一种X波段大动态高功率微波辐射环境分布参数测量装置的制作方法

一种x波段大动态高功率微波辐射环境分布参数测量装置
技术领域
1.本发明属于高功率微波测量技术领域，具体涉及一种x波段大动态高功率微波辐射环境分布参数测量装置。


背景技术：

2.高功率微波对人员和电磁敏感设备均有不同程度的影响，在高功率微波辐射系统周围近场区域开展辐射环境分布参数测量可为周围人员和设备电磁安全分析提供数据支撑，对高功率微波系统的电磁安全性评估具有重要意义。
3.辐射系统对外辐射高功率微波时，其在周围近场区域形成的辐射场分布复杂、辐射场强度起伏大，完整获取不同高度、不同距离上的辐射场分布难度大。当前，高功率微波辐射场测量采用的测量装置主要由天线、功率衰减环节、检波以及数据采集与处理环节等组成。待测高功率微波信号经天线耦合进入测量装置后通过耦合器或衰减器衰减为低功率，然后经检波器检波、数据采集及处理后得到微波功率，进而得到测点的辐射场功率密度。
4.然而，由于高功率微波辐射系统周围辐射环境分布参数测量的特殊应用场景使得其测量有别于常规辐射场测量，主要表现在以下几个方面：
5.(1)辐射系统周围环境复杂，其在近场区域形成的辐射场波动剧烈、不同位置辐射场强弱差异较大，测点位置的辐射场功率密度难以预估，测量装置正常捕获信号难度大(容易出现不触发或超量程)；
6.(2)辐射系统发射天线口径大，其前向、侧向及后向辐射场强度差异大(数十db 以上)，由于测量装置动态不够，难以一次扫描完成不同区域的辐射场分布参数测量，影响测试工作效率；
7.(3)辐射系统近场大部分区域辐射场强高，对测量装置抗强电磁脉冲干扰能力要求高，需针对性开展电磁防护加固设计，提高系统电磁防护水平。


