本發(fā)明屬于電磁場(chǎng)輻射檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種電場(chǎng)輻射寬帶檢測(cè)器及其檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

電場(chǎng)輻射是一種難以感知的隱形污染。在一定的空間中，電場(chǎng)輻射強(qiáng)度達(dá)到一定限值后，將對(duì)人身健康或動(dòng)物的生存安全等產(chǎn)生不良影響，同時(shí)也會(huì)對(duì)電子儀器、設(shè)備，包括通信設(shè)備的安全運(yùn)行產(chǎn)生影響。為了能夠?qū)崟r(shí)的檢測(cè)周邊環(huán)境的電場(chǎng)輻射強(qiáng)度，需要開(kāi)發(fā)一種可廣泛應(yīng)用于各種敏感區(qū)域的電場(chǎng)輻射檢測(cè)器，以便判定所檢測(cè)區(qū)域是否滿足相關(guān)國(guó)軍標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，最終確定敏感區(qū)域人員及設(shè)備的安全問(wèn)題。

傳統(tǒng)的電場(chǎng)輻射測(cè)量方法主要有兩種：一是基于偶極子天線的二極管檢波法，二是基于熱電偶的檢測(cè)方法等。第一種方法受限于偶極子天線的諧振特性，工作帶寬較窄，不太適合于電場(chǎng)輻射的寬帶測(cè)量，另外由于采用偶極子天線形式，天線的尺寸為電大尺寸，對(duì)測(cè)試場(chǎng)的干擾影響較大，從而失真較大，不太適合于電場(chǎng)輻射的精確測(cè)量。第二種方法受熱電偶本身特性的限制，體積較大，測(cè)試靈敏度較低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。

輻射檢測(cè)器的傳統(tǒng)方案是采用諧振式天線進(jìn)行電場(chǎng)輻射檢測(cè)，這種電場(chǎng)輻射檢測(cè)器是與本專(zhuān)利比較相近的一種實(shí)現(xiàn)方案，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。該結(jié)構(gòu)主要由偶極子天線及檢波二極管構(gòu)成。偶極子天線接收電場(chǎng)輻射信號(hào)經(jīng)二極管檢波后輸出。這種方案天線設(shè)計(jì)技術(shù)成熟，加工難度小，但偶極子天線受限于其諧振式工作機(jī)理，天線尺寸一般是半個(gè)波長(zhǎng)，為電大尺寸，對(duì)測(cè)試區(qū)域的輻射場(chǎng)強(qiáng)干擾較大，同時(shí)其工作帶寬較窄，很難滿足電場(chǎng)輻射寬帶高靈敏度測(cè)試的需求。電場(chǎng)輻射經(jīng)二極管檢波輸出后沒(méi)有進(jìn)行有效的低通濾波，檢波信號(hào)上疊加了高頻分量，導(dǎo)致測(cè)試的失真較大。總體來(lái)說(shuō)，這種方案，難以滿足電場(chǎng)輻射的高靈敏度低失真寬帶檢測(cè)的需求。

為了解決以上難題，本發(fā)明提出了一種基于分布式集總電阻加載的電場(chǎng)輻射寬帶檢測(cè)器，該檢測(cè)器是一種適用于近遠(yuǎn)場(chǎng)全空間區(qū)域的射頻寬帶電場(chǎng)輻射探測(cè)的普適性技術(shù)方案。該方案采用分布式集總電阻加載的電小探頭進(jìn)行電場(chǎng)輻射的寬帶接收，然后通過(guò)高靈敏度的低勢(shì)壘肖特基二極管進(jìn)行電場(chǎng)輻射的檢測(cè)，并將檢波信號(hào)通過(guò)分布式集總電阻構(gòu)成的低通濾波器進(jìn)行射頻信號(hào)隔離，從而達(dá)到低失真輸出的目的。本發(fā)明提出的超寬帶電場(chǎng)探測(cè)器，具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)形式，可實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)輻射的高靈敏度低失真寬帶檢測(cè)。采用該技術(shù)方案設(shè)計(jì)的電場(chǎng)輻射檢測(cè)分析儀可以覆蓋短波、超短波、微波頻段從而基本滿足軍民用單位的電場(chǎng)輻射檢測(cè)的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種電場(chǎng)輻射寬帶檢測(cè)器及其檢測(cè)方法，設(shè)計(jì)合理，克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，具有良好的推廣效果。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種電場(chǎng)輻射寬帶檢測(cè)器，包括分布式集總電阻加載的電小探頭、檢波二極管、濾波電容、基于分布式集總電阻的差分高阻傳輸線、輸出端口和低損耗介質(zhì)板；所述濾波電容跨接在檢波二極管的兩端；

