[实用新型]一种矢量电磁波探测仪

说明书

技术领域

本实用新型属于电磁波传播与探测技术领域，具体地涉及一种基于电磁波空间耦合模型及传播特性的宽带矢量电磁波探测仪。

背景技术

地面和空间的电磁场变化和电磁波传播对人们的工作与生活有重要影响。地面电磁探测是地面电磁环境监测、电磁辐射定位等需求的重要实现方法。空间电磁探测是空间探测和深空探测的重要内容。太阳活动、磁暴、地壳运动与人类活动等都会引起电离层和磁层电场的变化并激发各种电磁波。无论是研究空间天气通过磁层和电离层对人类活动的影响，还是研究地壳运动与人类活动对电离层和磁层的影响，都需要对地面以及空间电磁场和电磁波进行高精度的探测。采用星载电场波探测仪器对电离层进行探测，在地震火山预报研究、日地空间物理研究、空间天气对人类活动的影响研究，以及人类活动对电离层影响研究等方面都具有重要意义。

采用电磁波探测仪对探测电磁波及其矢量信息在下列领域方面具有重大意义：

1)可以获取地震、火山等自然灾害爆发前激发的电磁场异常信息，为地震和火山等的预报研究服务；

2)对电离层电磁场的探测有助于科学家进一步深入研究日地关系中的一系列重大物理过程；

3)可以研究空间天气对人类活动(包括通讯、导航和GPS定位等)的影响；

4)可以研究人类活动(包括高压输电线、无线电发射机等)的电磁辐射状况以及对电离层的影响。

5)可以在地面或者空间建立观测平台，接收并研究宇宙天体的射电辐射。

6)可以获取局部至全球的电磁场的分布信息，从而有助于建立自主的全球电磁场模型和全球电离层模型。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种宽带矢量电磁波探测仪。

为实现上述目的，本实用新型提供的矢量电磁波探测仪，主要包括：

自源宽带矢量天线，连接信号调理电路；

所述信号调理电路连接A/D采集电路；

所述A/D采集电路连接FPGA控制电路；

所述FPGA控制电路连接USB传输电路；

所述USB传输电路连接上位机处理软件模块。

本实用新型的矢量电磁波探测仪中，自源宽带矢量天线包括三路正交天线，每一路正交天线连接一个信号调理电路，且每一个信号调理电路连接一A/D采集电路。

本实用新型的宽带矢量电磁波探测仪中，信号调理电路包括：放大器电路、抗混叠滤波电路和差分放大器电路。

本实用新型的宽带矢量电磁波探测仪中，自源宽带矢量天线包括三分量正交无源单极天线和前置低噪声放大电路。

本实用新型的宽带矢量电磁波探测仪中，FPGA控制电路包括：时钟产生模块、ADC采样控制模块、数据缓存模块和USB接口控制模块。

本实用新型的矢量电磁波探测仪中，上位机处理软件模块包括：工作模式配置模块、数据处理模块和图形化显示模块。

本实用新型是基于电磁波空间耦合模型及传播特性的宽带矢量电磁波探测仪，该探测仪采用有源宽带矢量天线接收工作频带内的电磁波，分析波的平面度、极化特性和波矢量等，并能获得电磁波的来波方向。

附图说明

图1为本实用新型矢量电磁波探测仪原理框图；

图2为本实用新型自源宽带矢量天线1原理框图；

图3为本实用新型信号调理电路2原理框图；

图4为本实用新型A/D采集电路3原理框图；

图5为本实用新型FPGA控制电路4原理框图；

图6为本实用新型USB传输电路5原理框图。

具体实施方式

本实用新型主要由自源宽带矢量天线、信号调理电路、A/D采集电路、FPGA控制电路、USB传输电路和上位机处理软件模块构成。

自源宽带矢量天线包括三路正交的有源天线，用于接收三个正交方向上的空间低频电磁波信号，并分别转化为电压信号后进行低噪声放大。

信号调理电路将自源宽带矢量天线三个通道的输出电压信号作进一步放大处理，并分别进行抗混叠滤波、差分放大等处理，使单端信号转变为A/D采集所需要的差分电压信号。

A/D采集电路分别对三个通道的模拟电压信号进行采样数字化。

FPGA控制电路用来产生ADC采样时钟，控制三路ADC进行采样并将采样后的数据缓存，并控制USB接口将缓存的数据送往上位机。

USB传输电路作为上位机和FPGA之间的数据传输通道，负责数据传输和接收来自上位机的配置命令。