一种电磁辐射参数测试系统技术方案

本发明专利技术公开了一种有效的电磁辐射参数测试系统，由接收分系统、参数测试分系统、信号处理与控制分系统及辅助分系统构成。系统采用可升降旋转转台、程控衰减器和微波开关实现自动测试并对多种数据自动监测和存储；采用功分器结构提供多个测试通道，可对多辐射参数进行实时测试和监控；采用限幅器对易损坏的测试元件进行重点保护，确保系统的安全工作。采用检波器测试脉冲功率，可方便的获得宽带时域脉冲的电场波形；采用非相关包络检测技术来实现对脉冲信号包络的测量，简化了测试系统结构。实时地多种动态数据自动监测和存储、主控计算机和综合数据后处理软件平台可实现无缝链接。为复杂电磁环境的电磁辐射的测试提供了一种有力的手段。

An electromagnetic radiation parameter testing system

The invention discloses an effective electromagnetic radiation parameter testing system, which is composed of a receiving subsystem, a parameter testing subsystem, a signal processing and control subsystem and an auxiliary subsystem. The system adopts a lifting rotary table, programmable attenuator and microwave switch to realize automatic test and automatic monitoring and data storage; the power divider structure provides a plurality of test channels, can carry out real-time testing and monitoring of radiation parameters; the limiter of focusing on the protection of the test element is easy to damage, ensure the safety of the system. By using the geophone test pulse power, the electric field waveform of wideband time domain pulse can be obtained conveniently. The envelope detection of pulse signals is realized by non correlation envelope detection technique, and the structure of the test system is simplified. In real time, a variety of dynamic data automatic monitoring and storage, master computer and integrated data post-processing software platform can achieve seamless links. It provides a powerful means for the test of electromagnetic radiation in complex electromagnetic environment.

