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与流程

1.本发明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。


背景技术：

2.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。
3.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。
4.目前常用的辐射场测量方法如下：
5.(1)采用电场探头进行测量
6.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。
7.(2)采用天线和频谱测量装置进行测量
8.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。
9.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。
10.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。
11.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。


技术实现要素：

12.本发明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。
13.本发明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：
14.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：
15.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fh的信号设为测量样本信号；
16.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；
17.fh：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。
18.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。
19.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。本发明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。
20.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]brbw
：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]fsample
(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]fif
：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率。
[0035]
子步骤22：表征重频变化或跳频脉冲信号功率测量结果(简称功率测量结果)，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，
[0036][0037]
p
p
：重频变化或跳频脉冲信号峰值功率；
[0038]
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p
rms
(简称均方根值检波下功率测量结果)、或峰值检波下重频变化或跳频脉冲信号功率测量结果p
peak
(简称峰值检波下功率测量结果)的表征的一种；
[0039]kp
：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
(简称均方根值检波下峰值场强修正系数)，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
(简称峰值检波下峰值场强修正系数)，分别与p
test
为p
rms
或p
peak
相对应。
[0040]
步骤三，根据测量频率处的功率读数稳定值、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。
[0041]
由于重频变化或载频跳变，进入频谱测量装置的脉冲间隔不断变化。辐射场信号的每个脉冲(或每组短脉冲串)在经过频谱测量装置的中频滤波器后，中频输出信号也会随脉冲间隔变化而变化，导致功率测量读数难以稳定，什么样的测量参数设置功率测量读数才会稳定，目前没有资料可以借鉴。这样，就造成实际工作中，峰值检波和均方根值检波下均难以取得稳定的功率测量读数，进而功率测量结果的物理意义不明确，无法建立功率测
量读数和被测辐射场场强之间的关系。本发明的设计思路是，定义测量样本信号，建立驻留时间、测量分辨率带宽、测量频率与测量样本信号的关系，通过特定的驻留时间、测量分辨率带宽、测量频率的设置，使得辐射场信号的每个脉冲(或每组短脉冲串)在经过频谱测量装置的中频滤波器后，输出信号波形均与测量样本信号的中频滤波后信号几乎一致，实现中频输出信号稳定，相当于在频谱测量装置输入端从辐射场信号中捕获了测量样本信号，即实现了测量样本信号的捕获，这样无论峰值检波还是均方根值检波，测量结果仅与测量样本信号有关，再与迹线方式配合使用，获得有明确物理意义的功率测量稳定值；然后设法获得功率测量结果与重频变化或跳频脉冲信号峰值功率之间的量值关系，进而计算峰值场强修正系数；试验时，采用天线、频谱测量装置获得稳定的功率读数，用事先得到的峰值场强修正系数进行修正，就可以得到重频变化或跳频脉冲信号辐射场峰值场强，进而能够获得平均值场强，并能监测发射频率，实现对干扰试验中辐射源的识别和监测。
[0042]
具体的，通过选择测量频率，可以排除测量现场中无关辐射源或其他被测辐射源对功率测量读数的影响；本发明通过驻留时间的选择，来避免后续脉冲造成测量结果不稳定；对于测量分辨率率带宽，测量分辨率率带宽越小，中频滤波器响应时间越慢，当前检波计算的中频信号越可能受到前序脉冲的影响，本发明通过确保前序脉冲对当前检波计算的中频信号的影响可忽略不计，避免前序脉冲使测量结果不稳定。这样通过测量频率、驻留时间和测量分辨率率带宽的配合使用，使得当前中频信号可以认为是仅一个脉冲或单组短脉冲串的中频滤波后信号，相当于在频谱测量装置输入端从辐射场信号捕获了测量样本信号，这样与后续的迹线方式配合，可以获得物理意义明确的稳定测量结果，解决了重频或载频变化带来的测量结果不稳定的难题。
[0043]
在本发明规定的测量频率下，测量分辨率带宽满足公式(1)和公式(2)后，测量样本信号与模拟周期脉冲信号的各脉冲(或各组短脉冲串)在经过频谱测量装置的中频滤波器后，输出信号波形几乎一致，在t
min
内的能量差在允许范围内；结合驻留时间设置，均方根值检波下两者的功率测量结果的偏差也在允许范围内，对于峰值检波，功率测量结果的偏差更小。而在迹线方式配合下，模拟周期脉冲信号与测量样本信号功率测量结果的差异，等于重频变化或跳频脉冲信号与测量样本信号功率测量结果差异，因此，可用测量样本信号的功率测量结果来近似等于重频变化或跳频脉冲信号的功率测量结果。
[0044]
驻留时间、测量频率、测量分辨率带宽的确定和设置，以及迹线方式的选择，都不分先后顺序，不存在相互制约，几个参数可同时进行或者任意先后确定和设置。
[0045]
下面讲述相关步骤的具体优化技术方案。
[0046]
优选的，子步骤12中，对于均方根值检波或峰值检波，驻留时间不大于测量样本信号时间长度，即对于重频变化脉冲信号，驻留时间不大于脉冲最小重复周期；或者对于脉间跳频信号或脉组跳频信号，驻留时间不大于脉冲重复周期。
[0047]
优选的，子步骤12中，测量频率确定方法如下：
[0048]
对于均方根值检波或峰值检波，测量频率设在测量样本信号占有频带内。更佳的，对于频谱幅度平坦的测量样本信号，测量频率设在频谱中心附近；对于频谱存在谱峰的测量样本信号，测量频率设在谱峰上。
[0049]
