一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的频域测量方法技术

本发明专利技术旨在针对重频变化或跳频脉冲信号辐射场，提供一种通用的频域测量方法，涉及射频辐射场电场测量领域。本发明专利技术所述方法，首先定义测量样本信号，确定测量参数，对频谱测量装置进行设置，并测量辐射场信号，读取功率读数稳定值；然后首次提出归一化能谱密度、等效平均电压因子概念，对均方根值检波或峰值检波下功率测量结果与重频变化或跳频脉冲信号峰值功率进行特异性表征，确定峰值场强修正系数：最后根据功率读数、峰值场强修正系数，获取辐射场场强。本方法能解决重频和载频变化带来的测量结果不稳定难题，实现峰值场强和平均值场强准确测量，并且可以监测频率以识别辐射源，简便可行，易于推广使用。易于推广使用。易于推广使用。

【技术实现步骤摘要】
一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的频域测量方法


[0001]本专利技术涉及射频辐射场电场测量领域，特别是一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的频域测量方法。

技术介绍

[0002]强脉冲辐射场影响用频设备正常工作，应开展电磁环境适应性验证试验。试验中，为了区分试验区的电磁环境背景、排除外界电磁辐射源的影响，应对施加的脉冲辐射场进行监测，确保用频设备处于规定辐射波形、规定能量的脉冲辐射场中，保证试验结果有效、可信。
[0003]不同波形对用频设备的干扰效应不同，必须采用实际的辐射波形对用频设备进行照射。重频变化和跳频脉冲信号是常见的辐射波形，包括重频滑变信号、重频抖动信号、重频参差信号、脉间跳频信号、脉组跳频信号，其辐射场是用频设备可能面临的强电磁场之一，因而，需要明确重频变化和跳频脉冲信号辐射场的测量方法。
[0004]目前常用的辐射场测量方法如下：
[0005](1)采用电场探头进行测量
[0006]电场探头经常用于测量周期脉冲辐射场，能提供场强幅度，但使用存在限制：一是对于重频变化辐射场，由于脉冲重复频率不断变化，电场探头测量得不到稳定测量结果，因此电场探头不适用。二是，不能提供脉冲辐射场的频率信息或波形特征信息，不能识别辐射源，无法判别测量到的场强是否由规定辐射源产生，辨别不了被试用频设备是否处于规定的辐射场中。试验验证通常在外场实施，可能存在未知辐射源，其是否辐射不受验证试验管理，使用电场探头可能会把外界辐射源生成的辐射场误认为是验证试验产生，从而导致试验结果不可信。/>[0007](2)采用天线和频谱测量装置进行测量
[0008]采用频谱仪或测量接收机等频谱测量装置，可以获得辐射场发射频率信息，从而能够识别辐射源。但是，当测量分辨率带宽小于辐射场信号占有带宽时，现有频域测量方法不能提供准确测量结果，尤其是对于重频变化脉冲辐射场，采用频谱测量装置进行测量时，如何获取物理意义明确的稳定测量值，实现峰值场强和平均值场强准确测量，还缺乏研究。对于跳频脉冲信号辐射场，在每一个跳频载频频率上，频谱测量装置测量时等同于对重频变化脉冲辐射场进行测量，如何准确测量峰值场强和平均值场强，也缺乏研究，未见相关报导。
[0009]专利申请《一种调制信号的场强测量方法与装置》(申请号201210342072.5)提出研制专用装置，通过计算采样信号的功率谱，积分获得调制辐射信号的功率，进而计算辐射场的场强，但是如何控制截取的采样信号的波形、使其能够代表被测辐射信号，该申请没有给出具体方法，其截取时间长短和位置没有要求，这些对场强计算影响非常重要的参数没有规定，可见该方法计算的场强结果与实际情况偏差非常大。此外，还存在以下问题：
①
对于重频参差脉冲信号、重频抖动脉冲信号、重频滑变脉冲信号，测量得不到稳定值，难以测
量得到场强值；
②
专用装置的射频带宽不可修改，按照该专用装置的技术方案，测量时的测量带宽已经固定，因此只能用于测量占用带宽小于专用装置测量带宽的辐射场。当辐射场信号的占有带宽大于专用装置射频带宽时，该专用装置测不到准确结果，需要根据被测辐射场的占用频谱研制生产各种不同带宽的专用装置。
[0010]相比周期性脉冲信号，重频变化或跳频脉冲信号辐射场测量更加难以实现。如何判断用频设备在电磁环境适应性试验时确实处在规定辐射波形、规定能量的脉冲辐射场中，是一个新的技术难题，缺乏可借鉴参考的技术信息，目前还缺乏测量方法。