【技术实现步骤摘要】
一种电磁辐射参数测试系统
本专利技术属于微波技术、电磁兼容领域，具体涉及一种一种电磁辐射参数测试系统
技术介绍
电磁兼容技术在工业、科学和医学(IMS)研究中的应用日益广泛,应用领域不断扩大。特别是在具有连续波、大功率、长时间工作的微波源的情况下，此时微波空间泄漏辐射将对控制电路产生致命影响。据相关文献分析线缆耦合是空间辐射对电路元件造成伤害的主要途径，此外电磁辐射还能对通信系统造成严重干扰因此为确保电子产品和通信系统的有效工作，有必要对空间电磁辐射干扰进行测试。空间电磁辐射干扰测试主要运用标准天线法、场强仪(电流探头)法等，其中标准天线法主要应用于设备外部电磁辐射场的测试，以确定其对外部环境的影响；目前许多电磁辐射测试系统主要针对特定的辐射形式和少量的参数进行测试，缺少一种多辐射形式和多参数的测试系统。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决多辐射形式和多参数的测试局限，而提出一种有效的电磁辐射参数测试系统。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现：，由接收分系统A、参数测试分系统B、信号处理与控制分系统C及辅助机构构成，其中接收分系统A由天线、衰减器、微波开关、功分器、传输线、限幅器、检波器构成，完成信号的接收、传输及相应的处理功能；参数测试分系统B由示波器和频谱分析仪构成，完成信号的时域和频域测试；信号处理与控制分系统C由光端机、光缆、工控机、接口板、显示器、操控开关、主控软件组成，完成全系统工作状态参数进行设置、显示、实时控制及对外信息交换任务；接收分系统A的天线，包括初始测试天线、宽带信号测试天线和窄带信号测试天线。初始测试天线用于初步判断所测信号的波型、频带、功率参数。宽带信号测试天线和窄带信号测试天线用于精确测试；接收分系统的天线组位于一可升降的转台上，以方便测试对准；接收分系统的衰减器为程控步进衰减器，其作用为控制被测信号的大小，防止损坏测试元件及仪器；接收分系统的微波开关为程控开关，其作用为选择测试天线。所述接收分系统的天线，包括初始测试天线、宽带信号测试天线和窄带信号测试天线。初始测试天线用于初步判断所测信号的波型、频带、功率等参数。宽带信号测试天线和窄带信号测试天线用于精确测试。所述接收分系统的天线组位于一可升降的转台上，以方便测试对准。所述接收分系统的衰减器为程控步进衰减器，其作用为控制被测信号的大小，防止损坏测试元件及仪器。所述接收分系统的微波开关为程控开关，其作用为选择测试天线。所述接收分系统的功分器为3dB功分器，其作用为增加测试通道，以方便多参数的实时测试。所述接收分系统的限幅器为一固定限幅器，其作用为保护易损坏的功率检波器。进一步的，所述接收分系统的功率检波器为脉冲峰值功率检波器，用于测试脉冲平均功率和峰值功率。进一步的，所述参数测试分系统，包括示波器和频谱分析仪，完成信号的时域和频域测试，其参数包括信号波形、信号场强、信号频率、重复频率、脉冲宽度、峰值功率及峰值功率密度以及信号包络。进一步的，所述电磁辐射参数测试系统为一全自动测试系统，可以对待测件进行全面的各项参数远程测试，并可在主控计算机上对测试链路上的各个测试子系统进行测试。实时的多种动态数据自动监测和存储、主控计算机和综合数据后处理软件平台可实现无缝链接。测试步骤：1、对接收系统的天线及除检波器外的各通路传输系数进行标定，将结果存于数据文件中。2、搭建各测试分系统并将其放置于预定位置。3、各测试设备、控制系统开机预热。4、预设各检测设备状态参数并将固定衰减器置于恰当挡位、可调衰减器置于最大挡。5、将初试天线对准被测信号最大来源方向，对信号进行初步测量，测试时，调节示波器和频谱分析仪设置及衰减器的衰减值，将被测结果调到恰当的大小，以方便测试。初步测出被测信号的频段和峰值功率等参数。6、将衰减器恢复初始设置。根据上一步测得的结果，确定分频段测试天线并置微波开关于相应的通路上，首先进行波束宽度测量。然后用控制系统调节接收天线位置，将其对准被测信号最大来源方向，测量信号参数，并将测量结果储存于存储设备中。测量时注意观察测试结果是否稳定，为了更好地消除干扰，可间隔一段时间多测几组数据取平均。7、测量结束后，根据测得的信号波形对检波器进行定标将结果存于数据文件中保存。8、控制系统调用相关测试结果和定标数据文件计算其余待测参数并给出相应的图形、表格和数据文件。将最终测试结果储存于存储设备中。辐射参数的测试方法1)波束宽度测量测量波束宽度时，将接收天线对准被测装备发射天线，在被测装备辐射微波信号的情况下，通过旋转被测装备的发射天线，测试系统可得到其不同辐射角度的辐射功率，并以此为基础结合被测装备的天线辐射角度绘制出空间辐射场分布，从而计算出波束宽度。