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，测量分辨率
带宽引起的场强测量相对偏差函数为
[0050][0051]
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；
[0052]
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。
[0053]
具体的，在应用中，当测量样本信号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：
[0054]
6db测量分辨率带宽为1.3/t
min
≤b
rbw_gs_6db
≤b
sgl
/2；
[0055]
3db测量分辨率带宽为1/t
min
≤b
rbw_gs_3db
≤b
sgl
/2；
[0056]
其中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；
[0057]brbw_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；
[0058]bsgl
为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(简称信号占有带宽)。
[0059]
对于高斯型中频滤波器的频谱测量装置采用均方根值检波测量脉冲单元为线性调频脉冲信号辐射场的情况，因线性调频脉冲信号幅频函数涉及菲涅尔积分，计算和表征功率测量结果或其中间参数非常困难，即使编程计算，也需要占用大量计算资源，耗时非常长，本发明技术人员通过研究，提出了6db测量分辨率带宽优选范围1.3/t
min
≤b
rbw_gs_6db
≤b
sgl
/2或3db测量分辨率带宽1/t
min
≤b
rbw_gs_3db
≤b
sgl
/2，为后续免于菲涅尔积分创造了条件。当b
rbw_gs_6db
接近1.3/t
min
、或者b
rbw_gs_3db
接近1/t
min
时，免于菲涅尔积分引起的场强测量偏差可忽略不计，均方根值检波下测量分辨率带宽引起的场强测量偏差不大于0.5db，因此总偏差不大于0.5db；当测量分辨率带宽接近信号占有带宽的1/2时，测量分辨率带宽引起的偏差δe
rbw
可忽略不计，免于菲涅尔积分引起的场强测量偏差不大于0.5db，因此总偏差也不大于0.5db。于是，6db测量分辨率带宽在1.3/t
min
≤b
rbw_gs_6db
≤b
sgl
/2范围内，或者3db测量分辨率带宽在1/t
min
≤b
rbw_gs_3db
≤b
sgl
/2范围内，总偏差不大于0.5db，为优选范围。测量分辨率带宽在该优选范围内时，不但可以免于菲涅尔积分，大幅简化功率测量结果或其中间参数的计算，而且还能满足本领域精度要求。
[0060]
子步骤12中，对于峰值检波，选择的测量分辨率带宽还满足测量样本信号各频率分量相位差引起的场强测量偏差在允许范围内，即
[0061][0062]
其中δe
phs
为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；
[0063]
δ-1
是δ(b
rbw
)的反函数，δ(b
rbw
)为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，
[0064]
δ(b
rbw
)计算方法如下
[0065][0066]
θ
sample
(f)是测量样本信号的相频函数。
[0067]
在具体测试中，波形和频谱测量装置事先已经明确，因此f
sample
(f)、θ
sample
(f)和g(f)函数表达式已知，f
if
已知，t
min
、f0已经设定，因此δ的取值将由b
rbw
决定。换句话说，当δ根据实际需要设定后，b
rbw
也就成为已知了。
[0068]
这样设计的优点是，进一步对测量分辨率带宽明确要求，奠定了表征辐射场信号在峰值检波下功率测量结果的基础。
[0069]
优选的，子步骤13中，对均方根值检波或峰值检波，迹线方式均为最大值保持。
[0070]
按照上述参数设置驻留时间、测量频率、测量分辨率带宽后，频谱测量装置能够捕获测量样本信号；但是，由于频谱测量装置对测量样本信号经中频滤波后信号进行检波的时刻是随机的，测量人员无法控制，因此测量结果仍然变化不稳定。本步骤通过采取最大值保持的迹线方式，对于均方根值检波，频谱测量装置保留并给出测量样本信号经中频滤波后在给定驻留时间宽度内的最大平均功率，舍弃相同驻留时间宽度内其他较小的平均功率；对于峰值检波，频谱测量装置保留并给出基于测量样本信号经中频滤波后信号峰值电压的功率测量结果，对于其他情况，例如驻留时间内最大电压小于测量样本信号经中频滤波后峰值电压的情况，功率测量结果被舍弃，因此两种检波方式下均能给出物理意义明确的稳定功率读数。
[0071]
优选的，子步骤21，构建模拟周期脉冲信号，方法如下：
[0072]
以子步骤11定义的测量样本信号为单元进行周期性延拓，建立模拟周期脉冲信号。
[0073]
为方便计算，较佳的方式，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，建立模拟周期脉冲信号。
[0074]
构建模拟周期脉冲信号的益处是：有利于利用模拟周期脉冲信号分析的简便性，来分析重频变化或跳频脉冲信号的峰值功率p
p
、峰值检波下功率测量结果p
peak
。
[0075]
分析如下：因测量样本信号是从辐射场信号中抽取部分信号而来，其峰值功率p
sample_p
与辐射场信号峰值功率p
p
相等，即p
p
＝p
sample_p
。p
sample_p
与模拟周期脉冲信号峰值功率p
period_p
相等，即p
sample_p
＝p
period_p
，于是有p
p
＝p
period_p
，因此可用模拟周期脉冲信号来简化分析重频变化或跳频脉冲信号的峰值功率p
p
。
[0076]
对于峰值检波，在按照步骤一选择测量参数的基础上，辐射场信号功率测量结果p
peak
，反映的是测量样本信号在峰值检波下的功率测量结果p
sample_peak
，即p
peak
＝p
sample_peak
。根据峰值检波原理和特点，在测量分辨率带宽足够大、能够捕获测量样本信号的情况下，p
sample_peak
与模拟周期脉冲在峰值检波下的功率测量结果p
period_peak
相等，即p
sample_peak
＝p
period_peak
，可见，构建模拟周期脉冲信号后，可利用模拟周期脉冲信号的周期性，实现峰值检波下重频变化或跳频脉冲信号的功率测量结果p
peak
分析，突破了难以分析和表征峰值检波下重频变化或跳频脉冲信号的功率测量值的制约。
[0077]
子步骤21中，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。
[0078]
优选的，子步骤22中，采用测量样本信号参数表征均方根值检波下重频变化或跳频脉冲信号功率测量结果：
[0079][0080]
其中，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；
[0081]
l为驻留时间；sa(
·
)采样函数；表示卷积。
[0082]
在公式(8)基础上，进一步优选的，子步骤22中，均方根值检波下功率测量结果也可以采用归一化能谱密度和测量样本信号参数来表征：
[0083]
p
rms
＝2υ(b
rbw
)b
rbw
|f
sample
(f0)|2/l，
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0084]
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。
[0085]
这样的好处是，将公式(8)转化为本方法发明创造的归一化能谱密度等参数乘积，见公式(9)；如果可以设法提前解算出归一化能谱密度，那么采用乘法替代卷积和积分，直接代入公式(9)获得均方根值检波下功率测量结果，简化了计算。
[0086]
具体地，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，均方根值检波下功率测量结果表征为
[0087]
p
rms_lfm
＝a2υ
