一种电光集成的瞬态电场时域测试装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电磁场测试技术领域，涉及一种电光集成的瞬态电场时域测试装置。
【背景技术】
[0002]瞬态电场时域测试技术是电磁脉冲攻防领域研究的热点和难点问题，特别是随着电磁兼容与防护技术研究的不断深入，需要测试的瞬态电场信号上升时间越来越短、频谱范围越来越宽。传统的频域测试系统(如双锥天线、对数周期天线等)以及在此基础上发展起来的宽带时域测试系统(如加载振子天线、TEM喇叭天线等)由于测试带宽较窄或使用频段较高，在瞬态电场的时域测试中存在较大失真，且现有测试系统存在所使用的接收天线尺寸太大，不利于在屏蔽腔体等小空间内进行瞬态电场测试；以及所使用的信号传输线缆多为同轴电缆，容易受到高功率、强瞬态电场的干扰等不足。此外，D-Dot类型瞬态电场测试系统虽然也在瞬态电场时域测试中得到了广泛应用，但其输出信号是被测瞬态电场信号的微分，无法直接反映原始瞬态电场的时域特征，往往还需要通过设计额外的积分电路或通过数字信号处理方式来恢复被测瞬态电场时域波形。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种体积小、抗干扰能力强、测量范围可调的电光集成的瞬态电场时域测试装置。
[0004]为解决上述技术问题所采用的技术方案是一种电光集成的瞬态电场时域测试装置，包括瞬态电场采集单元、电光转换单元、光电转换单元、光功率显示单元和数据采集及记录单元;
[0005]所述瞬态电场采集单元的输出端接所述电光转换单元的相应输入端；所述电光转换单元的光信号输出端通过光纤接所述光电转换单元的光信号输入端；所述光电转换单元的光功率输出端通过光纤接所述电光转换单元光功率输入端；所述光功率显示单元和数据采集及记录单元的输入端分别接所述光电转换单元的相应输出端；所述光电转换单元的电源输入端接220V交流电源。
[0006]进一步的，所述测试装置还包括第一金属壳体T1和第二金属壳体T2 ;所述第二金属壳体T2设有散热孔；所述电光转换单元封闭在所述第一金属壳体T1内；所述光电转换单元封装在所述第二金属壳体T2内；所述光功率显示单元设置在所述第二金属壳体内T2外表面上。
[0007]所述瞬态电场采集单元包括电小极子接收天线E1~E2和脉冲衰减器U1~U2 ;所述电光转换单元包括运算放大模块U3、光伏电池模块U4、升压稳压模块U5、恒流源模块U6、电光转换模块U7、隔直电容C和电阻R1 ;
[0008]所述电小极子接收天线E1的输出端接所述脉冲衰减器U1的输入端；所述电小极子接收天线E2的输出端接所述脉冲衰减器U2的输入端；所述脉冲衰减器U1的输出端接所述运算放大模块U3的第一同相输入端；所述脉冲衰减器U2的输出端接所述运算放大模块U3的第二同相输入端；所述运算放大模块U3的输出端依次经所述隔直电容C和电阻R1接所述电光转换模块U7相应输入端；所述光伏电池模块U4的输出端接所述升压稳压模块U5的输入端；所述运算放大模块U3和恒流源模块U6的电源端分别接所述升压稳压模块U5的相应输出端；所述电光转换模块U7的电流输入端接所述恒流源模块U6的输出端。
[0009]所述光电转换单元包括光电转换模块U8、跨阻放大模块U9、降压稳压模块U10、大功率激光源U11、匹配电阻R2和取样电阻R3 ;所述光功率显示单元包括数码显示管U12 ;
[0010]所述光电转换模块U8的输入端接所述电光转换模块U7的输出端02 ;所述光电转换模块U8的输出端接所述跨阻放大模块U9的同相输入端；所述跨阻放大模块U9的输出端经所述电阻R2接所述数据采集及记录单元的输入端04 ;所述降压稳压模块U10和大功率激光源U11的输入端分别接220V交流电源的输出端03 ;所述大功率激光源U11的输出端01接所述光伏电池模块U4的输入端；所述跨阻放大模块U9的电源端接所述降压稳压模块U10输入端；所述光电转换模块U8的电源端经所述电阻R3接所述降压稳压模块U10的输出端；所述数码显示管U12并联在所述电阻R3两端。
[0011]所述电小极子接收天线E1~E2均为具有高电导率的金属圆柱天线；金属圆柱天线的高度小于5cm，直径小于5mm。
[0012]所述运算放大模块U3是由3个具有高阻输入的运算放大器ADA4857-1芯片及其外围电路构成。
[0013]所述数据采集及记录单元是型号为UZTDS2022B的数字存储示波器。
[0014]所述脉冲衰减器U1~U2的型号均为PSPL5510 ;所述光伏电池模块U4的型号为PPC-6E ;所述升压稳压模块U5的型号为MAX8614 ;所述恒流源模块U6的型号为ADN2830 ；所述电光转换模块U7的型号为JZDFB15P ;所述光电转换模块U8的型号为JZPIPFCPC2A ;所述跨阻放大模块U9的型号为0PA847 ;所述降压稳压模块U10的型号为FAWOT05 ;所述大功率激光源U11的型号为SPL2F81-2S ;所述数码显示管U12的型号为H0E-LEDRS485V5LB。
