[发明专利]电磁脉冲电场测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量装置，属于电子信息领域，具体为电磁脉冲电场测量系统。

背景技术

在电磁脉冲技术和电磁脉冲效应、EMC/I测量中，要求测试设备体积小，便于在电场内部署，测试便携，然而模拟光电传输和示波器测量，需要光发射机和光接收机模块，难以实现小型化、便携式测量，不便于在电场内部任意部署，且对电场影响较大。

传统测量方案都采用模拟量光纤传输和示波器测量技术，而该技术需要光发射机和光接收机模块，难以实现小型化、便携式测量，测试现场部署不便。另外该方案所测试的数据不便于分析和存储。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种对于测量的数据可存储、回放和分析的电场测量系统，该系统更有效更灵活的测量电场信号。

具体的技术方案为：

电磁脉冲电场测量系统，包括单极子天线、信号调理模块、高速模数转换模块、FPGA控制模块、微控制器模块、非易失性存储模块、DDR2存储器模块和电源模块；

单极子天线连接在信号调理模块上，信号调理模块与高速模数转换模块连接；高速模数转换模块、微控制器模块、非易失性存储模块、DDR2存储器模块分别与FPGA控制模块连接；

单极子天线，用于感应空间电场，将电场信号转换为电压信号；

信号调理模块，将单极子天线感应输出的电压信号调理至适合高速AD采集的范围内；

高速模数转换模块：用于将信号调理模块输出的电场信号进行模拟到数字的转换；

FPGA控制模块：用于接收高速模数转换模块输出的差分信号，并将差分信号转换为单端信号，再经过双数据沿到单数据沿的转换，降速处理之后，将数据暂存至DDR2存储器模块中；当数据采集完毕后，FPGA控制模块从DDR2存储器模块中将数据读出并保存至非易失性存储模块中；

微控制器模块，管理整个系统的工作状态、功耗、实时时钟、与上位机通信、数据转移、初始化采样参数；

非易失性存储模块，用于存储电场数据；

DDR2存储器模块，用于暂存电场数据；

电源模块，为整个电磁脉冲电场测量系统提供电源。

信号调理模块包括阻抗变换和信号放大电路和单端信号转差分信号电路，阻抗变换和信号放大电路分别与单极子天线、单端信号转差分信号电路连接，单端信号转差分信号电路与高速模数转换模块连接。

阻抗变换和信号放大电路包括阻抗变换和放大电路。

FPGA控制模块包括数据接收模块、降速模块、负延时触发存储模块、数据暂存模块和数据存储模块，以上模块依次连接。

传统的电场测量系统多数采用模拟量光纤传输和示波器测量技术，难以实现小型化、便携式测量，同时，模拟电路易受温度漂移、电压漂移、噪声干扰等因素的影响，从而影响电场测量的精度和效果。本发明提供的电磁脉冲电场测量系统，对于测量的数据可存储，回放和分析，这样使得系统更有效更灵活的测量电场信号。

由于电场采集系统工作在强电磁干扰和电磁辐射的环境中，解决电磁兼容是一个复杂的问题，但是也是最重要的一个环节，为解决电磁兼容，本发明提供的电磁脉冲电场测量系统，外壳为屏蔽盒，由一整块Ф15×8cm3的铝材圆柱加工而成，内部铣出一个腔体，腔内用于放置核心电路板，用盖板盖住，使屏蔽效果更好。腔内底部开小孔，通过高频SMA插座将天线伸出外壳。屏蔽盒设计简洁，开孔少，屏蔽效果较好。

测量系统要求有较宽的频带,电磁脉冲效应测量属于时域宽频带测量,信号的带宽往往达到百兆赫兹以上。现有低速的数字式电场测量系统，对信号的采样率很低，采样率最大仅有20MSPS，严重限制了系统测量带宽，对于瞬态电场信号不能测量，从而，限制了系统的使用范围。本发明提供的电磁脉冲电场测量系统，可以采集和分析瞬态电场信号，采样率的提高，高达1.5GSPS，存储带宽高达1.6GBPS，对于采集数据的存储带宽也需相应提高，从而满足多功能高速率采集电场信号。

本发明提供的电磁脉冲电场测量系统，体积小，测试所需外围部件少，测试方便，便于携带。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的信号调理模块结构示意图；

图3是本发明的阻抗变换和信号放大电路；

图4是本发明的FPGA控制模块结构示意图。

具体实施方式

结合附图说明本发明的具体实施方式。