lfm
(b
rbw
)b
rbw
τ/(2b
sgl
l)，
[0088]
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；
[0089]
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；
[0090]
a：重频变化或跳频脉冲信号的电压振幅；
[0091]bsgl
：重频变化或跳频脉冲信号的占有带宽；
[0092]
τ：测量样本信号的脉冲宽度。
[0093]
子步骤22中，峰值检波下重频变化或跳频脉冲信号功率测量结果采用等效平均电压因子和测量样本信号参数来表征，
[0094]
当时
[0095][0096]
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；
[0097]
δ-1
：δ(b
rbw
)的反函数；
[0098]
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：
[0099][0100]
θ
sample
(f)：测量样本信号的相频函数；
[0101]
p
peak
：峰值检波下重频变化或跳频脉冲信号功率测量结果；
[0102]
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。
[0103]
优选的，子步骤22中，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表征如下，
[0104][0105]krms_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；
[0106]
l：驻留时间；
[0107]
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。
[0108]
具体地，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，均方根值检波下峰值场强修正系数表征为
[0109][0110]krms_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；
[0111]
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；
[0112]bsgl
：重频变化或跳频脉冲信号的占有带宽；
[0113]
τ：测量样本信号的脉冲宽度。
[0114]
其中，子步骤22中，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表征中的归一化能谱密度、或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中的归一化能谱密度，采用测量样本信号参数计算：
[0115][0116]
sa(
·
)采样函数；表示卷积。
[0117]
具体应用中，脉冲单元为线性调频脉冲的重频变化或跳频脉冲信号被高斯型中频滤波器的频谱测量装置测量时，归一化能谱密度
[0118]
当b
rbw
≤b
sgl
/2时，
[0119]
υ
lfm
(b
rbw_gs
)：脉冲单元为线性调频脉冲的重频变化或跳频脉冲信号在高斯型中频滤波器的频谱测量装置测量下的归一化能谱密度；
[0120]bsgl
：重频变化或跳频脉冲信号的占有带宽；
[0121]
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；
[0122]
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。
[0123]
例如，脉冲单元为线性调频脉冲的重频变化或跳频脉冲信号被高斯型中频滤波器的频谱测量装置测量时，6db测量分辨率带宽下的归一化能谱密度：
[0124]
当b
rbw_gs_6db
l＜0.1且1.3/t
min
≤b
rbw_gs_6db
≤b
sgl
/2时，
[0125]
υ
lfm
(b
rbw_gs_6db
)＝1.132b
rbw_gs_6db
l；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(16)
[0126]
或，当0.1≤b
rbw_gs_6db
l≤0.9082且1.3/t
min
≤b
rbw_gs_6db
≤b
sgl
/2时，
[0127]
υ
lfm
(b
rbw_gs_6db
)＝-0.590(b
rbw_gs_6db
l)2+1.300b
rbw_gs_6db
l-0.015；
ꢀꢀꢀ
(17)
[0128]
或，当0.9082＜b
rbw_gs_6db
l≤1.507且1.3/t
min
≤b
rbw_gs_6db
≤b
sgl
/2时，
[0129]
υ
lfm
(b
rbw_gs_6db
)＝-0.185(b
rbw_gs_6db
l)2+0.550b
rbw_gs_6db
l+0.335；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(18)
[0130]
或，当b
rbw_gs_6db
l＞1.507且1.3/t
min
≤b
rbw_gs_6db
≤b
sgl
/2时，
[0131]
υ
lfm
(b
rbw_gs_6db
)＝0.75；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(19)
[0132]
υ
lfm
(b
rbw_gs_6db
)：脉冲单元为线性调频脉冲的重频变化或跳频脉冲信号在6db测量分辨率带宽的高斯型中频滤波器的频谱测量装置测量下的归一化能谱密度；
[0133]bsgl
：重频变化或跳频脉冲信号的占有带宽；
[0134]brbw_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。
[0135]
更实用的，脉冲单元为线性调频脉冲的重频变化或跳频脉冲信号被高斯型中频滤波器的频谱测量装置测量时，6db测量分辨率带宽下的归一化能谱密度为
[0136]
当b
rbw_gs_6db
l＞1.507且1.7/t
min
≤b
rbw_gs_6db
≤b
sgl
/3时，
[0137]
υ
lfm
(b
rbw_gs_6db
)＝0.75。
[0138]
这6db测量分辨率带宽范围内的归一化能谱密度可取恒定值，且免于菲涅尔积分和测量分辨率带宽本身引起的场强测量总偏差小于0.08db，可忽略不计，计算峰值场强修正系数非常简单，取得了既大幅简化工程实施、又确保高精度的有益效果。
[0139]
例如，脉冲单元为线性调频脉冲的重频变化或跳频脉冲信号被高斯型中频滤波器的频谱测量装置测量时，3db测量分辨率带宽下的归一化能谱密度：
[0140]
当b
rbw_gs_3db
l＜0.1且1/t
min
≤b
rbw_gs_3db
≤b
sgl
/2时，
[0141]
υ
lfm
(b
rbw_gs_3db
)＝2.250b
rbw_gs_3db
l；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(20)
[0142]
或，当0.1≤b
rbw_gs_3db
l≤0.7086且1/t
min
≤b
rbw_gs_3db
≤b
sgl
/2时，
[0143]
υ
lfm
(b
rbw_gs_3db
)＝-1.651(b
rbw_gs_3db
l)2+2.596b
rbw_gs_3db
l-0.021；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(21)
[0144]
或，当0.7086＜b
rbw_gs_3db
l≤1.2076且1/t
min
≤b
rbw_gs_3db
≤b
sgl
/2时，
[0145]
υ
lfm
(b
rbw_gs_3db
)＝-0.330(b
rbw_gs_3db
l)2+0.755b
rbw_gs_3db
l+0.628；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(22)
[0146]
或，当b