技术实现要素：

8.本发明提供一种x波段大动态高功率微波辐射场分布参数测量方法及装置，解决强度变化数十db以上的辐射场信号捕获不易、一次扫描难以完成不同区域辐射场分布参数测量以及系统环境适应性的技术问题。
9.为达到上述目的，解决上述技术问题本发明提供的技术方案如下：
10.一种x波段大动态高功率微波辐射场分布参数测量装置，包括接收天线、功率调节模块、检波器、数据采集卡、状态控制与监测模块、数据传输模块、供电模块、屏蔽机箱、控制终端；
11.接收天线用于接收待测高功率微波辐射系统辐射的脉冲信号；
12.耦合式衰减器用于将接收天线捕获的高功率微波脉冲信号进行初级衰减至后端器件可承受的功率水平；
13.功率调节模块用于将高功率微波脉冲信号的功率进行调节至检波器适宜测试范围内；
14.检波器采用快响应对数检波视频放大器，用于获取待测高功率微波脉冲信号包络，采用快响应对数检波视频放大器对高功率微波窄脉冲信号进行检波，实现测量装置的超大瞬时动态范围，能对幅度剧烈波动的信号进行有效采集；
15.数据采集卡用于将检波后的模拟信号转换为数字信号；
16.状态控制与监测模块用于实现功率调节模块远程控制、检波器偏压和关键节点电压电流及温度信息监测；
17.数据传输模块用于测量数据、控制指令、状态监测数据的传输，与控制终端间通过光纤连接，避免干扰；
18.屏蔽机箱用于装置集成与保护；
19.供电模块用于系统内部各模块供电；
20.控制终端用于控制指令发送、测量数据与状态数据显示。
21.进一步的，接收天线为x波段角锥喇叭天线或波导开槽圆极化天线。
22.进一步的，供电模块采用锂离子聚合物电池组；
23.本发明的相对于现有技术的有效收益如下：
24.1、本发明采用快响应对数检波视频放大器对待测信号进行检波，并利用功率调节模块拓展测量装置动态范围，实现测量装置的超大动态，能够完成幅度剧烈波动的辐射场功率密度测量，满足不同区域、不同辐射水平的辐射环境分布参数测量需求。
25.2、本发明尺寸小、功耗低、稳定性高，提高了装置的环境适应性。
26.3、本发明适用于x波段高功率微波辐射系统周围环境分布参数的测量，可有效获取高功率微波辐射系统周围近场区域不同位置的辐射场功率密度和脉冲波形特征等关键参数，该系统的设计方法亦可推广至其他频段，具备可观的应用前景。
附图说明
27.图1为x波段大动态高功率微波辐射场分布参数测量装置原理框图。
28.图2为状态控制与监测模块原理框图。
29.图3为基于usb光纤互传系统的数据传输模块原理框图。
具体实施方式
30.下面结合附图对本发明的实现过程进行详细的解释和说明。
31.本发明针对高功率微波辐射系统近场辐射环境分布参数测量需求，设计了一套由接收天线、功率调节模块、检波器、数据采集卡、控制与状态监测模块、数据通信模块、供电模块、屏蔽机箱以及控制终端等组成的x波段大动态高功率微波辐射环境分布参数测量装置，如图1所示，解决该应用场景中辐射场强度变化高达数十db以上时辐射场信号捕获不易、一次扫描难以完成不同区域辐射场分布参数测量以及系统环境适应性等问题，从而达到实现辐射场测量工作顺利开展、获取测量数据快速、准确及可信的目的。
32.接收天线，用于接收待测高功率微波辐射系统辐射的脉冲信号，可根据需求选择x 波段角锥喇叭天线或波导开槽圆极化天线；
33.耦合式衰减器，用于将接收天线捕获的高功率微波脉冲信号进行初级衰减至后端器件可承受的功率水平；
34.功率调节模块，用于将高功率微波脉冲信号的功率进行调节至检波器适宜测试范围内；本发明利用功率调节模块扩展测量装置动态范围，解决辐射系统前向、测向及后向辐射场强度差异巨大、测量装置动态不够，难以一次扫描完成不同区域辐射场分布参数测量的问题，提高测试工作效率。采用功率调节模块可根据当前测量信号强弱来远程调节进入检波环节的信号功率，实现高功率微波辐射系统在不同位置处大梯度变化情况下辐射场功率密度的逐一测量，提高测量装置的普适性，满足不同区域、不同辐射水平的辐射环境分布参数测量需求。
35.检波器采用快响应对数检波视频放大器获取待测高功率微波脉冲信号包络；采用快响应对数检波视频放大器对高功率微波窄脉冲信号进行检波，实现测量装置的超大瞬时动态范围，能对幅度剧烈波动的信号进行有效采集，用于将检波后的模拟信号转换为数字信号；本发明利用快响应对数检波视频放大器作为测量装置检波环节，其瞬时动态范围最高可达60db以上，有效解决高功率微波辐射系统近场区域辐射场强弱剧烈变化条件下测点位置辐射场功率密度水平难以预估、测量装置正常捕获信号难度大的问题。
36.状态控制与监测模块，如图2所示，用于实现功率调节模块远程控制、检波器偏压和关键节点电压电流及温度等信息监测；本发明利用状态控制与监测模块，实现功率调节模块放大或衰减倍数的远程控制、检波器偏压和关键节点电压电流及温度等信息监测，便于实时掌握装置工况。
37.数据传输模块，用于测量数据、控制指令、状态监测数据的传输，与控制终端间通过光纤连接，避免干扰；如图3所示，本发明利用usb光纤互传系统设计测量装置数传模块，实现测量装置参数的远程设置和测量数据的实时传输，提高测量数据的实时性。
38.屏蔽机箱：用于装置集成与保护；利用金属屏蔽机箱集成功率调节模块、检波器、高速数据采集卡、状态控制与监测模块、数据通信模块以及供电模块，实现系统小尺寸、轻质量以及抗电磁干扰等目的，提高装置的可靠性、稳定性以及外场使用便捷性。
39.供电模块：用于系统内部各模块供电，采用锂离子聚合物电池组；
40.控制终端：用于控制指令发送、测量数据与状态数据显示等。