小型化电磁脉冲场测试探头及测试系统技术方案

本发明专利技术公开了一种小型化电磁脉冲场测试探头及测试系统，所述探头分为弱场测试探头和强场测试探头两种。所述强场探头包括金属屏蔽壳体和绝缘套管，所述绝缘套管的一端设置有向外延伸的凸环，所述凸环插入到所述金属屏蔽壳体内，电池和电光转换电路位于屏蔽壳体内，半导体激光器位于所述绝缘套管内，所述金属屏蔽壳体相当于单极子天线的接地平面，导线的一端与光电转换电路的输入端电连接，导线的另一端经过所述绝缘套管上的通孔后引出所述绝缘套管，所述导线作为强场探头的电小单极子天线，用来接收外界的强电场信号。所述探头能够有效的减小其体积，且所述探头还具有动态范围大、电路结构简单、测试频带宽等优点。电路结构简单、测试频带宽等优点。电路结构简单、测试频带宽等优点。

【技术实现步骤摘要】
小型化电磁脉冲场测试探头及测试系统


[0001]本专利技术涉及电磁场测试装置
，尤其涉及一种小型化电磁脉冲场测试探头及测试系统。

技术介绍

[0002]为研究车辆、飞机、舰船仓部等小空间电场环境的电磁兼容与防护问题，需要在尽量不影响被测电场分布的情况下，实现对脉冲电场的准确测试，这是确定受试设备电磁敏感度和电磁辐射发射阈值的前提。体积较大的电磁脉冲场测试探头，一方面是空间受限无法放置；另一方面，探头占用场空间较大，无法放置在场分布的均匀区内，从而导致测量的准确度降低。因此，需要一种小型化的电磁脉冲场测试探头解决小空间电磁脉冲场的实时测试问题。
[0003]目前，现有的脉冲电场测试方法主要包括天线直接感应法、有源电光调制法和无源电光调制法。天线直接感应法是利用宽带天线直接感测电场信号，如常用的对数天线、喇叭天线以及极子天线等，天线输出信号经高频电缆传输至显示记录设备进行信号处理，这种方法是将天线作为电场传感器，一般的天线只能工作于某一特定频段，不能接受数Hz
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GHz的宽带脉冲电场信号，体积太大，不适合小空间电场的测试，另外，天线本身和传输电缆均是金属构件，会对小空间电场分布产生较大的干扰。基于有源电光调制法研制的电场探头仍然是依靠天线感应外界电场信号，只是传输方式上由高频线缆改为光纤，但存在如何将天线感应的电场信号转换为调制光信号的问题，现有的电光调制器主要由输入网络、放大、驱动电路三部分组成，一方面复杂的电路结构严重限制了测试系统的带宽，另一方面，现有电光调制器模块过大的体积也会干扰被测电场的分布，仍不适合小空间电场的测试。无源电光调制法是利用某些晶体(如铌酸锂)折射率具有对电场敏感的特性来实现电光调制，包括基于体电光晶体或集成光波导技术两种方案。基于体电光晶体的传感器稳定性较差，并且由于晶体体积不能太小，导致探头体积较大；另外，电光晶体的光电系数太小,不能在被测电场强度下进行有效的电光调制，只能进行超强电场下的测试。为提高调制深度，往往利用集成光波导构成电光调制器，且在电光晶体上镀制天线或外接天线,这在一定程度上增加了被测电场的扰动，由于外接天线的尺寸和电光晶体的自身特性限制，其在高灵敏度的实现上不具备优势；另外，利用电光晶体进行电光调制时对激光器的稳定性要求极高，而激光器和电光晶体对温度变化非常敏感，这在一定程度上限制了其实际应用。综上所述，为了满足小空间电场环境下的测试，急需研制一种小型化、高灵敏度、大动态范围及宽频带的电磁脉冲场测试探头。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是如何提供一种小型化、高灵敏度、大动态范围及宽频带的电磁脉冲场测试探头。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种小型化电磁脉冲场测试
探头，其特征在于：包括金属屏蔽壳体和绝缘套管，所述金属屏蔽壳体通过绝缘套管分为左右两部分，所述绝缘套管的一端设置有向外延伸的凸环，所述凸环插入到所述金属屏蔽壳体的左半部分内，且所述绝缘套管的凸环以外的部分插入到所述金属屏蔽壳体的右半部分内，电池和电光转换电路位于左半部分屏蔽壳体内，半导体激光器位于所述绝缘套管内，左右分离的两部分屏蔽壳体构成电小单极子天线，左部分金属屏蔽壳体相当于电小单极子天线的接地平面，右部分金属屏蔽壳体相当于电小单极子天线，导线的一端与光电转换电路的输入端电连接，导线的另一端经过所述绝缘套管上的通孔引出后与所述电小单极子天线电连接，该输入端即为天线的馈电点，用于感应外界的弱电磁脉冲场信号；通过所述电磁脉冲场测试探头的电小单极子天线感应到的信号传送给所述电光转换电路进行处理，处理后的光信号通过半导体激光器输出，完成电场信号到光信号的直接电光调制。
[0006]本专利技术还公开了一种小型化电磁脉冲场测试探头，其特征在于：包括金属屏蔽壳体和绝缘套管，所述绝缘套管的一端设置有向外延伸的凸环，所述凸环插入到所述金属屏蔽壳体内，电池和电光转换电路位于屏蔽壳体内，半导体激光器位于所述绝缘套管内，所述金属屏蔽壳体相当于单极子天线的接地平面，导线的一端与光电转换电路的输入端电连接，导线的另一端经过所述绝缘套管上的通孔后引出所述绝缘套管，且导线不与金属屏蔽壳体接触，所述导线作为强场探头的电小单极子天线，用来接收外界的强电场信号，通过调节该导线的长度来调整强场探头的动态范围；通过所述电小单极子天线感应到的信号传送给电容分压电路之后再经过所述电光转换电路进行处理，处理后的光信号通过半导体激光器输出，完成电场信号到光信号的直接电光调制。