2)脉冲信号波形、脉冲宽度、重复频率、峰值功率及峰值功率密度测量脉冲信号波形，即电压或功率随时间的变化规律。测量脉冲信号功率随时间的变化规律时，接收系统需接功率检波器。测量时，将接收天线对准被测装备发射天线，在被测装备辐射微波信号的情况下，由示波器测得检波电压脉冲波形，利用示波器上读得的检波信号的幅值V，根据式(1)计算出接收天线口面的微波功率PR随时间的变化波形，对它做傅立叶变化即求得天线口面功率随频率的变化波形。PR＝10(f(V)+ξ)/10(1)式中，f(V)为检波器的标定拟合函数；ξ为天线、衰减器和传输线的总传输系数(dB)。由此算出峰值功率和峰值功率密度(峰值功率除以天线有效截面)。脉冲宽度和重复频率可由脉冲波形直接测出。测量脉冲电压波形时，去掉检波器，其测量方法与上面方法相似。3)脉冲场强测量电磁脉冲辐射场测量系统如图5所示。测量原理根据参考文献电磁脉冲辐射场测量方法有多种，此处采用其中一种：假定入射到接收天线口面的平面电磁波为ei(t)，接收天线输出电压响应函数为ui(t)，则有：其中，h(t)是接收天线的冲激响应。式(1)作傅立叶变换：ui(ω)＝H(ω)ei(ω)(2)天线传输系数H(ω)可由天线因子T(ω)求出。其定义为天线口面上的电场强度与输出电压之比，它随电磁波频率变化，即：对照式(2)可见，T(ω)和H(ω)刚好互为倒数关系。考虑天线接有输出电缆和衰减器的情况，此时示波器输出为：u0(ω)＝S21(ω)S0(ω)ui(ω)(4)其中S21(ω)、S0(ω)分别为电缆和衰减器的传输系数，由于衰减器通常能做到0－18GHz宽频带内恒定的衰减，因此可以认为：S0(ω)＝S0e-jφ(5)根据式(2～5)得到：ei(ω)＝T(ω)u0(ω)/S21(ω)S0e-jφ(6)作逆变换重建电场波形ei(t)：ei(ω)求逆变换即得到ei(t)。现在，u0(ω)是接收电压信号的傅立叶变换，可以通过数字示波器的采样数据进行离散快速傅立叶变换(DFFT)得到，S21(ω)可以通过矢量网络分析仪标定，天线因子T(ω)由厂家给出或实验标定。4)脉冲信号包络测量目前对脉冲信号包络测量的方法有多种，包括前沿检测、抽样桥电路法、单稳多谐法、积分和平均法、模板信号匹配检测法、相关检测法、信号积分法、同步检测法，但是总归为两种，即相关方式和非相关方式。本测试用一种非相干包络检测方法，此方法直接将天线接收下来的UWB高频信号变成后部基带处理所需的规则信号，而不用考虑所接收的信号的调制方式,本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁辐射参数测试系统，由接收分系统A、参数测试分系统B、信号处理与控制分系统C及辅助机构构成，其中接收分系统A由天线、衰减器、微波开关、功分器、传输线、限幅器、检波器构成，完成信号的接收、传输及相应的处理功能；参数测试分系统B由示波器和频谱分析仪构成，完成信号的时域和频域测试；信号处理与控制分系统C由光端机、光缆、工控机、接口板、显示器、操控开关、主控软件组成，完成全系统工作状态参数进行设置、显示、实时控制及对外信息交换任务；接收分系统A的天线，包括初始测试天线、宽带信号测试天线和窄带信号测试天线；初始测试天线用于初步判断所测信号的波型、频带、功率参数；宽带信号测试天线和窄带信号测试天线用于精确测试；接收分系统的天线组位于一可升降的转台上，以方便测试对准；接收分系统的衰减器为程控步进衰减器，其作用为控制被测信号的大小，防止损坏测试元件及仪器；接收分系统的微波开关为程控开关，其作用为选择测试天线。

【技术特征摘要】
1.一种电磁辐射参数测试系统，由接收分系统A、参数测试分系统B、信号处理与控制分系统C及辅助机构构成，其中接收分系统A由天线、衰减器、微波开关、功分器、传输线、限幅器、检波器构成，完成信号的接收、传输及相应的处理功能；参数测试分系统B由示波器和频谱分析仪构成，完成信号的时域和频域测试；信号处理与控制分系统C由光端机、光缆、工控机、接口板、显示器、操控开关、主控软件组成，完成全系统工作状态参数进行设置、显示、实时控制及对外信息交换任务；接收分系统A的天线，包括初始测试天线、宽带信号测试天线和窄带信号测试天线；初始测试天线用于初步判断所测信号的波型、频带、功率参数；宽带信号测试天线和窄带信号测试天线用于精确测试；接收分系统的天...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊祥正，廖成，罗杰，奂瑞，高明均，郭晓东，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51