一種電場輻射寬帶檢測器及其檢測方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種電場輻射寬帶檢測器及其檢測方法，屬于電磁場輻射檢測領(lǐng)域，包括分布式集總電阻加載的電小探頭、檢波二極管、濾波電容、基于分布式集總電阻的差分高阻傳輸線、輸出端口和低損耗介質(zhì)板。本發(fā)明專利技術(shù)采用分布式集總電阻指數(shù)型加載的電小探頭進行電場輻射信號的超寬帶接收，易于加工，同時也減小了對測試場的影響；采用分布式集總電阻指數(shù)型加載的電小探頭及高靈敏度檢波二極管結(jié)合的檢波電路的一體化設(shè)計，通過選擇合適參數(shù)的檢波二極管并優(yōu)化設(shè)計電小探頭實現(xiàn)了電場輻射強度的高靈敏度檢測；采用基于分布式集總電阻的差分高阻傳輸線及濾波電容構(gòu)成分布式低通濾波器，通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)尺寸，實了高頻信號的隔離，減小了檢波信號的失真。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于電磁場輻射檢測領(lǐng)域，具體涉及一種電場輻射寬帶檢測器及其檢測方法。
技術(shù)介紹
電場輻射是一種難以感知的隱形污染。在一定的空間中，電場輻射強度達到一定限值后，將對人身健康或動物的生存安全等產(chǎn)生不良影響，同時也會對電子儀器、設(shè)備，包括通信設(shè)備的安全運行產(chǎn)生影響。為了能夠?qū)崟r的檢測周邊環(huán)境的電場輻射強度，需要開發(fā)一種可廣泛應用于各種敏感區(qū)域的電場輻射檢測器，以便判定所檢測區(qū)域是否滿足相關(guān)國軍標標準，最終確定敏感區(qū)域人員及設(shè)備的安全問題。傳統(tǒng)的電場輻射測量方法主要有兩種：一是基于偶極子天線的二極管檢波法，二是基于熱電偶的檢測方法等。第一種方法受限于偶極子天線的諧振特性，工作帶寬較窄，不太適合于電場輻射的寬帶測量，另外由于采用偶極子天線形式，天線的尺寸為電大尺寸，對測試場的干擾影響較大，從而失真較大，不太適合于電場輻射的精確測量。第二種方法受熱電偶本身特性的限制，體積較大，測試靈敏度較低，結(jié)構(gòu)復雜，成本較高。輻射檢測器的傳統(tǒng)方案是采用諧振式天線進行電場輻射檢測，這種電場輻射檢測器是與本專利比較相近的一種實現(xiàn)方案，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。該結(jié)構(gòu)主要由偶極子天線及檢波二極管構(gòu)成。偶極子天線接收電場輻射信號經(jīng)二極管檢波后輸出。這種方案天線設(shè)計技術(shù)成熟，加工難度小，但偶極子天線受限于其諧振式工作機理，天線尺寸一般是半個波長，為電大尺寸，對測試區(qū)域的輻射場強干擾較大，同時其工作帶寬較窄，很難滿足電場輻射寬帶高靈敏度測試的需求。電場輻射經(jīng)二極管檢波輸出后沒有進行有效的低通濾波，檢波信號上疊加了高頻分量，導致測試的失真較大。總體來說，這種方案，難以滿足電場輻射的高靈敏度低失真寬帶檢測的需求。為了解決以上難題，本專利技術(shù)提出了一種基于分布式集總電阻加載的電場輻射寬帶檢測器，該檢測器是一種適用于近遠場全空間區(qū)域的射頻寬帶電場輻射探測的普適性技術(shù)方案。該方案采用分布式集總電阻加載的電小探頭進行電場輻射的寬帶接收，然后通過高靈敏度的低勢壘肖特基二極管進行電場輻射的檢測，并將檢波信號通過分布式集總電阻構(gòu)成的低通濾波器進行射頻信號隔離，從而達到低失真輸出的目的。本專利技術(shù)提出的超寬帶電場探測器，具有簡單的結(jié)構(gòu)形式，可實現(xiàn)電場輻射的高靈敏度低失真寬帶檢測。采用該技術(shù)方案設(shè)計的電場輻射檢測分析儀可以覆蓋短波、超短波、微波頻段從而基本滿足軍民用單位的電場輻射檢測的需求。
