本實(shí)用新型專利技術(shù)提供了一種X波段高功率微波一體化輻射場測量系統(tǒng)，高功率微波輻射場信號由天線接收后，經(jīng)過波導(dǎo)衰減器進(jìn)行功率衰減，經(jīng)過波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器依次傳輸至程控衰減器和同軸衰減器進(jìn)行功率衰減，由檢波器檢出信號的包絡(luò)波形并由數(shù)字轉(zhuǎn)換器采集后發(fā)送給單板電腦，監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過光纖收發(fā)器對數(shù)字轉(zhuǎn)換器和溫度傳感器進(jìn)行監(jiān)視；對數(shù)字轉(zhuǎn)換器和程控衰減器進(jìn)行控制。本實(shí)用新型專利技術(shù)集電磁防護(hù)、衰減量調(diào)節(jié)、信號檢波、數(shù)據(jù)采集及處理、遠(yuǎn)程監(jiān)控和光纖數(shù)傳等功能于一體，結(jié)構(gòu)緊湊，簡便易攜，易于外場測量的快速展開；提高了系統(tǒng)整體的電磁防護(hù)能力，增加了測量的動(dòng)態(tài)范圍，對測量不同功率水平的輻射場有了更強(qiáng)的適應(yīng)性。（*該技術(shù)在2023年保護(hù)過期，可自由使用*）
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
X波段高功率微波一體化輻射場測量系統(tǒng)
本專利技術(shù)涉及一種高功率微波輻射場測量裝置。
技術(shù)介紹
高功率微波外場測量系統(tǒng)對于高功率微波研究中的參數(shù)測量、診斷等工作都有重要的作用。目前高功率微波輻射場測量系統(tǒng)的基本構(gòu)成如文獻(xiàn)“陳宇.遠(yuǎn)場法高功率微波功率測量中若干問題的研究[D].國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)碩士論文，2005 (P6~P7).”中提到的，該類系統(tǒng)組成面臨以下難題:一是存在電磁防護(hù)的薄弱環(huán)節(jié)，強(qiáng)電磁環(huán)境易對測量結(jié)果產(chǎn)生干擾；二是測量系統(tǒng)移動(dòng)測量位置帶來檢波器前端的重復(fù)連接，對其測量結(jié)果的可靠性造成了影響；三是不具備衰減調(diào)節(jié)能力，測量動(dòng)態(tài)范圍小。另一類是基于波導(dǎo)系統(tǒng)探針耦合的測量系統(tǒng)如文獻(xiàn)“屈勁，劉慶想，等.高功率微波輻射場功率密度測量系統(tǒng)[J].強(qiáng)激光與離子束，2004, 16(1)，77~80.”所述，該類型系統(tǒng)同樣存在易受外部電磁場干擾和測量動(dòng)態(tài)范圍小等問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)提供一種X波段高功率微波一體化輻射場測量系統(tǒng)，集電磁防護(hù)、衰減量調(diào)節(jié)、信號檢波、數(shù)據(jù)采集及處理、遠(yuǎn)程監(jiān)控和光纖數(shù)傳等功能于一體，結(jié)構(gòu)緊湊，簡便易攜(重量約10kg)、易于外場測量的快速展開；提高了系統(tǒng)整體的電磁防護(hù)能力，增加了測量的動(dòng)態(tài)范圍(大于20dB)，對測量不同功率水平的輻射場有了更強(qiáng)的適應(yīng)性。本專利技術(shù)解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:包括天線、波導(dǎo)衰減器、波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器、程控衰減器、同軸衰減器、檢波器、數(shù)字轉(zhuǎn)換器、單板電腦、光纖收發(fā)器和監(jiān)控計(jì)算機(jī)。高功率微波輻射場信號由天線接收后，經(jīng)過波導(dǎo)衰減器進(jìn)行功率衰減，經(jīng)過波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器傳輸至程控衰減器(傳輸線結(jié)構(gòu)由波導(dǎo)結(jié)構(gòu)改變?yōu)橥S結(jié)構(gòu)，利于減小后端傳輸線的體積)，再依次經(jīng)過程控衰減器和同軸衰減器進(jìn)行功率衰減(程控衰減器可以實(shí)現(xiàn)信號功率衰減量的計(jì)算機(jī)控制，同軸衰減器通常和后端的檢波器一起使用，該組合檢波結(jié)構(gòu)有較小的駐波，可以減少檢波波形的畸變量)，由檢波器檢出高功率微波輻射場信號的包絡(luò)波形，該包絡(luò)波形由數(shù)字轉(zhuǎn)換器采集后發(fā)送給單板電腦，計(jì)算出天線所處位置的高功率微波輻射場功率密度值，監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過光纖收發(fā)器對數(shù)字轉(zhuǎn)換器的采集波形、溫度傳感器采集的環(huán)境實(shí)時(shí)溫度進(jìn)行監(jiān)視；對數(shù)字轉(zhuǎn)換器的參數(shù)和程控衰減器的衰減量進(jìn)行控制。-1 ^-(G-Aw -1Lwk.-Ap -Ac -Pd)所述天線所處位置的高功率微波輻射場功率密度值_，SW——天線所處位置的高功率微波輻射場功率密度值，單位:mW/cm2 ；G——天線增益，單位:dB ；Aw——波導(dǎo)衰減器的衰減量，單位:dB ；ILW_。