一种电场探头校准方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电场探头校准方法和装置，解决现有方法和装置校准频率范围小、校准稳定性差、时间长、无法大批量校准的问题。所述方法，包括：在同心锥TEM室馈电处注入输入信号，产生校准电场；根据被校准场探头频率范围确定校准点；根据校准点频率，在校准电场的场均匀区域内放入标准场探头，得到标准场强；在相同位置放入被校准场探头，记录场强指示值；计算所述校准点的频率响应偏差和频率响应修正因子。所述装置包含：同心锥TEM室、信号源、功率计、定向耦合器、被校场探头，信号源产生校准点频率值的输入信号；定向耦合器接收输入信号并传给同心锥TEM室；同心锥TEM室产生校准电场。本发明专利技术实现了电场探头的大频率范围、快速校准问题。

A calibration method and device for an electric field probe

The invention discloses a calibration method and device for an electric field probe, which solves the problem of small calibration frequency range, poor calibration stability, long time and cannot be calibrated in large quantities. The method includes: inject input signal into the feed of the concentric cone TEM chamber, generate the calibration electric field, determine the calibration point according to the frequency range of the calibrated field probe, and put the standard field probe into the field uniform area of the calibrated electric field to get the standard field intensity according to the calibration point frequency; put the calibrated field probe in the same position. The field strength indication value is calculated; the frequency response deviation and the frequency response correction factor of the calibration points are calculated. The device includes the concentric cone TEM chamber, the signal source, the power meter, the directional coupler and the calibrated field probe. The signal source produces the input signal of the calibration point frequency value; the directional coupler receives the input signal and passes it to the concentric cone TEM chamber; the concentric cone TEM chamber produces the calibrated electric field. The invention realizes the large frequency range and fast calibration problem of the electric field probe.