[0007]进一步的技术方案在于：所述分压电路为一个并联在接收天线输入端和地之间的电容C3，通过调节电容C3的容值，可以进一步提高强场探头的动态范围。
[0008]进一步的技术方案在于：所述电光转换电路(4)包括天线，所述天线的一端与下半部分屏蔽壳体连接，所述天线的另一端与耦合电容C1的一端相连，所述电容C1的另一端分为两路，第一路与场效应管Q1的栅极连接，第二路经电阻R1接地，所述场效应管Q1的漏极分为两路，第一路接电源VDD，第二路经电容C2接地，所述场效应管Q1的源极经经电阻RS后与半导体激光器U1的电源输入端连接，所述半导体激光器U1的接地端接地。
[0009]优选的，所述场效应管使用NE72218型场效应管；所述场效应管Q1、电容C1
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C2、电阻R1以及电阻RS均采用贴片封装。
[0010]进一步的技术方案在于：所述探头感应电压信号的下限频率f
L
为：
[0011][0012]其中R1为电阻R1的阻值，C1为电容C1的容值。
[0013]进一步的技术方案在于：探头的上限频率f
H
为：
[0014]f
H
＜＜c/h
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(2)
[0015]其中，c为光速，h为充当电小单极子天线的上部分屏蔽壳体的长度。
[0016]进一步的技术方案在于：所述绝缘套管与所述半导体激光器之间设置有激光器支撑套筒。
[0017]本专利技术还公开一种电磁脉冲场测试系统，其特征在于包括如权利要求1
‑
8中任意一项所述的小型化电磁脉冲场测试探头，还包括光接收机以及示波器，所述小型化电磁脉
冲场测试探头的光信号输出端与所述光接收机的信号输入端连接，所述光接收机的信号输出端与示波器的信号输入端连接。
[0018]进一步的技术方案在于：所述小型化电磁脉冲场测试探头的光信号输出端通过光纤以及光纤接头与所述光接收机的信号输入端连接。
[0019]采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本申请通过将屏蔽壳体作为电小单极子天线，能够有效的减小其体积，并设计相应的电光转换电路，能够有效的提高其灵敏度，且所述探头还具有动态范围大、电路结构简单、测试频带宽等优点。
附图说明
[0020]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0021]图1是本专利技术实施例所述测试弱场本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小型化电磁脉冲场测试探头，其特征在于：包括金属屏蔽壳体(1)和绝缘套管(2)，所述金属屏蔽壳体(1)通过绝缘套管(2)分为左右两部分，所述绝缘套管(2)的一端设置有向外延伸的凸环，所述凸环插入到所述金属屏蔽壳体(1)的左半部分内，且所述绝缘套管(2)的凸环以外的部分插入到所述金属屏蔽壳体(1)的右半部分内，电池(3)和电光转换电路(4)位于左半部分屏蔽壳体内，半导体激光器(5)位于所述绝缘套管(2)内，左右分离的两部分屏蔽壳体构成电小单极子天线，左部分金属屏蔽壳体相当于电小单极子天线的接地平面，右部分金属屏蔽壳体相当于电小单极子天线，导线(6)的一端与光电转换电路(4)的输入端电连接，导线(6)的另一端经过所述绝缘套管(2)上的通孔引出后与所述电小单极子天线电连接，该输入端即为天线的馈电点，用于感应外界的弱电磁脉冲场信号；通过所述电磁脉冲场测试探头的电小单极子天线感应到的信号传送给所述电光转换电路进行处理，处理后的光信号通过半导体激光器输出，完成电场信号到光信号的直接电光调制。2.一种小型化电磁脉冲场测试探头，其特征在于：包括金属屏蔽壳体(1)和绝缘套管(2)，所述绝缘套管的一端设置有向外延伸的凸环，所述凸环插入到所述金属屏蔽壳体(1)内，电池(3)和电光转换电路(4)位于屏蔽壳体内，半导体激光器(5)位于所述绝缘套管(2)内，所述金属屏蔽壳体(1)相当于单极子天线的接地平面，导线(6)的一端与光电转换电路(4)的输入端电连接，导线(6)的另一端经过所述绝缘套管(2)上的通孔后引出所述绝缘套管，且导线不与金属屏蔽壳体接触，所述导线(6)作为强场探头的电小单极子天线，用来接收外界的强电场信号，通过调节该导线(6)的长度来调整强场探头的动态范围；通过所述电小单极子天线感应到的信号传送给电容分压电路之后再经过所述电光转换电路进行处理，处理后的光信号通过半导体激光器输出，完成电场信号到光信号的直接电光调制。3.如权利要求2所述的小型化电磁脉冲场测试探头，其特征在于：所述分压电路为一个并联在接收天线输入端和地之间的电容C3，通过调节电容C3的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵敏，陈亚洲，程二威，周星，杨清熙，王妍，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军工程大学，
类型：发明
国别省市：