[0015]本实用新型的有益效果是:相比现有瞬态电场时域测试系统，通过在接收天线和高阻运算放大模块之间增加脉冲衰减器，不仅可以方便调整测试系统对瞬态电场的测量范围，而且在不同的测量范围内可以确保测试系统均具有一致性较好的频率响应特性；利用高阻运算放大模块可以消除接收天线对被测瞬态电场信号的微分效应，实现有源积分功能，使其输出信号能够直接反映被测瞬态电场的时域特征；通过激光供电可以有效增加电场测试探头的持续工作时间，并大幅减小电场测试探头的体积，从而降低其对被测瞬态电场的扰动效应。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型原理框图。
[0017]图2为瞬态电场采集单元及电光转换单元电路原理图。
[0018]图3为光电转换单元及光功率显示单元电路原理图。
【具体实施方式】
[0019]由图1-3所示的实施例可知，它包括瞬态电场采集单元、电光转换单元、光电转换单元、光功率显示单元和数据采集及记录单元；
[0020]所述瞬态电场采集单元的输出端接所述电光转换单元的相应输入端；所述电光转换单元的光信号输出端通过光纤接所述光电转换单元的光信号输入端；所述光电转换单元的光功率输出端通过光纤接所述电光转换单元光功率输入端；所述光功率显示单元和数据采集及记录单元的输入端分别接所述光电转换单元的相应输出端；所述光电转换单元的电源输入端接220V交流电源。
[0021]进一步的，所述测试装置还包括第一金属壳体T1和第二金属壳体T2 ;所述第二金属壳体T2设有散热孔；所述电光转换单元封闭在所述第一金属壳体T1内；所述光电转换单元封装在所述第二金属壳体T2内；所述光功率显示单元设置在所述第二金属壳体内T2外表面上。
[0022]所述瞬态电场采集单元包括电小极子接收天线E1~E2和脉冲衰减器U1~U2 ;所述电光转换单元包括运算放大模块U3、光伏电池模块U4、升压稳压模块U5、恒流源模块U6、电光转换模块U7、隔直电容C和电阻R1 ;
[0023]所述电小极子接收天线E1的输出端接所述脉冲衰减器U1的输入端；所述电小极子接收天线E2的输出端接所述脉冲衰减器U2的输入端；所述脉冲衰减器U1的输出端接所述运算放大模块U3的第一同相输入端；所述脉冲衰减器U2的输出端接所述运算放大模块U3的第二同相输入端；所述运算放大模块U3的输出端依次经所述隔直电容C和电阻R1接所述电光转换模块U7相应输入端；所述光伏电池模块U4的输出端接所述升压稳压模块U5的输入端；所述运算放大模块U3和恒流源模块U6的电源端分别接所述升压稳压模块U5的相应输出端；所述电光转换模块U7的电流输入端接所述恒流源模块U6的输出端。
[0024]所述光电转换单元包括光电转换模块U8、跨阻放大模块U9、降压稳压模块U10、大功率激光源U11、匹配电阻R2和取样电阻R3 ;所述光功率显示单元包括数码显示管U12 ;
[0025]所述光电转换模块U8的输入端接所述电光转换模块U7的输出端02 ;所述光电转换模块U8的输出端接所述跨阻放大模块U9的同相输入端；所述跨阻放大模块U9的输出端经所述电阻R2接所述数据采集及记录单元的输入端04 ;所述降压稳压模块U10和大功率激光源U11的输入端分别接220V交流电源的输出端03 ;所述大功率激光源U11的输出端01接所述光伏电池模块U4的输入端；所述跨阻放大模块U9的电源端接所述降压稳压模块U10输入端；所述光电转换模块U8的电源端经所述电阻R3接所述降压稳压模块U10的输出端；所述数码显示管U12并联在所述电阻R3两端。
[0026]所述电小极子接收天线E1~E2均为具有高电导率的金属圆柱天线；金属圆柱天线的高度小于5cm，直径小于5mm。
[0027]所述运算放大模块U3是由3个具有高阻输入的运算放大器ADA4857-1芯片及其外围电路构成。
[0028]所述数据采集及记录单元是型号为UZTDS2022B的数字存储示波器。
[0029]所述脉冲衰减器U1~U2的型号均为PSPL5510 ;所述光伏电池模块U4的型号为PPC-6E ;所述升压稳压模块U5的型号为MAX8614 ;所述恒流源模块U6的型号为ADN2830 ；所述电光转换模块U7的型号为JZDFB15P ;所述光电转换模块U8的型号为JZPIPFCPC2A ;所述跨阻放大模块U9的型号为0PA847 ;所述降压稳压模块U10的型号为FAWOT05 ;所述大功率激光源U11的型号为SPL2F81-2S ;所述数码显示管U12的型号为H0E-LEDRS485V5LB。
[0030]电小偶极子接收天线用来接收被测瞬态电场，实现场-电转换，将被测电场信号转换为电压信号，并通过脉冲衰减器将其输送至高阻输入差分运算放大模块；脉冲衰减器用来控制进入高阻输入差分运算放大模块的电压信号幅值，通过设置不同的衰减值，可以调整测试系统的测量范围，使其在弱场和强场测试环境下均可以正常工作；高阻输入差分运算放大模块由具有高阻输入的3个高速运算放大器及其外围电路组合构成，该模块通过提供高阻差分输入和低噪声放大，可以有效消除接收天线对被测瞬态电场信号的微分效应，实现有源积分