【摘要】：電場(chǎng)探頭是測(cè)量電磁輻射環(huán)境中電場(chǎng)強(qiáng)度重要的核心部件之一,對(duì)電場(chǎng)探頭進(jìn)行實(shí)時(shí)校準(zhǔn),是保證其準(zhǔn)確度的重要步驟。因此,電場(chǎng)探頭校準(zhǔn)儀是電場(chǎng)探頭在應(yīng)用過程中必不可少的測(cè)試設(shè)備。目前常用的電場(chǎng)探頭校準(zhǔn)儀雖能準(zhǔn)確校準(zhǔn),但體積較大,不方便攜帶,不適用于場(chǎng)外實(shí)時(shí)校準(zhǔn)。針對(duì)此問題,本文旨在研究設(shè)計(jì)一種小型化、便攜式且滿足校準(zhǔn)要求的電場(chǎng)探頭校準(zhǔn)儀。本文基于1MHz~18GHz寬頻帶電場(chǎng)探頭實(shí)時(shí)校準(zhǔn)的需求,根據(jù)IEEE1309-2013電場(chǎng)探頭校準(zhǔn)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),給出低中高三個(gè)頻點(diǎn),設(shè)計(jì)出小型化的校準(zhǔn)儀信號(hào)發(fā)生器電路和校準(zhǔn)場(chǎng)產(chǎn)生裝置,搭建校準(zhǔn)儀系統(tǒng),完成對(duì)校準(zhǔn)儀的電場(chǎng)性能測(cè)試。論文主要工作內(nèi)容如下:(1)根據(jù)電場(chǎng)探頭校準(zhǔn)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),給出了電場(chǎng)探頭校準(zhǔn)儀的設(shè)計(jì)要求。介紹了電場(chǎng)探頭校準(zhǔn)系統(tǒng)的基本組成與電場(chǎng)探頭的校準(zhǔn)方法,提出了便攜式電場(chǎng)探頭校準(zhǔn)儀的實(shí)現(xiàn)思路。(2)為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電場(chǎng)探頭的寬頻段校準(zhǔn),基于射頻電路理論,選取200MHz、2.5GHz、5.9GHz三個(gè)校準(zhǔn)頻率點(diǎn),選擇對(duì)應(yīng)頻率的信號(hào)發(fā)生模塊;設(shè)計(jì)了小尺寸的控制開關(guān)和電源電路;并給出校準(zhǔn)儀信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)原理圖,分析了電路的性能指標(biāo)。(3)基于電磁場(chǎng)理論和微波天線技術(shù),利用HFSS仿真軟件,針對(duì)三個(gè)校準(zhǔn)頻率點(diǎn),分別建立了平行雙線、平行板傳輸線和喇叭天線三種場(chǎng)產(chǎn)生裝置模型;仿真并設(shè)計(jì)了小尺寸、便攜的場(chǎng)產(chǎn)生裝置,通過分析各頻點(diǎn)的場(chǎng)產(chǎn)生裝置形成電場(chǎng)的均勻特性,給出了滿足電場(chǎng)探頭校準(zhǔn)需求的均勻場(chǎng)區(qū)域。(4)基于設(shè)計(jì)的信號(hào)發(fā)生器電路與場(chǎng)產(chǎn)生裝置,搭建便攜式校準(zhǔn)系統(tǒng)并制作實(shí)物;分別對(duì)所設(shè)計(jì)的電路性能進(jìn)行了單獨(dú)驗(yàn)證測(cè)試;測(cè)量三種場(chǎng)產(chǎn)生裝置的電場(chǎng),分析均勻場(chǎng)特性;并完成信號(hào)發(fā)生器與場(chǎng)產(chǎn)生裝置的聯(lián)調(diào),進(jìn)行便攜式校準(zhǔn)儀的系統(tǒng)驗(yàn)證。經(jīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析證明,本文設(shè)計(jì)的便攜式校準(zhǔn)儀可用于場(chǎng)外電場(chǎng)探頭的實(shí)時(shí)校準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)了校準(zhǔn)儀的小型化。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O441
【圖文】：

信號(hào)的輸出強(qiáng)度，提高均勻場(chǎng)產(chǎn)生裝置內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度。國(guó)內(nèi)外的研究機(jī)構(gòu)都在不停地對(duì)均勻場(chǎng)產(chǎn)生裝置進(jìn)行研究，目的是能夠產(chǎn)生一個(gè)均勻且穩(wěn)定的電場(chǎng)，用于電場(chǎng)探頭的校準(zhǔn)[22]。上世紀(jì) 70 年代，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)局科學(xué)家 Ceawford 首次提出使用橫電磁波小室，即TEM 小室，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)電場(chǎng)用于電場(chǎng)探頭的校準(zhǔn)[23]。由于 TEM 小室內(nèi)能夠產(chǎn)生一定區(qū)域的均勻場(chǎng)用于電場(chǎng)探頭的校準(zhǔn)研發(fā)，被國(guó)外許多校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)使用。隨著國(guó)內(nèi)電場(chǎng)探頭的發(fā)展，越來越多的實(shí)驗(yàn)室也開始使用 TEM 小室，并成為常用的電場(chǎng)探頭校準(zhǔn)儀。該儀器實(shí)質(zhì)是同軸傳輸線的一種變形，是矩形平板傳輸線結(jié)構(gòu)，主要由三部分組成轉(zhuǎn)接頭，上下地板和中心芯板。如圖 1.2（a）所示，TEM 小室的兩端是錐形過渡部分，中間區(qū)域是矩形傳輸部分，兩端采用轉(zhuǎn)接頭的形式，一端為測(cè)試信號(hào)輸入，另一端連接匹配負(fù)載，信號(hào)輸入至錐形過渡段，經(jīng)過中心矩形傳輸部分后與后端的 50 歐姆轉(zhuǎn)接頭匹配。一定功率的電磁波信號(hào)通過信號(hào)輸入轉(zhuǎn)接頭，在小室內(nèi)部能夠產(chǎn)生一定的橫電磁波，可形成一個(gè)與外部相隔離且穩(wěn)定的均勻電場(chǎng)環(huán)境。TEM 小室能夠產(chǎn)生穩(wěn)定且均勻的電場(chǎng)，在電磁兼容與抗干擾測(cè)試中應(yīng)用較為廣泛[24]。

硬件電路系統(tǒng)PCB圖

硬件電路實(shí)物圖

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本文編號(hào)：2772460