[实用新型]一种基于有源电光调制的套筒单极子电场传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于电磁兼容测试技术领域，涉及的一种基于有源电光调制的套筒单极子电场传感器，主要用于测量电子设备表面处、狭小空间内电场，尤其适用于非平坦表面电场测量和壳体、材料屏蔽效能弱场信号测量。

背景技术

在进行电磁兼容测试时，可能需要对非平坦导体表面上，如飞机机身、弹体表面等和狭小空间内的电场进行测量。此时，常用的场强计由于体积较大无法胜任，通常会使用一些自制的单极子天线进行测量，也即是天线直接感应法。而普通的单极子天线测量方法存在着一些缺点，如天线的频带较窄，根据不同频段需要多次更换天线，天线馈线的引入不可避免对内部场产生扰动，同样容易也引入干扰信号。

除了天线直接感应法外，还有基于电光调制的电场传感器测量方法，其原理是将电场信号转换为光调制信号，经光纤传输后由光解调还原为被测电场信号，根据对光信号调制方式的不同，可分为无源电光调制法和有源电光调制法。无源电光调制法受限于系统灵敏度及激光器稳定性等原因，制作工艺复杂，成本偏高。而有源电光调制法则结合了天线直接感应法和无源电光调制法的优点，将天线感应的电场信号进行有源电光调制后，经由光纤传送到外部的光电转换模块，减小了测量系统体积偏大的问题，易于工程实现。但是，目前有源电光调制法主要应用于强场环境测试，使用电小天线接收，目的是为了在宽频带（如数Hz至GHz）内保持天线性能不变，从而达到脉冲波形的保真，同时也导致了天线在其工作频段内回波损耗巨大，天线灵敏度较小，不适用于弱场测量。减小测试装置、线缆对场的扰动，对非平坦表面上、狭小空间内的电场进行测量仍然是电磁兼容测试中必须面对的问题，尤其是在电磁屏蔽效能等弱场测量中急需具备的能力。

发明内容

本实用新型基于有源电光调制技术，提供了一种测量电子设备内部小空间内及其表面处电场的传感器，该电场传感器通过倒锥形单极子设计和套筒加载技术，增大了天线的有效长度，展宽了天线工作带宽。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种基于有源电光调制的套筒单极子电场传感器，包括套筒单极子天线1、屏蔽壳体2、匹配放大电路3、电光转换电路4、光纤5、光电接收机6，所述屏蔽壳体2顶端的中心位置设置有套筒单极子天线1，屏蔽壳体2的腔体内设置有匹配放大电路3、电光转换电路4，所述的套筒单极子天线1通过SMA接口与匹配放大电路3、电光转换电路4相连，电光转换电路4通过光纤5穿过套管与光电接收机6相连。

一种基于有源电光调制的套筒单极子电场传感器，所述套筒单极子天线1由提高阻抗匹配性能的倒锥形单极子8和内套筒10和外套筒9结合组成，倒锥形单极子的上端直径为5.60mm，下端直径为1.27mm，长度为35mm；外套筒直径为5.56mm、长度为14mm；内套筒直径为2.92mm、长度为3.92mm。

一种基于有源电光调制的套筒单极子电场传感器，所述屏蔽壳体2由两个相同的开口腔体结构套装组成，屏蔽壳体2套装的内开口腔体结构的顶部的开口端设置有垂直的内套筒10，屏蔽壳体2套装的外开口腔体结构的顶部的开口端设置有垂直的外套筒9；外套筒9与内套筒10之间设置有隔板，套装的内开口腔体结构的侧部与同向的外开口腔体结构的侧部之间设置有套管。

一种基于有源电光调制的套筒单极子电场传感器，所述屏蔽壳体2套装的外开口腔体结构为圆桶形铝制壳体，直径R₁=75mm，高度H₄=28mm。

由于采用如上所述的技术方案，本实用新型具有如下优越性：

（1）倒锥形单极子设计增大了天线的有效长度，在相同长度的圆柱形单极子天线相比拥有更低的谐振频点，从2.038GHz降低到1.8GHz；

（2）内、外套筒的设计提高了天线的阻抗匹配性能，大大展宽了天线的可用带宽（回波损耗小于-10dB），从145MHz增加到321MHz，提高了天线的灵敏度；

（3）有源电光调制法的使用缩小了接收部分的体积和对电场的扰动，光纤的使用减小了线缆对场的扰动以及线缆可能引入的干扰；

（4）基于以上设计本实用新型可以测量电子设备表面处、狭小空间内电场，尤其适用于非平坦表面电场测量和壳体、材料屏蔽效能弱场信号测量。

与通常的圆柱形单极子天线相比，本发明仅使用35mm长的倒锥形单极子天线即获得了1.8GHz的谐振频率，并将天线的可用带宽的回波损耗小于10dB，从145MHz增加到321MHz，减小了天线高度、展宽了天线带宽、提高了天线灵敏度。

附图说明