rbw_gs_3db
l＞1.2076且1/t
min
≤b
rbw_gs_3db
≤b
sgl
/2时，
[0147]
υ
lfm
(b
rbw_gs_3db
)＝1.064；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(23)
[0148]brbw_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。
[0149]
υ
lfm
(b
rbw_gs_3db
)：脉冲单元为线性调频脉冲的重频变化或跳频脉冲信号在3db测量分辨率带宽的高斯型中频滤波器的频谱测量装置测量下的归一化能谱密度。
[0150]
同样实用的，脉冲单元为线性调频脉冲的重频变化或跳频脉冲信号被高斯型中频滤波器的频谱测量装置测量时，3db测量分辨率带宽下的归一化能谱密度为
[0151]
当b
rbw_gs_3db
l＞1.2076且1.5/t
min
≤b
rbw_gs_3db
≤b
sgl
/3时，
[0152]
υ
lfm
(b
rbw_gs_3db
)＝1.064。
[0153]
这3db测量分辨率带宽范围内的归一化能谱密度可取恒定值，且免于菲涅尔积分和测量分辨率带宽本身引起的场强测量总偏差小于0.07db，可忽略不计，计算峰值场强修正系数非常简单，取得了既大幅简化工程实施，又确保高精度的有益效果。
[0154]
优选的，子步骤22中，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为
[0155]
当时
[0156][0157]kpeak_p
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；
[0158]
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；
[0159]
δ-1
：δ(b
rbw
)的反函数；
[0160]
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：
[0161][0162]
θ
sample
(f)：测量样本信号的相频函数。
[0163]
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。
[0164]
优选的，子步骤22中，峰值检波下重频变化或跳频脉冲信号功率测量结果表征中的等效平均电压因子、或者峰值检波下峰值场强修正系数表征中的等效平均电压因子
[0165]
当时
[0166][0167]
优选的，子步骤22中，脉冲单元为线性调频脉冲的重频变化或跳频脉冲信号在高斯型中频滤波器的频谱测量装置测量下的等效平均电压因子为：
[0168]
6db测量分辨率带宽下，
[0169]
当时，α
peak
＝1.064；
ꢀꢀꢀꢀ
(44)
[0170]
3db测量分辨率带宽下，
[0171]
当时，α
peak
＝1.5；
ꢀꢀꢀꢀ
(45)
[0172]brbw_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；
[0173]brbw_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；
[0174]bsgl
：重频变化或跳频脉冲信号的占有带宽；
[0175]
τ：测量样本信号的脉冲宽度。
[0176]
当然，子步骤22中，也可以采用模拟周期脉冲信号仿真获得峰值场强修正系数。
[0177]
采用带通滤波器与检波器组合的仿真模型作为频谱测量装置仿真模型，带通滤波器的带宽为测量分辨率带宽，中心频率为测量频率或零频。根据模拟周期脉冲信号生成仿真信号，输入到频谱测量装置仿真模型，获得功率测量的仿真结果，结合模拟周期脉冲仿真信号的峰值功率，按照公式(3)计算得到峰值场强修正系数。
[0178]
优选的，步骤三，计算重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强，方法如下，
[0179][0180][0181]
其中
[0182]ep
：重频变化或跳频脉冲信号辐射场的峰值场强(简称峰值场强)，单位v/m；
[0183]
ea：重频变化或跳频脉冲信号辐射场的平均值场强(简称平均值场强)，单位v/m；
[0184]
d：重频变化或跳频脉冲信号平均占空比；
[0185]
p
read
为功率读数，单位dbm；
[0186]
fa为天线系数，单位db/m。
[0187]
本发明创造公开的重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的频域测量方法，适用范围广。重频变化或跳频脉冲信号的脉冲单元可以是矩形脉冲调制信号、线性调频脉冲信号、非线性调频脉冲信号、短脉冲串信号、脉内频率编码信号或相位编码信号，无论其单一存在或者多个/种信号同时存在，或与其他未知辐射波形同时存在，均可以采用各自的测量样本信号的傅里叶变换，结合各自的波形参数值，计算得到各自对应的归一化能谱密度，进而获得各自峰值场强修正系数，即都可按照上述方法获得各自的辐射场场强。
[0188]
对于包含有多个/种重频变化或跳频脉冲信号辐射源产生的合成场的测量，测量时，可以依次按照本发明的测量方法，分次测量出每个重频变化或跳频脉冲信号辐射源产生的辐射场。也可以采用扫描方式，同时完成测量。
[0189]
采用扫描方式时，检波方式采用峰值检波或均方根值检波。驻留时间、测量分辨率带宽分别在各个信号相应选择范围的交集中选择并进行设置。迹线方式采用最大值保持。在每个辐射源的脉冲信号的频带内至少有一个频点设为测量频率，频谱测量装置的频宽覆盖所有测量频点，测量步进不大于半个测量分辨率带宽。频谱测量装置在频域扫描，读取各脉冲信号的测量频率处的功率读数，结合各自的峰值场强修正系数，计算得到合成场中每个/种脉冲辐射源辐射场的场强。因此，本发明方法适用的辐射场可以为单个辐射源产生的脉冲辐射场，也可以是包含有多个/种辐射源产生的脉冲合成场。
[0190]
测量方法的其余内容属于公知或常识，不叙述。
[0191]
本发明取得了以下有益效果：
[0192]
1.针对重频变化脉冲信号或跳频脉冲信号，相邻同频脉冲间隔变化导致难以获得
有明确物理意义的稳定测量读数的难题，本发明通过驻留时间设计避免后续脉冲对功率测量读数的影响；通过测量频率设计排除了测量现场中无关辐射源或其他被测辐射源对功率测量读数的影响；通过测量分辨率带宽设计避免前序脉冲对功率测量读数的影响。这样，辐射场信号的每个脉冲(或每组短脉冲串)在经过频谱测量装置的中频滤波器后，输出信号波形均与测量样本信号的中频滤波后信号几乎一致，实现中频输出信号稳定，无论峰值检波还是均方根值检波，测量结果仅与测量样本信号有关，从而从辐射场信号抽取或捕获了测量样本信号，再配合迹线方式，获得了有明确物理意义的稳定测量结果，解决了重频和载频变化带来的测量结果不稳定的难题，并可以适应复杂射频电磁环境测量需求。
[0193]
2、针对重频变化或跳频脉冲信号辐射场的均方根值检波测量，首次提出了归一化能谱密度，可以非常简便地获取归一化能谱密度的精确值，从而快速计算出峰值场强修正系数。
[0194]
针对重频变化或跳频脉冲信号辐射场的峰值检波测量，采用等效平均电压因子，可以方便地计算峰值检波下重频变化或跳频脉冲信号辐射场的峰值场强修正系数，或表征峰值检波下重频变化或跳频脉冲信号的功率测量结果，保证了工程实用性。
[0195]
3、采用峰值场强修正系数解决了频谱测量装置的测量分辨率带宽不够、无法直接测量重频变化或跳频脉冲信号辐射场的问题。本方法克服了该问题，能够获得干扰验证所需的辐射场发射频率、峰值场强和平均值场强，使用简捷方便。
[0196]
4、利用商业通用仪器测量接收机即可完成测量，简便可行，因此具有工程实用价值和推广应用价值。
[0197]
5、适用范围广，能对多种脉冲波形的重频变化或跳频脉冲信号辐射场进行测量，包括矩形脉冲调制信号、线性调频脉冲信号、非线性调频脉冲信号、短脉冲串信号、脉内频率编码信号、相位编码信号的重频变化或跳频脉冲信号辐射场。
[0198]
6、通过测量频率设计，排除了测量现场中无关辐射源或其他被测辐射源对功率测量读数的影响；能够在包含未知辐射源的多个/种辐射源产生的合成场中测量重频变化或跳频脉冲信号辐射场，满足复杂电磁环境测量需求。
