收系统；所述混响室包含水平搅拌器和垂直搅拌器，用于产生均匀电磁场；所述混响室的内壁为全金属结构；所述混响室的中部为场均匀区域；所述接收天线位于所述场均匀区域，用于测量所述均匀电磁场；所述信号接收系统用于测量所述接收天线接收的场强值。

【技术特征摘要】
1.一种高强度场传感器校准系统，包括发射天线、用于发射天线的信号发生系统、用于测量所述场传感器接收场强值的场强计，其特征在于，所述高强度场传感器校准系统还包含混响室、接收天线、信号接收系统；所述混响室包含水平搅拌器和垂直搅拌器，用于产生均匀电磁场；所述混响室的内壁为全金属结构；所述混响室的中部为场均匀区域；所述接收天线位于所述场均匀区域，用于测量所述均匀电磁场；所述信号接收系统用于测量所述接收天线接收的场强值。2.如权利要求1所述高强度场传感器校准系统，其特征在于，所述信号接收系统包含接收机、电缆、过壁接头；所述电缆用于连接所述接收天线和所述接收机；所述过壁接头用于使电缆穿通所述混响室腔体壁时保持混响室屏蔽完整；所述接收机用于测量和显示接收功率。3.如权利要求2所述高强度场传感器校准系统，其特征在于，所述信号接收系统还包含衰减器；所述衰减器用于对电缆传送的功率衰减后输入所述接收机。4.如权利要求1-3任意一项所述高强度场传感器校准系统，其特征在于，所述混响室的场均匀区域不小于30cm×30cm×20cm，场均匀性小于2dB。5.一种高强度场传感器校准方法，用于权利要求1-4任意一项所述高强度场传感器校准系统，其特征在于，包括以下步骤将被校准的场传感器置于所述混响室的场均匀区域内，并与混响室外的场强计连接；调整信号发...

【专利技术属性】
技术研发人员：王淞宇，齐万泉，黄承祖，彭博，张磊，
申请(专利权)人：北京无线电计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11