技術(shù)實現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提出了一種電場輻射寬帶檢測器及其檢測方法，設(shè)計合理，克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，具有良好的推廣效果。為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：一種電場輻射寬帶檢測器，包括分布式集總電阻加載的電小探頭、檢波二極管、濾波電容、基于分布式集總電阻的差分高阻傳輸線、輸出端口和低損耗介質(zhì)板；所述濾波電容跨接在檢波二極管的兩端；分布式集總電阻加載的電小探頭，被配置為用于接收電場輻射信號；檢波二極管，被配置為用于檢測電場輻射強度；濾波電容和基于分布式集總電阻的差分高阻傳輸線構(gòu)成分布式低通濾波器，被配置為用于對電場輻射強度的檢測值進行低通濾波；電場輻射寬帶檢測器通過分布式集總電阻加載的電小探頭接收空間中的電場輻射信號，然后通過檢波二極管進行電場輻射強度的檢測，電場輻射強度的檢測值通過濾波電容進行低通濾波，然后通過差分高阻傳輸線傳送到輸出端口。優(yōu)選地，差分高阻傳輸線由分布式集總電阻通過線路依次連接而成。優(yōu)選地，電小探頭的臂長是其最高工作頻率所對應波長的十分之一。優(yōu)選地，電小探頭由分布式集總電阻和驅(qū)動電容Ca組成，驅(qū)動電容Ca跨接在檢波二極管的兩端。優(yōu)選地，所述檢波二極管由結(jié)電容Cj和結(jié)電阻Rj組成。優(yōu)選地，結(jié)電容Cj≤0.1pF。優(yōu)選地，結(jié)電阻Rj≥1MΩ。優(yōu)選地，驅(qū)動電容Ca和結(jié)電阻Rj構(gòu)成一個高通濾波器。此外，本專利技術(shù)還提到一種電場輻射寬帶檢測器的檢測方法，該方法采用如上所述的一種電場輻射寬帶檢測器，按照如下步驟進行：步驟1：根據(jù)電小探頭的工作頻率確定電小探頭的長度；步驟2：在具有一定長度的電小探頭上進行集總電阻的分布式指數(shù)加載，并根據(jù)下述公式計算出分布式指數(shù)加載的電阻值；Ry＝R0*exp(a*|y-y0|/b)其中，Ry為分布式指數(shù)加載的電阻值，R0為電小探頭上的末端電阻值，a為指數(shù)系數(shù)，y為電阻加載的位置，y0為電阻加載的起始點的位置，b為電小探頭的臂長；步驟3：通過分布式集總電阻加載的電小探頭接收空間中的電場輻射信號；步驟4：通過檢波二極管進行電場輻射強度的檢測；步驟5：通過濾波電容對電場輻射強度的檢測值進行低通濾波；步驟6：通過差分高阻傳輸線將經(jīng)過低通濾波的電場輻射強度的檢測值傳送到輸出端口。本專利技術(shù)所帶來的有益技術(shù)效果：本專利技術(shù)提出的一種基于分布式集總電阻加載的電場輻射寬帶檢測器，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積較小、工作帶寬寬、靈敏度高、失真小等等優(yōu)點，克服了傳統(tǒng)諧振式的電場檢測器尺寸大、工作帶寬窄、靈敏度低、失真大的不足，實現(xiàn)了電場輻射的高靈敏度低失真寬帶檢測。具體如下：1、采用了分布式集總電阻指數(shù)型加載的電小探頭進行電場輻射信號的超寬帶接收，具有較小的結(jié)構(gòu)尺寸，易于加工，同時也減小了對測試場的影響；2、采用了分布式集總電阻指數(shù)型加載的電小探頭及高靈敏度檢波二極管結(jié)合的檢波電路的一體化設(shè)計，通過選擇合適參數(shù)的檢波二極管并優(yōu)化設(shè)計電小探頭實現(xiàn)了電場輻射強度的高靈敏度檢測；3、采用基于分布式集總電阻的差分高阻傳輸線及濾波電容構(gòu)成分布式低通濾波器，通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)尺寸，調(diào)整電阻及電容值，實現(xiàn)了高頻信號的隔離，減小了檢波信號的失真。附圖說明圖1為傳統(tǒng)的一種偶極子天線形式的電場輻射檢測器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本專利技術(shù)一種電場輻射寬帶檢測器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為電小探頭檢波電路的等效原理圖。其中，1-電小探頭；2-高靈敏度檢波二極管；3-濾波電容；4-差分高阻傳輸線；5-輸出端口；6-低損耗介質(zhì)板。具體實施方式下面結(jié)合附圖以及具體實施方式對本專利技術(shù)作進一步詳細說明：實施例1：本專利技術(shù)提出了一種基于分布式集總電阻加載的電場輻射寬帶檢測器，其結(jié)構(gòu)及各組成部分如圖2所示。