[0199]
7、通过辐射场信号的功率计算或表达式推导、仿真，解决了辐射场信号调制特性影响。
附图说明
[0200]
图1本发明的测量步骤示意图
[0201]
图2本发明构建的模拟周期脉冲信号
[0202]
图3优选实施例二中产生的重频参差的线性调频脉冲波
[0203]
图4优选实施例二中构建的模拟周期脉冲信号
具体实施方式
[0204]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1至附图4及优选实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0205]
其中，附图2标记(1)为测量样本信号。
[0206]
本文全文包括实施例，都设置并通用了以下名称及其简称。需要说明的是，本领域的技术人员应当理解，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些名称和简称、及字母代号可以做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围内。除非特别指出，本文所有符号的单位均采用国际单位。
[0207]
测量样本信号：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fh的信号；其中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；fh为重频变化脉冲信号的固有载频，或者为脉间跳频信号或脉组跳频信号的任一跳频载频；
[0208]
辐射场信号：重频变化或跳频脉冲信号，简称辐射场信号；
[0209]
a：重频变化或跳频脉冲信号的脉冲电压振幅；
[0210]
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；
[0211]brbw
：测量分辨率带宽；
[0212]brbw_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；
[0213]brbw_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；
[0214]bsgl
：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，简称信号占有带宽；
[0215]
d：重频变化或跳频脉冲信号的平均占空比，简称平均占空比；
[0216]
ea：重频变化或跳频脉冲信号辐射场的平均值场强，简称平均值场强，单位v/m；
[0217]ep
：重频变化或跳频脉冲信号辐射场的峰值场强，简称峰值场强，单位v/m；
[0218]
δe
rbw
：分配给测量分辨率带宽的场强允许偏差，单位db，为非负值；
[0219]
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，单位db，为非负值；
[0220]
fa：天线系数，单位db/m；
[0221]
fd：衰减器和连接电缆的总衰减量，单位db；
[0222]fsample
(f)：测量样本信号的傅里叶变换；
[0223]
f：频率；
[0224]
f0：测量频率；
[0225]fh
：为重频变化脉冲信号的固有载频，或者为脉间跳频信号或脉组跳频信号的任一跳频载频；
[0226]fif
：频谱测量装置的中频频率；
[0227]
g(f)：频谱测量装置内中频滤波器的幅频函数；
[0228]kp
：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；
[0229]kpeak_p
：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，简称峰值检波下峰值场强修正系数；
[0230]krms_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，简称均方根值检波下峰值场强修正系数；
[0231]krms_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；
[0232]
l：驻留时间；
[0233]
m：整数；
[0234]
p
p
：重频变化或跳频脉冲信号的峰值功率；
[0235]
p
peak
：峰值检波下重频变化或跳频脉冲信号功率测量结果，简称峰值检波下功率测量结果；
[0236]
p
period_peak
：峰值检波下模拟周期脉冲信号功率测量结果；
[0237]
p
period_p
：模拟周期脉冲信号峰值功率；
[0238]
p
read
：测量频率处的功率读数稳定值，简称功率读数稳定值或功率读数，单位dbm；
[0239]
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，简称均方根值检波下功率测量结果；
[0240]
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；
[0241]
p
sample_p
：测量样本信号峰值功率；
[0242]
p
sample_peak
：峰值检波下测量样本信号功率测量结果；
[0243]
p
test
：重频变化或跳频脉冲信号功率测量结果，简称功率测量结果；
[0244]
t
min
：测量样本信号的时间长度，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；
[0245]
τ：测量样本信号的脉冲宽度；
[0246]
δ-1
：δ(b
rbw
)的反函数；
[0247]
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，单位db；
[0248]
θ
sample
(f)：测量样本信号的相频函数；
[0249]
η-1
：η(b
rbw
)的反函数；
[0250]
η(b
rbw
)：测量分辨率带宽引起的场强测量相对偏差函数；
[0251]
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。
[0252]
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；
[0253]
υ
lfm
(b
rbw_gs
)：脉冲单元为线性调频脉冲的重频变化或跳频脉冲信号在高斯型中频滤波器的频谱测量装置测量下的归一化能谱密度；
[0254]
υ
lfm
(b
rbw_gs_6db
)：脉冲单元为线性调频脉冲的重频变化或跳频脉冲信号在6db测量分辨率带宽的高斯型中频滤波器的频谱测量装置测量下的归一化能谱密度；
[0255]
υ
lfm
(b
rbw_gs_3db
)：脉冲单元为线性调频脉冲的重频变化或跳频脉冲信号在3db测量分辨率带宽的高斯型中频滤波器的频谱测量装置测量下的归一化能谱密度；
[0256]
sa(
·
)采样函数；
[0257]
表示卷积。
[0258]
优选实施例一
[0259]
本发明的实施步骤如图1所示。
[0260]
结合图1，可以看出本发明完整的技术方案：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，包括以下步骤：1)步骤一：确定频谱测量装置的测量参数，并测量重频变化或跳频脉冲信号，包括：定义测量样本信号，确定频谱测量装置的驻留时间l、测量分辨率带宽b
rbw
、测量频率f0；按照上述测量参数对频谱测量装置进行设置，并设置检波方式、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稳定值p
read
；2)步骤二：以测量样本信号为单元，进行周期性延拓，得到模拟周期脉冲信号，采用模拟周期脉冲信号参数表征辐射场信号峰值功率p
p
；表征功率测量结果p
test
，结合辐射场信号峰值功率p
p
，计算峰值场强修正系数k
p
；3)步骤三：根据测量频率f0处的功率读数p
read
、峰值场强修正系数，计算重频变化或跳频脉冲信号辐射场峰值场强。通过辐射场信号的平均占空比d，获得平均值场强。
[0261]