[0011]如何获得具有工程实用价值的、通用性较好的测量方法，可以简便准确地测量重频变化或跳频脉冲信号的辐射场峰值场强和平均值场强，不受重频和载频随机变化的限制，并能识别辐射源，是目前亟需解决的技术难题。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的在于针对重频变化或跳频脉冲信号的辐射场，利用现有的或者潜在开发的频谱测量装置，提供一种频域测量方法，以解决重频或载频不断变化导致难以取得稳定测量结果的问题，并能识别辐射源，测量结果准确，简便可行，易于推广使用，为用频设备对重频变化或跳频脉冲信号辐射场的适应性试验提供准确客观的技术参数。
[0013]本专利技术一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的频域测量方法的目的通过以下步骤实现：
[0014]步骤一，确定频谱测量装置的测量参数，测量重频变化或跳频脉冲信号(以下简称辐射场信号)，包括：
[0015]子步骤11：定义测量样本信号：将重频变化或跳频脉冲信号中单个脉冲或单组短脉冲串、时间长度为T
min
、载频为f
h
的信号设为测量样本信号；
[0016]T
min
：为重频变化脉冲信号的最小脉冲重复周期，或者为脉间跳频信号或脉组跳频信号的脉冲重复周期；
[0017]f
h
：为重频变化脉冲信号的固有载频，或者为跳频信号的任一跳频载频。
[0018]子步骤12：根据测量样本信号，确定频谱测量装置的驻留时间、测量频率、测量分辨率带宽参数设置。
[0019]本领域普通技术人员都知道，重频变化或跳频脉冲信号一直存在变化。本专利技术在明确定义测量样本信号的概念后，按照测量样本信号的参数要求进行选择或确定频谱测量装置的驻留时间、测量频率、测量分辨率带宽等参数，后续可用于设置频谱测量装置的测量参数，来捕获测量样本信号，为获得有明确物理意义的稳定的功率测量结果打下基础。
[0020]对于均方根值检波或峰值检波，频谱测量装置的测量分辨率带宽，
[0021][0022]B
rbw
：测量分辨率带宽；
[0023]ΔE
rbw
：分配给测量分辨率带宽的场强允许偏差(dB)，为非负值；
[0024]η
‑1：η(B
rbw
)的反函数，η(B
rbw
)为测量分辨率带宽引起的场强测量相对偏差函数，为
[0025][0026]F
sample
(f)：测量样本信号的傅里叶变换；
[0027]G(f)：频谱测量装置内中频滤波器的幅频函数；
[0028]f：频率；
[0029]f0：测量频率；
[0030]f
IF
：频谱测量装置的中频频率；
[0031]m：整数。
[0032]子步骤13：连接天线、测量接收机等频谱测量装置，在均方根值检波或者峰值检波中择一设定频谱测量装置的检波方式，在频谱测量装置内设置驻留时间、测量频率、测量分辨率带宽、迹线方式，对重频变化或跳频脉冲信号进行测量，捕获测量样本信号，读取测量频率处的功率读数的稳定值(简称功率读数或功率读数稳定值)。
[0033]步骤二，获取重频变化或跳频脉冲信号辐射场峰值场强修正系数(简称峰值场强修正系数)，包括：
[0034]子步骤21：以子步骤11定义的测量样本信号为单元构建模拟周期脉冲信号，采用模拟周期脉冲信号参数表征重频变化或跳频脉冲信号峰值功本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的频域测量方法，其特征在于：步骤一，确定频谱测量装置的测量参数，测量重频变化或跳频脉冲信号，包括：子步骤11：定义测量样本信号：将重频变化或跳频脉冲信号中单个脉冲或单组短脉冲串、时间长度为T
min
、载频为f
h
的信号设为测量样本信号；T
min
：为重频变化脉冲信号的最小脉冲重复周期，或者为跳频信号的脉冲重复周期；f
h
：为重频变化脉冲信号的固有载频，或者为跳频信号的任一跳频载频；子步骤12：根据测量样本信号，确定频谱测量装置的驻留时间、测量频率、测量分辨率带宽参数设置；其中，频谱测量装置的测量分辨率带宽，B
rbw
：测量分辨率带宽；ΔE
rbw
：分配给测量分辨率带宽的场强允许偏差(dB)，为非负值；η
‑1：η(B
rbw
)的反函数；η(B
rbw
)：测量分辨率带宽引起的场强测量相对偏差函数，为F
sample
(f)：测量样本信号的傅里叶变换；G(f)：频谱测量装置内中频滤波器的幅频函数；f：频率；f0：测量频率；f
