一种低噪声电场辐射敏感度试验系统及试验方法与流程

本发明涉及电场辐射敏感度试验低噪声输出，特别是一种基于常规功率放大器实现电场辐射敏感度试验低噪声输出的方法及装置，实现电场辐射敏感度试验系统工作频带外低噪声电平输出，实现接收机类被试品的有效电场辐射敏感度试验。

背景技术：

1、电场辐射敏感度试验项目用于检验被试品承受电场辐射的能力，检验被试品电磁环境适应性。电场辐射敏感度测试系统主要由信号发生器、功率放大器、发射天线、电场传感器、场强监视器、功率计、定向耦合器等组成。测试时，由信号发生器、功率放大器和发射天线在距离被测电子和电气产品1米处产生标准要求的电场，通过电场传感器和场强监视器来监测电场强度是否达到标准要求值。测试示意图如图1所示。

2、然而，由于常规电场敏感度试验系统噪声电平或谐波杂散较大，例如：固态功率放大器谐波等杂散抑制一般在-20dbc左右，行波管类功率放大器谐波等杂散抑制指标更差，不少行波管类功率放大器谐波等杂散抑制约为-5dbc左右。电场辐射敏感度试验系统开机，但未施加敏感度信号时，谐波等杂散的带外干扰信号导致接收机类被试品就出现工作不正常现象，造成该试验无法进行，无法有效开展电场辐射敏感度试验。当前，在电场辐射敏感度试验中，在施加当前测试频率时，由于功率放大器的谐波抑制性能差、杂散大、噪声电平高，导致测试频率外的非考核频率段出现较大的干扰信号。例如，如图2所示，在施加约1ghz测试频率时，出现约2ghz的谐波等信号，而导致工作在2ghz频段附近的接收机，被试品没法正常工作，导致试验无法进行，导致被试品的敏感频率无法区分是1ghz测试频率，导致敏感还是其谐波导致敏感，容易引起试验错误和误判。为了能够正常实现电场辐射敏感度试验考核，需要对功率放大器的谐波等噪声进行抑制，实现接收机类被试品的有效电场辐射敏感度试验。

3、功率放大器的谐波产生主要有两个方面，一个是在输出端除了基频信号被功率放大器放大外，输入信号的各次谐波也被放大。即任何周期函数(信号)，一般都可分解为收敛的三角级数，即傅立叶级数。对于周期函数f(t)，可以写成如下形式：

4、

5、

6、其中是常数项，它是周期信号中所包含的直流分量；式中第二项称为基波，它的角频率与原周期信号相同，a1是基波振幅，是基波初相角；式中第三项称为二次谐波，它的频率是基波频率的二倍，a2是二次谐波振幅，是其初相角。依此类推，三次、四次、……等谐波。一般而言，称为n次谐波，an是n次谐波的振幅，是其初相角。

7、另一方面，功率放大器的非线性工作导致的谐波。在宽带射频大功率放大时，由于放大器末级晶体管的负载不可能匹配到对宽带内的每一频率都是最佳状态，因此，为了得到同样大的输出功率，对于那些负载不处于最佳状态的频段，晶体管就有可能工作到饱和区或截止区，从而引起较大的非线性失真，产生一系列谐波。同时，理想的放大器，输出信号随输入信号线性变化，但实际上并非如此。由于晶体管的自身特性，当输出信号在一定的范围内，它可以近似的工作在线性状态，当输出信号大到一定程度，非线性现象成为主要因素。可以用以下函数近似的描述这一现象：

8、

9、式中，vout为输出信号，vin为输入信号，前两项为线性，之后的高次项描述的是放大器的非线性现象。

10、接收机被试品在接收工作频段内对电磁背景的要求较高，导致现有通用的电场敏感度试验系统不能考核接收机被试品。该现象在电场敏感度试验中时有发生，即虽然施加了接收机频带外的电场敏感度信号，然而由于电场敏感度试验系统的功率放大器系统谐波噪声电平太大，依然把接收机的有用信号淹没了，导致电场敏感度试验无法考核接收机被试品或引起误判敏感现象。为了解决目前电场敏感度试验考核中的突出问题，低噪声电平的电场敏感度试验系统需求迫切。解决电场敏感度试验系统谐波等杂散抑制指标差问题，实现接收机类被试品考核具有重要的工程意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种低噪声电场辐射敏感度试验系统及试验方法，确保电场辐射敏感度试验系统低噪声电平输出，实现接收机类被试品考核。