具体每一步的实施例如下：
[0262]
步骤一，确定频谱测量装置的测量参数，并进行测量，包括：
[0263]
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fh的信号设为测量样本信号；其中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；fh为重频变化脉冲信号的固有载频，或者为脉间跳频信号或脉组跳频信号的任一跳频载频。如图2中的(1)所图示的就是一个测量样本信号。
[0264]
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，其中：
[0265]
对于均方根值检波或峰值检波，驻留时间l不大于测量样本信号的时间长度，即对于重频变化脉冲信号，驻留时间l不大于脉冲最小重复周期，或者对于脉间跳频信号或脉组跳频信号，驻留时间l不大于脉冲重复周期。
[0266]
对于均方根值检波或峰值检波，测量频率设在测量样本信号占有频带内。更佳的，对于频谱幅度平坦的测量样本信号，测量频率f0设在频谱中心附近；对于频谱存在谱峰的测量样本信号，测量频率f0设在谱峰上。
[0267]
对于均方根值检波或峰值检波，根据测量样本信号确定频谱测量装置的测量分辨率带宽b
rbw
，
[0268][0269]
η-1
：η(b
rbw
)的反函数，η(b
rbw
)为
[0270][0271]
例如，当采用高斯型中频滤波器的频谱测量装置进行测量时，测量分辨率带宽引起的场强测量相对偏差函数
[0272][0273]
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；
[0274]
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。
[0275]
当测量样本信号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，结合公式(1)和公式(3)计算得到测量分辨率带宽：
[0276]
6db测量分辨率带宽为1.3/t
min
≤b
rbw_gs_6db
≤b
sgl
/2；
ꢀꢀꢀꢀ
(100)
[0277]
3db测量分辨率带宽为1/t
min
≤b
rbw_gs_3db
≤b
sgl
/2，
[0278]
这样，可以使测量分辨率带宽引起的场强测量偏差不大于0.5db。
[0279]
子步骤12中，对于峰值检波，选择的测量分辨率带宽b
rbw
还满足测量样本信号各频率分量相位差引起的场强测量偏差在允许范围内，即
[0280][0281]
δ-1
是δ(b
rbw
)的反函数，δ(b
rbw
)为
[0282][0283]
在具体测试中，波形和频谱测量装置事先已经明确，因此f
sample
(f)、θ
sample
(f)和g(f)函数表达式已知，f
if
已知，t
min
、f0由子步骤11设定，因此δ的取值将由b
rbw
决定。
[0284]
子步骤13，获取功率读数，方法如下：
[0285]
连接天线、测量接收机或其他频谱测量装置，按照上述参数设置频谱测量装置驻留时间、测量频率、测量分辨率带宽；检波方式设为峰值检波或均方根值检波的一种；迹线方式均设为最大值保持；对重频变化或跳频脉冲信号进行测量，捕获测量样本信号，读取测量频率处稳定的功率读数稳定值，即为相应检波方式下的功率测量结果。
[0286]
这样就完成了步骤一的内容，以下具体阐述步骤二的实施过程。
[0287]
步骤二，计算峰值场强修正系数：
[0288]
子步骤21，构建模拟周期脉冲信号，方法如下：
[0289]
以子步骤11定义的测量样本信号为单元，进行周期性延拓，建立模拟周期脉冲信号，如图2所示，图2中的(1)为一个测量样本信号。
[0290]
较佳的方式，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，建立模拟周期脉冲信号。
[0291]
子步骤21中，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p
p
。
[0292]
子步骤22中，采用测量样本信号参数表征均方根值检波下功率测量结果p
rms
：
[0293]
[0294]
子步骤22中，在公式(6)基础上，均方根值检波下功率测量结果也可以采用归一化能谱密度和测量样本信号参数来表征：
[0295]
p
rms
＝2υ(b
rbw
)b
rbw
|f
sample
(f0)|2/l。
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0296]
具体地，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，均方根值检波下功率测量结果p
rms_lfm
表征为
[0297]
p
rms_lfm
＝a2υ
lfm
(b
rbw
)b
rbw
τ/(2b
sgl
l)。
[0298]
子步骤22中，峰值检波下功率测量结果采用等效平均电压因子和测量样本信号参数来表征，
[0299]
当时
[0300][0301]
上述步骤分别对功率测量结果p
rms
、p
peak
、辐射场信号峰值功率p
p
完成了表征，这样就具备了计算峰值场强修正系数的条件。
[0302]
子步骤22中，根据功率测量结果p
test
表征，结合重频变化或跳频脉冲信号峰值功率p
p
，计算峰值场强修正系数k
p
，
[0303][0304]
功率测量结果p
test
：根据检波方式设置的不同，表征为均方根值检波下功率测量结果p
rms
或峰值检波下功率测量结果p
peak
的表征的一种；峰值场强修正系数k
p
，为均方根值检波下峰值场强修正系数k
rms_p
或峰值检波下峰值场强修正系数k
peak_p
，分别与p
test
为p
rms
或p
peak
相对应。
[0305]
进一步的，子步骤22中，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
表征如下，
[0306][0307]
具体地，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，均方根值检波下峰值场强修正系数表征为
[0308][0309]
子步骤22中，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表征中的归一化能谱密度υ(b
rbw
)、或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中的归一化能谱密度υ(b
rbw
)，采用测量样本信号参数计算：
[0310][0311]
例如，脉冲单元为线性调频脉冲的重频变化或跳频脉冲信号被高斯型中频滤波器
的频谱测量装置测量时，归一化能谱密度
[0312]
当b
rbw
≤b
sgl
/2时，
[0313]
其中，脉冲单元为线性调频脉冲的重频变化或跳频脉冲信号被高斯型中频滤波器的频谱测量装置测量时，6db测量分辨率带宽下的归一化能谱密度：
[0314]
当b
rbw_gs_6db
l＜0.1且1.3/t
min
≤b
rbw_gs_6db
≤b
sgl
/2时，
[0315]
υ
lfm
(b
rbw_gs_6db
)＝1.132b
rbw_gs_6db
l；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(15)
[0316]
或，当0.1≤b
rbw_gs_6db
l≤0.9082且1.3/t
min
≤b
rbw_gs_6db
≤b
sgl
/2时，
[0317]
υ
lfm
(b
rbw_gs_6db
)＝-0.590(b
rbw_gs_6db
l)2+1.300b
rbw_gs_6db
l-0.015；
ꢀꢀꢀ
(16)
[0318]
或，当0.9082＜b
rbw_gs_6db
l≤1.507且1.3/t
min
≤b
rbw_gs_6db
≤b
sgl
/2时，
[0319]
υ
lfm
(b
rbw_gs_6db
)＝-0.185(b
rbw_gs_6db
l)2+0.550b
rbw_gs_6db
l+0.335；
ꢀꢀꢀ
(17)