IF
：频谱测量装置的中频频率；m：整数；子步骤13：择一设定频谱测量装置的检波方式为均方根值检波或者峰值检波，在频谱测量装置内设置驻留时间、测量频率、测量分辨率带宽、迹线方式，对重频变化或跳频脉冲信号进行测量，捕获测量样本信号，读取测量频率处功率读数稳定值；步骤二，获取重频变化或跳频脉冲信号辐射场峰值场强修正系数，包括：子步骤21：以测量样本信号为单元构建模拟周期脉冲信号，采用模拟周期脉冲信号参数表征重频变化或跳频脉冲信号峰值功率；子步骤22：表征重频变化或跳频脉冲信号功率测量结果，结合重频变化或跳频脉冲信号峰值功率，计算重频变化或跳频脉冲信号辐射场峰值场强修正系数，P
p
：重频变化或跳频脉冲信号的峰值功率；P
test
：重频变化或跳频脉冲信号功率测量结果表征，根据检波方式设置的不同，为均方根值检波下重频变化或跳频脉冲信号功率测量结果、或峰值检波下重频变化或跳频脉冲信
号功率测量结果表征的一种；k
p
：重频变化或跳频脉冲信号辐射场峰值场强修正系数，为均方根值检波下重频变化或跳频脉冲信号辐射场峰值场强修正系数k
RMS_p
，或峰值检波下重频变化或跳频脉冲信号辐射场峰值场强修正系数k
PEAK_p
，分别与P
test
为均方根值检波下功率测量结果或峰值检波下功率测量结果相对应；步骤三，根据测量频率处功率读数稳定值、重频变化或跳频脉冲信号辐射场峰值场强修正系数，计算重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强。2.如权利要求1所述的一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的频域测量方法，其特征在于，子步骤12中，所述驻留时间不大于测量样本信号的时间长度。3.如权利要求1所述的一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的频域测量方法，其特征在于，子步骤12中，所述测量频率设在测量样本信号占有频带内。4.如权利要求1所述的一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的频域测量方法，其特征在于，子步骤12中，当采用高斯型中频滤波器的频谱测量装置进行测量时，所述测量分辨率带宽引起的场强测量相对偏差函数：当选择6dB测量分辨率带宽的高斯型中频滤波器测量时，H＝16；当选择3dB测量分辨率带宽的高斯型中频滤波器测量时，H＝4。5.如权利要求4所述的一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的频域测量方法，其特征在于，子步骤12中，当测量样本信号的脉冲单元为线性调频脉冲信号，被高斯型中频滤波器的频谱测量装置以均方根值检波方式测量时，所述测量分辨率带宽：6dB测量分辨率带宽1.3/T
min
≤B
rbw_GS_6dB
≤B
sgl
/2；或者3dB测量分辨率带宽1/T
min
≤B
rbw_GS_3dB
≤B
sgl
/2；B
rbw_GS_6dB
：高斯型中频滤波器的频谱测量装置的6dB测量分辨率带宽；B
rbw_GS_3dB
：高斯型中频滤波器的频谱测量装置的3dB测量分辨率带宽；B
sgl
：重频变化或跳频脉冲信号的占有带宽，也即是测量样本信号的占有带宽。6.如权利要求1所述的一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的频域测量方法，其特征在于，子步骤12中，对于峰值检波，所述测量分辨率带宽还满足：B
rbw
≤δ
‑1(
‑
ΔE
phs
)，ΔE
phs
：分配给测量样本信号各频率分量相位差的场强允许偏差(dB)，为非负值；δ
‑1：δ(B
rbw
)的反函数；δ(B
rbw
)：峰值检波下测量样本信号各频率分量相位差引起的场强测量偏差函数(dB)，不大于0，δ(B
rbw
)的表达式：
θ
sample
