[发明专利]一种场传感器校准系统和方法

说明书

本发明提出一种场传感器校准系统和方法，解决校准区域小、场传感器对场分布影响大的问题。本发明的场传感器校准系统包含单锥体和平面体，构成一单锥体天线。所述单锥体从顶面至底面逐渐变细，侧面的旋转曲线形状为指数曲线。本发明的场传感器校准方法首先设置一单锥体天线，从顶面至底面逐渐变细，使得场传感器校准可使用的空间区域变大；在单锥体天线辐射的范围内定义一立方体校准区域，在该立方体的顶点及各边中点设置参考点，分别计算并比较有、无场传感器的情况下各参考点电场强度，得到场传感器对校准区域内部场分布的影响。本发明单锥体天线阻抗变换方法是指数变换形式，提高了场传感器的校准精度。

技术领域

本发明涉及一种电磁场测试领域，特别涉及一种场传感器校准系统和方法。

背景技术

目前，国内外对于脉冲场的测量一般使用电磁脉冲场传感器。超宽带短脉冲电磁场的脉冲上升时间和持续时间在ns量级或更短、频谱宽度覆盖范围在几十MHz或更宽，因此测量难度大。为了保证电磁脉冲场强测量的准确性，需要在时域对电磁脉冲场传感器进行性能校准。

时域校准的难点在于获得时域脉冲场的已知场即标准场。电磁场传感器及探头校准标准IEEE Std1309-2005中给出了一种单锥体结构与金属地面组合构成的场传感器校准系统，所述单锥体结构与金属地面组合后形成一个单锥体天线，在其辐射场范围内定义一校准区域，用于对场传感器进行校准。由于场传感器自身体积和材质的作用，当放入校准场区域进行校准时，会对校准场区域的场分布造成影响。

单锥体天线的结构参数决定单锥体与金属地面之间场分布的状态。通常，单锥体结构的形状为倒V型的线性变换结构，电磁场分布的状态使得校准区域较小；在进行电磁场传感器校准时，场传感器的放入对校准区域内部场分布的影响较大，因而直接影响传感器的校准精度。

发明内容

本发明提出一种场传感器校准系统和方法，解决校准区域小、场传感器器对校准区域内场分布影响大的问题，提高场传感器校准精度。

本发明提出的场传感器校准系统，包含单锥体和平面体，所述单锥体和平面体均为导体。

所述单锥体沿轴向旋转对称，包含顶面、底面、侧面，所述单锥体从顶面至底面逐渐变细；所述侧面的旋转曲线形状为指数曲线。

所述单锥体的轴向与所述平面体相垂直，构成一单锥体天线，所述单锥体的顶面位于远端，所述单锥体的底面与馈电的同轴电缆的内导体连接。

进一步地，场传感器校准系统还包含一时域脉冲发生器，所述时域脉冲发生器产生脉冲信号，通过所述馈电的同轴电缆输入到所述单锥体，在所述单锥体与所述平面体之间产生时域脉冲辐射场。

本发明提出的场传感器校准方法，包含以下步骤：

设置一单锥体天线，所述单锥体的轴向与导电的平面体相垂直，所述单锥体的顶面位于远端，所述单锥体从顶面至底面以指数形式逐渐变细，与所述平面体的边缘距离变远。

在单锥体天线辐射的范围内定义一立方体校准区域，在该立方体的顶点及各边中点设置参考点，分别计算有、无场传感器的情况下所述参考点的电场强度，比较所述有、无场传感器的情况下各参考点电场强度，得到场传感器对校准区域内部场分布的影响。

所述单锥体天线侧面的旋转曲线的方程为：y＝re^Cz，且其中r为单锥体底面半径，C为指数项系数，R为单锥体顶面半径，h为单锥体高度；

本发明有益效果如下：