[0320]
或，当b
rbw_gs_6db
l＞1.507且1.3/t
min
≤b
rbw_gs_6db
≤b
sgl
/2时，
[0321]
υ
lfm
(b
rbw_gs_6db
)＝0.75；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(18)
[0322]
其中优选范围为：当b
rbw_gs_6db
l＞1.507且
[0323]
1.7/t
min
≤b
rbw_gs_6db
≤b
sgl
/3时，υ
lfm
(b
rbw_gs_6db
)＝0.75。
[0324]
例如，脉冲单元为线性调频脉冲的重频变化或跳频脉冲信号被高斯型中频滤波器的频谱测量装置测量时，3db测量分辨率带宽下的归一化能谱密度：
[0325]
当b
rbw_gs_3db
l＜0.1且1/t
min
≤b
rbw_gs_3db
≤b
sgl
/2时，
[0326]
υ
lfm
(b
rbw_gs_3db
)＝2.250b
rbw_gs_3db
l；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(19)
[0327]
或，当0.1≤b
rbw_gs_3db
l≤0.7086且1/t
min
≤b
rbw_gs_3db
≤b
sgl
/2时，
[0328]
υ
lfm
(b
rbw_gs_3db
)＝-1.651(b
rbw_gs_3db
l)2+2.596b
rbw_gs_3db
l-0.021；
[0329]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(20)
[0330]
或，当0.7086＜b
rbw_gs_3db
l≤1.2076且1/t
min
≤b
rbw_gs_3db
≤b
sgl
/2时，
[0331]
υ
lfm
(b
rbw_gs_3db
)＝-0.330(b
rbw_gs_3db
l)2+0.755b
rbw_gs_3db
l+0.628；
ꢀꢀꢀ
(21)
[0332]
或，当b
rbw_gs_3db
l＞1.2076且1/t
min
≤b
rbw_gs_3db
≤b
sgl
/2时，
[0333]
υ
lfm
(b
rbw_gs_3db
)＝1.064；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(22)
[0334]
其中优选范围为：当b
rbw_gs_3db
l＞1.2076且1.5/t
min
≤b
rbw_gs_3db
≤b
sgl
/3时，υ
lfm
(b
rbw_gs_3db
)＝1.064。
[0335]
这样，就完成了均方根值检波下峰值场强修正系数的公式推导或理论计算。
[0336]
子步骤22中，采用等效平均电压因子和测量样本信号参数表征峰值检波下峰值场强修正系数，
[0337]
当时
[0338][0339]
子步骤22中，峰值检波下重频变化或跳频脉冲信号功率测量结果表征中的等效平均电压因子、或者峰值场强修正系数表征中的等效平均电压因子α
peak
[0340]
当时
[0341][0342]
具体的，子步骤22中，脉冲单元为线性调频脉冲的重频变化或跳频脉冲信号，在高斯型中频滤波器的频谱测量装置测量下的等效平均电压因子为：
[0343]
6db测量分辨率带宽下，
[0344]
当时，α
peak
＝1.064；
ꢀꢀꢀ
(43)
[0345]
3db测量分辨率带宽下，
[0346]
当时，α
peak
＝1.5；
ꢀꢀꢀ
(44)
[0347]
这样，就完成了峰值场强修正系数的公式推导或理论计算。
[0348]
当然，子步骤22中，也可以采用模拟周期脉冲信号仿真获得峰值场强修正系数k
p
。
[0349]
采用带通滤波器与检波器组合的仿真模型作为频谱测量装置仿真模型，带通滤波器的带宽为测量分辨率带宽，中心频率为测量频率或零频。根据模拟周期脉冲信号生成仿真信号，输入到频谱测量装置仿真模型，获得功率测量的仿真结果，结合模拟周期脉冲仿真信号的峰值功率，按照公式(10)计算得到峰值场强修正系数。
[0350]
步骤三，计算重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强，方法如下
[0351][0352][0353]
本发明创造公开的重频变化或跳频脉冲信号辐射场场强的频域测量方法，适用范围广。辐射场信号的脉冲单元可以是矩形脉冲调制信号、线性调频脉冲信号、非线性调频脉冲信号、短脉冲串信号、脉内频率编码信号或相位编码信号，无论其单一存在或者多个/种信号同时存在，或与其他未知辐射波形同时存在，均可以采用各自的测量样本信号的傅里叶变换，结合各自的波形参数值，计算得到各自对应的归一化能谱密度，进而获得各自峰值场强修正系数，即都可按照上述方法获得各自的辐射场场强。
[0354]
对于包含有多个/种重频变化或跳频脉冲信号辐射源产生的合成场的测量，测量时，可以依次按照本发明的测量方法，分次进行测量。也可以采用扫描方式，同时完成测量。
[0355]
采用扫描方式时，检波方式采用峰值检波或均方根值检波。驻留时间、测量分辨率带宽分别在各类信号相应选择范围的交集中选择并进行设置。迹线方式采用最大值保持。在每个辐射源的脉冲信号的频带内至少有一个频点设为测量频率，频谱测量装置的频宽覆盖所有测量频点，测量步进不大于半个测量分辨率带宽。频谱测量装置在频域扫描，读取各脉冲信号的测量频率处的功率读数，结合各自的峰值场强修正系数，计算得到合成场中每个/种脉冲辐射源辐射场的场强。因此，本发明方法适用的辐射场可以为单个辐射源产生的脉冲辐射场，也可以是包含有多个/种辐射源产生的脉冲合成场。
[0356]
优选实施例二
[0357]
在实验室产生重频参差的线性调频脉冲信号辐射场进行演示和测量验证。脉冲宽度0.2ms，有2个脉冲重复周期，分别为2ms和20ms，见图3，因此脉冲最小重复周期2ms。信号占有带宽2mhz。载频500mhz。
[0358]
未调制时对正弦信号的连续波进行测量，测量接收机功率读数为-30dbm，结合总衰减量40db、天线系数24db/m，计算得峰值场强标称值e
p
＝10
(-30-13+24+40)/20
＝11.22v/m。
[0359]
步骤一，确定频谱测量装置的测量参数，并进行测量，包括：
[0360]
子步骤11：定义测量样本信号：将该被测重频参差的线性调频脉冲信号中单个线性调频脉冲、时间长度为2ms、载频500mhz的信号设为测量样本信号。
[0361]
子步骤12：确定频谱测量装置的驻留时间、测量频率、测量分辨率带宽。
[0362]
测量样本信号时间长度为2ms，据此选择的驻留时间设置见表1，测量频率设为谱峰500mhz。
[0363]
采用6db测量分辨率带宽的高斯型中频滤波器的测量接收机进行测量。6db测量分辨率带宽引起的场强允许偏差为0.5db，那么由优选实施例一公式(100)获得均方根值检波下6db测量分辨率带宽不小于650hz，不大于1mhz；峰值检波下测量样本信号各频率分量相位差引起的场强允许偏差为0.5db，由优选实施例一公式(4)、公式(5)，6db测量分辨率带宽还不大于87khz，因此峰值检波下6db测量分辨率带宽不小于650hz，且不大于87khz。因此，本实施例中，均方根值检波和峰值检波下6db测量分辨率带宽选择分别见表1和表3。
[0364]
子步骤13：连接天线、测量接收机，按照上述参数设置测量接收机的驻留时间、测量频率、测量分辨率带宽；在峰值检波、均方根值两种检波方式下均进行了验证，检波方式依次设为峰值检波或均方根值检波；迹线方式均设为最大值保持；对重频变化的线性调频脉冲信号进行测量，捕获测量样本信号，读取测量频率处稳定的功率读数，见表2和表3。
[0365]
步骤二，计算峰值场强修正系数：
[0366]
子步骤21，构建模拟周期脉冲信号。
[0367]
以脉冲电压振幅为1v、脉冲宽度0.2ms、脉冲重复周期2ms、载频500mhz、信号占有带宽2mhz的单位电压线性调频测量样本信号为单元构建的模拟周期脉冲信号见图4。
[0368]
子步骤22中，脉冲单元为线性调频脉冲信号的重频变化脉冲信号，测量频率设于频谱中心500mhz。计算均方根值检波下的υ
lfm
(b
rbw
)，其在优选实施例一中采用的计算公式及结果见表1。