(f)：测量样本信号的相频函数。7.如权利要求1所述的一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的频域测量方法，其特征在于，子步骤13中，所述迹线方式为最大值保持。8.如权利要求1所述的一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的频域测量方法，其特征在于，子步骤21中，所述构建模拟周期脉冲信号的方法为：以脉冲电压振幅为1V、其余波形参数与测量样本信号相等的单位电压测量样本信号为单元，进行周期性延拓，建立所述模拟周期脉冲信号。9.如权利要求1所述的一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的频域测量方法，其特征在于，子步骤22中，所述均方根值检波下重频变化或跳频脉冲信号功率测量结果表征：P
RMS
：均方根值检波下重频变化或跳频脉冲信号功率测量结果；L：驻留时间；Sa(
·
)：采样函数；表示卷积。10.如权利要求9所述的一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的频域测量方法，其特征在于，子步骤22中，所述均方根值检波下重频变化或跳频脉冲信号功率测量结果表征为P
RMS
＝2υ(B
rbw
)B
rbw
|F
sample
(f0)|2/L，υ(B
rbw
)：归一化能谱密度，物理意义为测量频率处频谱密度归一化的测量样本信号经过频谱测量装置中频滤波器后，输出信号中用于均方根值检波计算的信号能量均匀分布在测量分辨率带宽上时的能谱密度。11.如权利要求10所述的一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的频域测量方法，其特征在于，子步骤22中，对于脉冲单元为线性调频脉冲信号的重频变化或跳频脉冲信号，所述均方根值检波下功率测量结果表征为P
RMS_LFM
＝A2υ
LFM
(B
rbw
)B
rbw
τ/(2B
sgl
L)，P
RMS_LFM
：脉冲单元为线性调频脉冲信号的重频变化或跳频脉冲信号在均方根值检波下功率测量结果；υ
LFM
(B
rbw
)：脉冲单元为线性调频脉冲信号的重频变化或跳频脉冲信号在频谱测量装置测量下的归一化能谱密度；A：重频变化或跳频脉冲信号的电压振幅；B
sgl
：重频变化或跳频脉冲信号的占有带宽；τ：测量样本信号的脉冲宽度。12.如权利要求1所述的一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的频域测量方法，其特征在于，子步骤22中，所述峰值检波下重频变化或跳频脉冲信号功率测量结果表征为
当时ΔE
phs
：分配给测量样本信号各频率分量相位差的场强允许偏差(dB)，为非负值；δ
‑1：δ(B
rbw
)的反函数；δ(B
rbw
)：峰值检波下测量样本信号各频率分量相位差引起的场强测量偏差函数(dB)，不大于0，δ(B
rbw
)的表达式：θ
sample
(f)：测量样本信号的相频函数；P
PEAK
：峰值检波下重频变化或跳频脉冲信号功率测量结果；α
PEAK
：等效平均电压因子，物理意义为测量频率处频谱冲激强度为1的模拟周期脉冲信号经过频谱测量装置中频滤波器后的输出信号，其峰值电压强度平均分布在测量分辨率带宽内谱线上时的幅度。13.如权利要求1所述的一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的频域测量方法，其特征在于，子步骤22中，所述均方根值检波下重频变化或跳频脉冲信号辐射场峰值场强修正系数k
RMS_p
：均方根值检波下重频变化或跳频脉冲信号辐射场峰值场强修正系数；L：驻留时间；υ(B
rbw
)：归一化能谱密度，物理意义为测量频率处频谱密度归一化的测量样本信号经过频谱测量装置中频滤波器后，输出信号中用于均方根值检波计算的信号能量均匀分布在测量分辨率带宽上时的能谱密度。14.如权利要求13所述的一种重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的频域测量方法，其特征在于，子步骤22中，对于脉冲单元为线性调频脉冲信号的重频变化或跳频脉冲信号，所述均方根值检波下峰值场强修正系数k
RMS_LFM_p
：均方根值检波下，脉冲单元为线性调频脉冲信号的重频变化或跳频脉冲信号辐射场峰值场强修正系数；υ
LFM
(B
rbw
)：脉冲单元为线性调频脉冲信号的重频变化或跳频脉冲信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：成伟兰，万海军，赵炳秋，何纯全，冯婷婷，李超，
申请(专利权)人：中国人民解放军九二七二八部队，
类型：发明
国别省市：