【技术实现步骤摘要】
一种电场探头校准方法和装置
本专利技术涉及微波测试领域，尤其涉及一种电场探头校准方法和装置。
技术介绍
目前的电场探头校准技术根据被校场探头的频段分为TEM室标准场法、GTEM室标准场法、微波暗室标准场法，TEM室标准场法的校准频段为10kHz～200MHz，GTEM室标准场法的校准频段为200MHz～1GHz，微波暗室标准场法的校准频段为1GHz～40GHz，对于工作频率10kHz～40GHz宽带电场探头，需要分别采用以上3种标准场法才能完成探头校准，测试效率低。另外，微波暗室标准场法对频段1GHz～40GHz的场探头进行校准时，需要在微波暗室中采用十个不同的角锥喇叭天线生成覆盖全频段的标准场强，使用时还需对天线的位置进行对准，测试的稳定性和重复性差，可操作性差，无法满足对宽带场探头的大批量校准需求。
技术实现思路
本专利技术提供一种电场探头校准方法和装置，解决现有电场探头校准方法和装置校准频率范围小、校准稳定性差、校准时间长、无法大批量校准的问题。一种电场探头校准方法，包括以下步骤：在同心锥TEM室的馈电处注入输入信号，产生校准电场；根据被校准场探头或校准电场传感器的频率范围确定校准点；根据所述校准点的频率，在校准电场的场均匀区域内放入标准场探头，调节所述校准电场的输入信号电平，通过功率计得到所述标准探头的前向输入功率、反向输入功率，并采用TEM室标准场法计算得到标准场强，所述标准场强在所述被校准场探头的正常工作范围内；将所述标准场探头取出，在相同位置放入所述被校准场探头，记录所述被校准场探头的场强指示值；根据所述标准场强、所述被校准场探头的场强指示值，计算得到所述被校准场探头的在所述校准点的频率响应偏差和频率响应修正因子分别为：其中，δF为所述被校准场探头的频率响应偏差，AF为所述被校准场探头的频率响应修正因子，Es为所述被校准场探头的场强指示值，E为所述标准场强。优选地，所述同心锥TEM室产生的所述校准电场的频率范围为200MHz～40GHz。优选地，所述根据被校准场探头或校准电场传感器的频率范围确定校准点的步骤，进一步包含：将所述被校准场探头或校准电场传感器的频率范围的最低频率和最高频率为确定为最小校准点、最大校准点；在所述最低频率和所述最高频率之间，每十倍频程范围至少选择三个频率值作为校准点。进一步地，在所述根据被校准场探头或校准电场传感器的频率范围确定校准点的步骤之后，所述方法还包括：对所述功率计进行自校准；分别对标准场探头、被校场探头进行预热。进一步地，所述方法还包括：根据所述校准点的频率值，在频率范围10kHz～200MHz之间，采用TEM小室法对所述被校场探头进行校准。优选地，所述标准场强的大小为20V/m。一种电场探头校准装置，用于对电场探头进行校准，包含：同心锥TEM室、信号源、功率计、定向耦合器、被校场探头；所述信号源用于产生校准点频率值的输入信号；所述定向耦合器用于接收所述输入信号并传递给所述同心锥TEM室；所述同心锥TEM室用于根据所述输入信号电平，产生校准电场；所述被校场探头位于所述校准电场的场均匀区域内；所述功率计用于测量所述定向耦合器输出的前向功率、反向功率。优选地，所述装置还包含放大器，所述放大器用于将所述信号源输出的信号放大后输出给所述定向耦合器。优选地，所述装置还包含场强指示器，用于测量所述被校场探头的场强指示值。本专利技术有益效果包括：本专利技术使用的电场探头校准方法校准频带宽，能够覆盖从200M～40G的频率宽度，解决了现有电场探头校准方法覆盖频率范围小的问题，且校准稳定性高、校准用时少、有效提高了计量效率，降低了成本，可大批量校准，具有很强的工程应用性。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为一种电场探头校准方法流程实施例；图2为一种包含校准点选择的电场探头校准方法流程实施例；图3为一种包含仪器预热的电场探头校准方法流程实施例；图4为一种电场探头校准装置实施例；图5为一种包含放大器的电场探头校准装置实施例。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术具体实施例及相应的附图对本专利技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。微波暗室标准场法在微波暗室中采用角锥喇叭天线生成标准场强，可以工作在1GHz～40GHz频段，该方法需要使用十个不同的天线才能够覆盖全频段。在实际使用过程中，首先需要对使用的天线进行精确校准，然后用天线产生标准场强进行场强探头校准。在天线校准的过程中，需要频繁的更换天线并调节天线位置进行对准，采用基于广义三天线法的外推技术对所有天线校准一次需要约20个工作日，考虑到稳定性和重复性的考核，该装置每年校准天线需要约4～5个月时间。在场强探头校准过程中，全频段校准需要频繁的更换天线及探头位置，探头校准一次的时间约为2个工作日，一年能够校准探头的数量约为80～100台(套)左右，远不能满足场强探头的实际使用需要。由于标准场法效率低、成本高，实际工作中通常只能选择几个典型频点对场强探头进行校准，国家计量院在1GHz～18GHz频段选择了5个频点，国防第二计量测试研究中心在1GHz～40GHz频段选择了8个频点，场强探头点频的校准现状无法满足实际使用中宽带扫频的场强校准需求。以下结合附图，详细说明本专利技术各实施例提供的技术方案。图1为一种电场探头校准方法流程实施例，具体包括以下步骤：步骤101，在同心锥TEM室的馈电处注入输入信号，产生校准电场。在步骤101中，所述同心锥TEM室产生的所述校准电场的频率范围为200MHz～40GHz。步骤102，根据被校准场探头或校准电场传感器的频率范围确定校准点。在步骤102中，需要说明的是，所述校准点在所述被校准场探头或校准电场传感器的使用频率范围内，所述被校准场探头或校准电场传感器的频率最大值和最小值为必须校准的校准点，其他校准点不做具体限定。需要说明的是，根据所述校准点的频率值，在频率范围10kHz～200MHz之间，采用TEM小室法对所述被校场探头进行校准。步骤103，根据所述校准点的频率，在校准电场的场均匀区域内放入标准场探头，调节所述校准电场的输入信号电平，通过功率计得到所述标准探头的前向输入功率、反向输入功率，并采用TEM室标准场法计算得到标准场强，所述标准场强在所述被校准场探头的正常工作范围内。在步骤103中，所述采用TEM室标准场法计算得到标准场强为：其中，E为所述标准场强，Cf为所述前向输入功率耦合因子，Cr为所述反向输入功率耦合因子，P1为所述前向输入功率，P2为所述反向输入功率，Rc为所述同心锥TEM的特性阻抗，d1为所述标准场探头与所述同心锥TEM底板的高度。需要说明的是，所述标准场强在所述被校准场探头的正常工作范围内，所述标准场强的大小可以为20V/m，也可以为所述被校准场探头正常工作范围内其他值，这里不做特别限定。步骤104，将所述标准场探头取出，在相同位置放入所述被校准场探头，记录所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电场探头校准方法，其特征在于，包括以下步骤：在同心锥TEM室的馈电处注入输入信号，产生校准电场；根据被校准场探头或校准电场传感器的频率范围确定校准点；根据所述校准点的频率，在校准电场的场均匀区域内放入标准场探头，调节所述校准电场的输入信号电平，通过功率计得到所述标准探头的前向输入功率、反向输入功率，并采用TEM室标准场法计算得到标准场强，所述标准场强在所述被校准场探头的正常工作范围内；将所述标准场探头取出，在相同位置放入所述被校准场探头，记录所述被校准场探头的场强指示值；根据所述标准场强、所述被校准场探头的场强指示值，计算得到所述被校准场探头的在所述校准点的频率响应偏差和频率响应修正因子分别为：

【技术特征摘要】
1.一种电场探头校准方法，其特征在于，包括以下步骤：在同心锥TEM室的馈电处注入输入信号，产生校准电场；根据被校准场探头或校准电场传感器的频率范围确定校准点；根据所述校准点的频率，在校准电场的场均匀区域内放入标准场探头，调节所述校准电场的输入信号电平，通过功率计得到所述标准探头的前向输入功率、反向输入功率，并采用TEM室标准场法计算得到标准场强，所述标准场强在所述被校准场探头的正常工作范围内；将所述标准场探头取出，在相同位置放入所述被校准场探头，记录所述被校准场探头的场强指示值；根据所述标准场强、所述被校准场探头的场强指示值，计算得到所述被校准场探头的在所述校准点的频率响应偏差和频率响应修正因子分别为：其中，δF为所述被校准场探头的频率响应偏差，AF为所述被校准场探头的频率响应修正因子，Es为所述被校准场探头的场强指示值，E为所述标准场强。2.如权利要求1所述的电场探头校准方法，其特征在于，所述同心锥TEM室产生的所述校准电场的频率范围为200MHz～40GHz。3.如权利要求1所述的电场探头校准方法，其特征在于，所述根据被校准场探头或校准电场传感器的频率范围确定校准点的步骤，进一步包含：将所述被校准场探头或校准电场传感器的频率范围的最低频率和最高频率为确定为最小校准点...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘星汛，齐万泉，彭博，黄承祖，董佳，马蔚宇，闫旭红，
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