[发明专利]一种基于矩形波导凋落模式的电磁场探头空间分辨率校准装置

说明书

本发明公开了一种基于矩形波导凋落模式的电磁场探头空间分辨率校准装置，包括连接有匹配负载的矩形波导，所述矩形波导具有宽度a、高度b和长度l，其中，a≤0.4c/f_max，b＜a，l＞8λ_c10，c为真空中的光速，f_max为最高校准频率，λ_c10为矩形波导的主模TE₁₀模式的截止波长，所述矩形波导的上宽壁的半宽位置处设置有开缝以形成校准区域，所述开缝的宽度w和所述矩形波导的高度b配置成使得探头能够完全伸入开缝并在其中移动，同时所述开缝的宽度w配置成使得开缝对波导内场结构的扰动在校准精度的允许范围之内。本发明的装置设计灵活、可塑，校准频段宽，同时能获取较大电磁场梯度，便于校准操作，校准精度高。

技术领域

本发明属于电磁计量领域，尤其涉及一种基于矩形波导凋落模式的电磁场探头空间分辨率校准装置。

背景技术

在进行电磁干扰(EMI：Electromagnetic Interference)问题的分析、整改时，经常利用电磁场探头对辐射干扰源进行定位。探头的空间分辨率是评价其定位精度的重要参数。

电磁场探头的空间分辨率被认为是能够区分电磁场分布变化的最小空间移动距离。目前主要有两种校准方法：第一种是在一条微带线的源端输入信号后，在导带正上方的一定高度横向(即与传输方向垂直)平移探头，通过探头和频谱仪测量横向的场强分布，测量结果相差6dB的两点间距就是空间分辨率；第二种是在一条开放的传输线的源端输入信号后，在传输线上方开放的空间中纵向(即沿信号传输方向)平移探头，通过探头和频谱仪测量纵向的场强梯度(即场强沿纵向位置的变化率)，在频谱仪幅度可信的发生变化时，测得探头的移动距离，即是空间分辨率。

探头所测得电磁场发生有效的最小变化，不仅取决于探头本身，还取决于频谱仪等设备的幅度分辨率。因此，探头的空间分辨率实际上是包括探头和频谱仪在内的测量系统的参数。显然，第二种方法更加符合空间分辨率的内涵，且第一种方法也不能够准确解析微带线上方横向电磁场的分布，在没有测量结果的理论解的情况下，导致不同微带线上的校准结果没法实现比对。目前采用第二种方法的校准装置均是基于平面传输线设计，这些平面传输线传输准TEM波，沿传输方向电磁场矢量方向不发生改变，量值可以解析，符合校准装置的要求。但这种传输线也有不足，由于限制了传输模式，传输线的基材必须选择低介电常数的材料，导致其传输电磁场的梯度很小，不利于测试。

发明内容

本发明针对现有以TEM或准TEM类型传输线为基础构成的电磁场探头空间分辨率校准装置电磁场梯度小，不利于测试的缺陷，提出一种基于矩形波导凋落模式的电磁场探头空间分辨率校准装置，该装置利用了矩形波导主模的凋落模式，其中矩形波导的主模是TE₁₀模式，即，电场只存在垂直于传播方向的截面内，且垂直于截面的宽边；磁场存在两个分量。各场分量如下：

E_z＝E_x＝H_y＝0

在矩形波导的截面半宽度位置处，只有H_x和E_y分量，场结构简单，适合用于探头空间分辨率的校准。

根据本发明的一方面，提供了一种基于矩形波导凋落模式的电磁场探头空间分辨率校准装置，包括连接有匹配负载的矩形波导，所述矩形波导具有宽度a、高度b和长度l，其中，a≤0.4c/f_max，b＜a，l＞8λ_c10，c为真空中的光速，f_max为最高校准频率，λ_c10为矩形波导的主模TE₁₀模式的截止波长.