一波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器的插入損耗，單位:dB ；Ap——程控衰減器的衰減量，單位:dB ；Ac——同軸衰減器的衰減量，單位:dB ；Pd——檢波波形幅度對應(yīng)的輸入功率值，單位:dBm ；S—天線有效接收面積，單位:cm2。進(jìn)入所述波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器的信號的平均功率不大于30dBm (連續(xù)波)或峰值功率 不大于50dBm (脈沖寬度小于IOii S)。所述程控衰減器的衰減量按照IdB的步進(jìn),在0?IldB范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。所述檢波器輸入信號頻率范圍:DC?18GHz，波形輸出幅度小于150mV，響應(yīng)時(shí)間 小于2ns。所述數(shù)字轉(zhuǎn)換器選用的帶寬:500MHz，最高采樣率:2GS/s，能夠完成對檢波器輸 出波形的不失真采樣。所述的波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器、程控衰減器、同軸衰減器、檢波器、數(shù)字轉(zhuǎn)換器、單板電 腦、光纖收發(fā)器和溫度傳感器安裝在電磁防護(hù)體內(nèi)，電磁防護(hù)體包括殼體和殼蓋。殼體為上 端開口的長方體空腔，底部外側(cè)有一凸臺，凸臺頂面尺寸等于波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器的法蘭端面 尺寸，凸臺上開一矩形貫通孔，波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器的同軸接口 一端從殼體外側(cè)插沿矩形貫通 孔插入殼體，直到波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器的法蘭端面同凸臺頂面搭接，法蘭和凸臺沿搭接縫隙進(jìn) 行360°焊接，焊接采用氣體保護(hù)焊或真空焊接，波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器的法蘭端面開四個(gè)非貫通 的螺釘孔(避免了傳統(tǒng)貫通孔形成的進(jìn)入電磁防護(hù)體的耦合通道)，用以和波導(dǎo)衰減器的法 蘭連接和緊固。殼蓋與殼體上端開口吻合，外沿焊有三層鈹銅彈簧片，實(shí)現(xiàn)殼蓋和殼體的 良好電接觸，殼體上端開口處的邊沿高出殼蓋1.5cm。在不影響系統(tǒng)屏蔽效能的前提下，在殼蓋上開小孔陣列，形成截止波導(dǎo)通風(fēng)窗，配 合安裝在截止波導(dǎo)通風(fēng)窗內(nèi)側(cè)的散熱風(fēng)扇使用，以提高系統(tǒng)的散熱能力。電磁防護(hù)體內(nèi)部所有電子設(shè)備的供電都由聚合物鋰電池和電壓轉(zhuǎn)換模塊提供。波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器可以是帶法蘭的穿墻的同軸轉(zhuǎn)接器，N型或SMA型，法蘭和殼體的 接縫360°焊接，焊接過程避免產(chǎn)生金屬氧化物。天線可以選擇角錐喇叭天線或開口波導(dǎo)。根據(jù)功率容量的要求，可以用定向耦合器代替波導(dǎo)衰減器，或定向耦合器串接波 導(dǎo)衰減器一起使用來完成對高功率微波輻射場信號的衰減。本專利技術(shù)的有益效果是:采用了單板電腦和PCI接口的數(shù)字轉(zhuǎn)換器進(jìn)行波形的采集 和處理，代替了傳統(tǒng)的示波器和計(jì)算機(jī)，使結(jié)構(gòu)更加緊湊，避免了測量位置改變帶來的器件 的重復(fù)連接，增加了測量結(jié)果的可靠性(由于連接結(jié)構(gòu)的重復(fù)性不高，重復(fù)連接后系統(tǒng)的衰 減量會(huì)和標(biāo)定結(jié)果產(chǎn)生較大的偏差)；在測量系統(tǒng)的衰減環(huán)節(jié)引入了程控可調(diào)衰減器(重復(fù) 性小于0.03dB)，提高了測量動(dòng)態(tài)范圍，使測量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍能夠達(dá)到20dB，增強(qiáng)了測量 系統(tǒng)在不同功率密度場中的適應(yīng)性；該測量系統(tǒng)的電磁防護(hù)體在設(shè)計(jì)中盡量減少電不連續(xù) 環(huán)節(jié)的存在，對唯一的電不連續(xù)環(huán)節(jié)——?dú)んw和殼蓋的連接處，采用了三層鈹銅彈片結(jié)構(gòu) 來加強(qiáng)電磁防護(hù)能力，采用光纖經(jīng)截止波導(dǎo)孔(是為了光纖在殼體上專門開的一個(gè)通孔，尺 寸滿足X波段電磁波的截止條件)貫通該電磁防護(hù)體，即能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，又不 影響其屏蔽效能，這些措施保證了該系統(tǒng)在X波段的電磁屏蔽能力優(yōu)于90dB;通過溫度傳感器和散熱風(fēng)扇的使用，使系統(tǒng)具備一定的溫度調(diào)節(jié)的能力，對外場工作條件有了更強(qiáng)的適應(yīng)性；此外該系統(tǒng)體積小，重量輕(小于10kg)，便于外場測量工作的快速展開。