[0369]
将均方根值检波下参数设置值及υ
lfm
(b
rbw
)代入优选实施例一的公式(12)或下式，获得均方根值检波下峰值场强修正系数，见表2。均方根值检波下峰值场强修正系数采用归一化能谱密度表征，
[0370][0371]
表1均方根值下υ
lfm
(b
rbw
)计算过程及结果
[0372][0373]
峰值检波下，直接采用优选实施例一的公式(43)，计算获得α
peak
，再按照优选实施例一的公式(35)，计算获得峰值检波下峰值场强修正系数，见表3。
[0374]
步骤三，计算辐射场场强；
[0375]
将均方根值检波下峰值场强修正系数、功率读数代入优选实施例一的公式(45)，获得均方根值检波下峰值场强测量结果，其与标称值的偏差见表2。可见，峰值场强测量结果与标称值吻合一致，测量方法正确可行。
[0376]
将峰值检波下峰值场强修正系数、功率读数代入优选实施例一的公式(45)，获得峰值检波下峰值场强测量结果，其与标称值的偏差见表3。可见，峰值场强测量结果与标称值吻合一致，测量方法正确可行。
[0377]
平均值场强由峰值场强和平均占空比计算得到，略。
[0378]
表2优选实施例二中均方根值检波下峰值场强测量结果及其与标称值比较
[0379][0380]
表3优选实施例二中峰值检波下峰值场强测量结果及其与标称值比较
[0381][0382][0383]
优选实施例三
[0384]
现对含有多个/种重频变化或跳频脉冲信号波形的合成辐射场，说明如何应用本发明试验方法进行测量。假设被测辐射场的信号含有两个重频参差脉冲波形信号。第一个重频参差脉冲信号的脉冲单元为矩形脉冲调制波形，脉宽为0.05ms，载频(即谱峰频率)为1ghz，有2个脉冲重复周期，分别为15ms和20ms；第二个重频参差脉冲信号的脉冲单元为线性调频脉冲波形，脉宽为0.1ms，载频为500mhz，有3个脉冲重复周期，分别为6ms、10ms、30ms，信号占有带宽1mhz。
[0385]
测量时，可以依次按照本发明的测量方法，分两次对该辐射合成场进行测量。
[0386]
测量脉冲单元为矩形脉冲调制波形的重频参差脉冲信号辐射场时，测量样本信号为含有被测矩形脉冲调制信号中的单个矩形脉冲、时间长度为15ms、载频为1ghz的信号。由此，测量频率设为1ghz，6db测量分辨率带宽引起的场强允许偏差为0.5db，那么由优选实施
例一公式(100)获得均方根值检波下6db测量分辨率带宽不小于87hz，且不小于10khz；由优选实施例一公式(4)获得峰值检波下6db测量分辨率带宽不小于87hz，且不大于40khz，此时测量样本信号的频率分量相位差不会引起场强测量偏差。驻留时间不大于15ms。检波方式采用峰值检波或均方根值检波。迹线方式采用最大值保持。连接天线、设置频谱测量装置，测量获得功率读数。按照优选实施例一一步步计算峰值场强修正系数，结合功率读数，计算获得第一个辐射波形的辐射场场强。
[0387]
测量脉冲单元为线性调频脉冲波形的重频参差脉冲信号辐射场时，测量样本信号为含有被测线性调频脉冲信号中的单个线性调频脉冲、时间长度为6ms、载频为500mhz的信号。由此，测量频率设为500mhz。均方根值检波根据优选实施例一公式(100)，6db测量分辨率带宽不小于217hz(1.3/6ms≈217hz)，且不大于1mhz；峰值检波时6db测量分辨率带宽不小于217hz，且不大于63khz(假设频率分量相位差的场强允许偏差为0.5db)。驻留时间不大于6ms。检波方式采用峰值检波或均方根值检波。迹线方式采用最大值保持。连接天线、设置频谱测量装置，测量获得功率读数。按照优选实施例一一步步计算峰值场强修正系数，其中均方根值检波时采用信号参数和测量参数按照优选实施例一公式(15)至公式(18)计算归一化能谱密度，进而按照优选实施例一公式(13)获得峰值场强修正系数。结合功率读数，计算获得第二个辐射波形的辐射场场强。
[0388]
也可以采用扫描方式，同时完成测量。
[0389]
采用扫描方式时，驻留时间取两个波形辐射场测量的驻留时间选择范围的交集，即不大于6ms，例如5ms。测量分辨率带宽取两个波形辐射场测量的测量分辨率带宽选择范围的交集，假设6db测量分辨率带宽引起的场强允许偏差为0.5db，那么均方根值检波时，6db测量分辨率带宽不小于217hz，且不大于10khz；峰值检波时6db测量分辨率带宽不小于217hz，且不大于40khz(根据公式b
rbw
≤δ-1
(-δe
phs
)，测量矩形脉冲调制波形的6db测量分辨率带宽不大于40khz，可确保频率分量相位差不引起场强测量偏差，实施比较方便；对于线性调频脉冲波形，频率分量相位差的场强允许偏差为0.5db，计算获得6db测量分辨率带宽应不大于63khz；交集为不大于40khz)，例如可以选择1khz。
[0390]
矩形脉冲调制波形的测量频率设为1ghz，线性调频脉冲波形的测量频率设为500mhz，频谱测量装置的频宽覆盖500mhz～1ghz，测量步进不大于半个测量分辨率带宽，以确保测量频率处得到测量。
[0391]
检波方式采用峰值检波或均方根值检波，迹线方式设为最大值保持。频谱测量装置在频域扫描，扫描后读取500mhz和1ghz处的功率读数稳定值；分别按照优选实施例一或优选实施例二的方法计算得到峰值场强修正系数，结合功率读数，计算获得两个辐射波形的重频参差辐射场场强。
[0392]
需要说明的是，本发明权利要求书、说明书、全文出现的专业术语、名称以及简称，本领域的技术人员应当理解，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些名称和简称、及字母代号可以做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围内。
[0393]
可以看出，本发明创造取得了以下有益效果：
[0394]
针对重频变化脉冲信号或跳频脉冲信号，相邻同频脉冲间隔变化导致难以获得有明确物理意义的稳定测量读数的难题，本发明通过驻留时间设计避免后续脉冲对功率测量
读数的影响；通过测量频率设计排除了测量现场中无关辐射源或其他被测辐射源对功率测量读数的影响；通过测量分辨率带宽设计避免前序脉冲对功率测量读数的影响。这样，辐射场信号的每个脉冲(或每组短脉冲串)在经过频谱测量装置的中频滤波器后，输出信号波形均与测量样本信号的中频滤波后信号几乎一致，实现中频输出信号稳定，无论峰值检波还是均方根值检波，测量结果仅与测量样本信号有关，从而从辐射场信号抽取或捕获了测量样本信号，再配合迹线方式，获得了有明确物理意义的稳定测量结果，解决了重频和载频变化带来的测量结果不稳定的难题，并可以适应复杂射频电磁环境测量需求。
[0395]
2、针对重频变化或跳频脉冲信号辐射场的均方根值检波测量，首次提出了归一化能谱密度，可以非常简便地获取归一化能谱密度的精确值，从而快速计算出峰值场强修正系数。
[0396]
针对重频变化或跳频脉冲信号辐射场的峰值检波测量，采用等效平均电压因子，可以方便地计算峰值检波下重频变化或跳频脉冲信号辐射场的峰值场强修正系数，或表征峰值检波下重频变化或跳频脉冲信号的功率测量结果，保证了工程实用性。
[0397]
3、采用峰值场强修正系数解决了频谱测量装置的测量分辨率带宽不够、无法直接测量重频变化或跳频脉冲信号辐射场的问题。本方法克服了该问题，能够获得干扰验证所需的辐射场发射频率、峰值场强和平均值场强，使用简捷方便。
[0398]
4、利用商业通用仪器测量接收机即可完成测量，简便可行，因此具有工程实用价值和推广应用价值。
[0399]
5、适用范围广，能对多种脉冲波形的重频变化或跳频脉冲信号辐射场进行测量，包括矩形脉冲调制信号、线性调频脉冲信号、非线性调频脉冲信号、短脉冲串信号、脉内频率编码信号、相位编码信号的重频变化或跳频脉冲信号辐射场。
[0400]
6、通过测量频率设计，排除了测量现场中无关辐射源或其他被测辐射源对功率测量读数的影响；能够在包含未知辐射源的多个/种辐射源产生的合成场中测量重频变化或跳频脉冲信号辐射场，满足复杂电磁环境测量需求。
[0401]
7、通过辐射场信号的功率计算或表达式推导或仿真，解决了辐射场信号调制特性影响。
[0402]
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围内。