該電場輻射寬帶檢測器主要由六個部分構(gòu)成，分別是分布式集總電阻加載的電小探頭1、高靈敏度檢波二極管2、濾波電容3、基于分布式集總電阻的差分高阻傳輸線4、輸出端口5及低損耗介質(zhì)板6。電場輻射寬帶檢測器通過分布式集總電阻加載的電小探頭1接收空間中的電場輻射信號，然后通過高靈敏度檢波二極管2進行電場輻射強度的檢測，電場輻射強度的檢測值通過濾波電容3進行低通濾波，然后通過差分高阻傳輸線4傳送到輸出端口5。差分高阻傳輸線4由分布式集總電阻通過線路依次連接而成。電小探頭1的臂長是其最高工作頻率所對應波長的十分之一。電小探頭1由分布式集總電阻和驅(qū)動電容Ca組成，驅(qū)動電容Ca跨接在檢波二極管的兩端。本專利技術(shù)中采用高靈敏度檢波二極管2實現(xiàn)電場輻射強度的檢測。選擇二極管時主要需考慮以下幾個參數(shù)：1)最大工作頻率fmax；2)二極管的結(jié)電容(Cj)；3)二極管的結(jié)電阻(Rj)；4)檢波靈敏度。高的頻率fmax決定了最小Cj和寄生電抗，比如電容(Cp)和二極管的傳導電感(L)。二極管的電容應很小，因為它要與電小探頭的驅(qū)動點電容(Ca)進行電壓分壓，具體的等效原理見圖3所示。所述檢波二極管由結(jié)電容Cj和結(jié)電阻Rj組成，只有結(jié)電本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種電場輻射寬帶檢測器，其特征在于，包括分布式集總電阻加載的電小探頭、檢波二極管、濾波電容、基于分布式集總電阻的差分高阻傳輸線、輸出端口和損耗介質(zhì)板；所述濾波電容跨接在檢波二極管的兩端；分布式集總電阻加載的電小探頭，被配置為用于接收電場輻射信號；檢波二極管，被配置為用于檢測電場輻射強度；濾波電容和基于分布式集總電阻的差分高阻傳輸線構(gòu)成分布式低通濾波器，被配置為用于對電場輻射強度的檢測值進行低通濾波；電場輻射寬帶檢測器通過分布式集總電阻加載的電小探頭接收空間中的電場輻射信號，然后通過檢波二極管進行電場輻射強度的檢測，電場輻射強度的檢測值通過濾波電容進行低通濾波，然后通過差分高阻傳輸線傳送到輸出端口。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種電場輻射寬帶檢測器，其特征在于，包括分布式集總電阻加載的電小探頭、檢波二極管、濾波電容、基于分布式集總電阻的差分高阻傳輸線、輸出端口和損耗介質(zhì)板；所述濾波電容跨接在檢波二極管的兩端；分布式集總電阻加載的電小探頭，被配置為用于接收電場輻射信號；檢波二極管，被配置為用于檢測電場輻射強度；濾波電容和基于分布式集總電阻的差分高阻傳輸線構(gòu)成分布式低通濾波器，被配置為用于對電場輻射強度的檢測值進行低通濾波；電場輻射寬帶檢測器通過分布式集總電阻加載的電小探頭接收空間中的電場輻射信號，然后通過檢波二極管進行電場輻射強度的檢測，電場輻射強度的檢測值通過濾波電容進行低通濾波，然后通過差分高阻傳輸線傳送到輸出端口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電場輻射寬帶檢測器，其特征在于，差分高阻傳輸線由分布式集總電阻通過線路依次連接而成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電場輻射寬帶檢測器，其特征在于，電小探頭的臂長是其最高工作頻率所對應波長的十分之一。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電場輻射寬帶檢測器，其特征在于，電小探頭由分布式集總電阻和驅(qū)動電容Ca組成，驅(qū)動電容Ca跨接在檢波二極管的兩端。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電場輻射寬帶檢測器，其特征在于...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李立功，孫佳文，曹乾濤，劉金現(xiàn)，
申請(專利權(quán))人：中國電子科技集團公司第四十一研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：山東;37