2、第一方面，本发明提供的一种低噪声电场辐射敏感度试验系统，包括信号发生器、功率放大器、程控高功率切换开关、分频段波导、分频段滤波器和窄带发射天线，其中：

3、所述信号发生器的输出端与所述功率放大器的输入端连接；

4、所述功率放大器的输出端通过所述程控高功率切换开关与不同的分频段波导连接，以进行各个分频段的切换；

5、每个所述分频段波导的输出端连接一个所述分频段滤波器；

6、每个所述分频段滤波器的输出端分别通过所述窄带发射天线输出。

7、在一些实施例中，所述分频段波导为矩形截止波导，截止频率依据以下公式计算获得：

8、

9、式中，a为矩形截止波导的宽边边长，单位为厘米cm；fc为波导内只有空气时的截止频率，单位为吉赫兹ghz。

10、在一些实施例中，所述分频段滤波器为低通滤波器或带通滤波器。

11、在一些实施例中，所述窄带发射天线为角锥喇叭天线。

12、在一些实施例中，所述程控高功率切换开关采用可承受所述功率放大器最大输出功率的切换开关，且所述程控高功率切换开关与计算机电性连接，能够在计算机控制下实现自动切换。

13、在一些实施例中，所述功率放大器的功率为20w。

14、在一些实施例中，所述分频段波导包括七个频段的波导，分别为1ghz～1.46ghzbj12波导、1.46ghz～1.73ghzbj14波导、1.73ghz～2.61ghzbj22波导、2.61ghz～5.99ghzbj48波导、5.99ghz～8.17ghzbj70波导、8.17ghz～12.5ghzbj100波导、12.5ghz～18ghzbj140波导。

15、在一些实施例中，所述分频段滤波器包括七个频段的带通滤波器，分别为1ghz～1.46ghz带通滤波器、1.46ghz～1.73ghz带通滤波器、1.73ghz～2.61ghz带通滤波器、2.61ghz～5.99ghz带通滤波器、5.99ghz～8.17ghz带通滤波器、8.17ghz～12.5ghz带通滤波器、12.5ghz～18.0ghz带通滤波器。

16、在一些实施例中，所述窄带发射天线包括七个频段的窄带角锥喇叭天线，分别为1ghz～1.46ghz角锥喇叭天线、1.46ghz～1.73ghz角锥喇叭天线、1.73ghz～2.61ghz角锥喇叭天线、2.61ghz～5.99ghz角锥喇叭天线、5.99ghz～8.17ghz角锥喇叭天线、8.17ghz～12.5ghz角锥喇叭天线、12.5ghz～18.0ghz角锥喇叭天线。

17、第二方面，本发明提供的一种低噪声电场辐射敏感度试验方法，利用所述低噪声电场辐射敏感度试验系统进行测试的方法，包括如下步骤：

18、步骤s1、将信号发生器频率设置为第一个测试频率点，逐渐增加信号发生器的输出功率，直到参加实验室电场传感器的指示达到试验要求的限值；

19、步骤s2、打开打开信号发生器的脉冲调制开关，施加重复频率1khz、占空比50％的脉冲调制；

20、步骤s3、按试验要求的速率、步长及持续时间扫描第一个分频段，保持电场达到限值要求，监视eut是否敏感；

21、步骤s4、对所有的试验分频段上的频率点重复以上测试。

22、本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

23、本发明提供的低噪声电场辐射敏感度试验系统，依据谐波、杂散的抑制指标要求采用波导、滤波器、程控高功率切换开关、窄带发射天线、分频段数量等组合方式实现常规电场辐射敏感度试验系统的低噪声电平输出，而不降低原试验系统的试验效率，即根据实际的谐波、杂散的抑制指标要求，采用波导的抑制手段、滤波器的抑制手段、窄带发射天线的抑制手段实现低噪声输出，同时通过大功率程控切换开关进行各个分频段的切换，在实际电场辐射敏感度试验中，并不增加试验时间，维持试验效率。