【附圖說明】圖1是X波段高功率微波一體化輻射場測量系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)框圖；圖2是波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)圖，其中，Ca)是主視圖，(b)是剖視圖；圖3是殼體結(jié)構(gòu)圖，其中，Ca)是主視圖，(b)是剖視圖；圖4是殼蓋、截止波導(dǎo)通風(fēng)窗及鈹銅彈簧片結(jié)構(gòu)圖，其中，Ca)是主視圖，(b)是剖視圖；圖5是X波段高功率微波一體化輻射場測量系統(tǒng)防護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖；圖中，1-天線，2-波導(dǎo)衰減器，3-波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器，4-程控衰減器，5-同軸衰減器，6-檢波器，7-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，8-單板電腦，9-光纖收發(fā)器，10-監(jiān)控計(jì)算機(jī)，11-控制器， 12-電壓轉(zhuǎn)換模塊,13-聚合物鋰電池，14-電磁防護(hù)體,15-殼體,16-殼蓋,17-鈹銅彈簧片，18-散熱風(fēng)扇，19-截止波導(dǎo)通風(fēng)窗,20-溫度傳感器。【具體實(shí)施方式】下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本專利技術(shù)進(jìn)一步說明。如圖1所示，高功率微波輻射場信號由天線I進(jìn)入測量系統(tǒng)，經(jīng)過BJ100型波導(dǎo)衰減器2，波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器3 (BJ100-SMA)，程控衰減器4和同軸衰減器5，由檢波器6檢出脈沖信號的包絡(luò)波形，該波形由數(shù)字轉(zhuǎn)換器7采集后通過PCI接口發(fā)送給作為處理計(jì)算機(jī)的單板電腦8進(jìn)行存儲(chǔ)，對測量系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格定標(biāo)后，由波形的幅值即能夠計(jì)算出輻射場的功率密度值。考慮到波導(dǎo)同軸本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種X波段高功率微波一體化輻射場測量系統(tǒng)，包括天線、波導(dǎo)衰減器、波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器、程控衰減器、同軸衰減器、檢波器、數(shù)字轉(zhuǎn)換器、單板電腦、光纖收發(fā)器和監(jiān)控計(jì)算機(jī)，其特征在于：高功率微波輻射場信號由天線接收后，經(jīng)過波導(dǎo)衰減器進(jìn)行功率衰減，經(jīng)過波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器傳輸至程控衰減器，再依次經(jīng)過程控衰減器和同軸衰減器進(jìn)行功率衰減，由檢波器檢出高功率微波輻射場信號的包絡(luò)波形，該包絡(luò)波形由數(shù)字轉(zhuǎn)換器采集后發(fā)送給單板電腦，計(jì)算出天線所處位置的高功率微波輻射場功率密度值，監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過光纖收發(fā)器對數(shù)字轉(zhuǎn)換器的采集波形、溫度傳感器采集的環(huán)境實(shí)時(shí)溫度進(jìn)行監(jiān)視；對數(shù)字轉(zhuǎn)換器的參數(shù)和程控衰減器的衰減量進(jìn)行控制。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種X波段高功率微波一體化輻射場測量系統(tǒng)，包括天線、波導(dǎo)衰減器、波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn) 換器、程控衰減器、同軸衰減器、檢波器、數(shù)字轉(zhuǎn)換器、單板電腦、光纖收發(fā)器和監(jiān)控計(jì)算機(jī)， 其特征在于:高功率微波輻射場信號由天線接收后，經(jīng)過波導(dǎo)衰減器進(jìn)行功率衰減，經(jīng)過波 導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器傳輸至程控衰減器，再依次經(jīng)過程控衰減器和同軸衰減器進(jìn)行功率衰減，由 檢波器檢出高功率微波輻射場信號的包絡(luò)波形，該包絡(luò)波形由數(shù)字轉(zhuǎn)換器采集后發(fā)送給單 板電腦，計(jì)算出天線所處位置的高功率微波輻射場功率密度值，監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過光纖收發(fā) 器對數(shù)字轉(zhuǎn)換器的采集波形、溫度傳感器采集的環(huán)境實(shí)時(shí)溫度進(jìn)行監(jiān)視；對數(shù)字轉(zhuǎn)換器的 參數(shù)和程控衰減器的衰減量進(jìn)行控制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X波段高功率微波一體化輻射場測量系...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：史鵬飛，蔣廷勇，劉小龍，李鵬輝，閆軍凱，葉虎，景洪，晏峰，
申請(專利權(quán))人：中國人民解放軍六三六五五部隊(duì)，
類型：實(shí)用新型
國別省市：
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