分布式集總電阻加載的電小探頭，被配置為用于接收電場(chǎng)輻射信號(hào)；

檢波二極管，被配置為用于檢測(cè)電場(chǎng)輻射強(qiáng)度；

濾波電容和基于分布式集總電阻的差分高阻傳輸線構(gòu)成分布式低通濾波器，被配置為用于對(duì)電場(chǎng)輻射強(qiáng)度的檢測(cè)值進(jìn)行低通濾波；

電場(chǎng)輻射寬帶檢測(cè)器通過(guò)分布式集總電阻加載的電小探頭接收空間中的電場(chǎng)輻射信號(hào)，然后通過(guò)檢波二極管進(jìn)行電場(chǎng)輻射強(qiáng)度的檢測(cè)，電場(chǎng)輻射強(qiáng)度的檢測(cè)值通過(guò)濾波電容進(jìn)行低通濾波，然后通過(guò)差分高阻傳輸線傳送到輸出端口。

優(yōu)選地，差分高阻傳輸線由分布式集總電阻通過(guò)線路依次連接而成。

優(yōu)選地，電小探頭的臂長(zhǎng)是其最高工作頻率所對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的十分之一。

優(yōu)選地，電小探頭由分布式集總電阻和驅(qū)動(dòng)電容C_a組成，驅(qū)動(dòng)電容C_a跨接在檢波二極管的兩端。

優(yōu)選地，所述檢波二極管由結(jié)電容C_j和結(jié)電阻R_j組成。

優(yōu)選地，結(jié)電容C_j≤0.1pF。

優(yōu)選地，結(jié)電阻R_j≥1MΩ。

優(yōu)選地，驅(qū)動(dòng)電容C_a和結(jié)電阻R_j構(gòu)成一個(gè)高通濾波器。

此外，本發(fā)明還提到一種電場(chǎng)輻射寬帶檢測(cè)器的檢測(cè)方法，該方法采用如上所述的一種電場(chǎng)輻射寬帶檢測(cè)器，按照如下步驟進(jìn)行：

步驟1：根據(jù)電小探頭的工作頻率確定電小探頭的長(zhǎng)度；

步驟2：在具有一定長(zhǎng)度的電小探頭上進(jìn)行集總電阻的分布式指數(shù)加載，并根據(jù)下述公式計(jì)算出分布式指數(shù)加載的電阻值；

R_y＝R₀*exp(a*|y-y₀|/b)

其中，Ry為分布式指數(shù)加載的電阻值，R₀為電小探頭上的末端電阻值，a為指數(shù)系數(shù)，y為電阻加載的位置，y₀為電阻加載的起始點(diǎn)的位置，b為電小探頭的臂長(zhǎng)；

步驟3：通過(guò)分布式集總電阻加載的電小探頭接收空間中的電場(chǎng)輻射信號(hào)；

步驟4：通過(guò)檢波二極管進(jìn)行電場(chǎng)輻射強(qiáng)度的檢測(cè)；

步驟5：通過(guò)濾波電容對(duì)電場(chǎng)輻射強(qiáng)度的檢測(cè)值進(jìn)行低通濾波；

步驟6：通過(guò)差分高阻傳輸線將經(jīng)過(guò)低通濾波的電場(chǎng)輻射強(qiáng)度的檢測(cè)值傳送到輸出端口。

本發(fā)明所帶來(lái)的有益技術(shù)效果：

本發(fā)明提出的一種基于分布式集總電阻加載的電場(chǎng)輻射寬帶檢測(cè)器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積較小、工作帶寬寬、靈敏度高、失真小等等優(yōu)點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)諧振式的電場(chǎng)檢測(cè)器尺寸大、工作帶寬窄、靈敏度低、失真大的不足，實(shí)現(xiàn)了電場(chǎng)輻射的高靈敏度低失真寬帶檢測(cè)。具體如下：

1、采用了分布式集總電阻指數(shù)型加載的電小探頭進(jìn)行電場(chǎng)輻射信號(hào)的超寬帶接收，具有較小的結(jié)構(gòu)尺寸，易于加工，同時(shí)也減小了對(duì)測(cè)試場(chǎng)的影響；

2、采用了分布式集總電阻指數(shù)型加載的電小探頭及高靈敏度檢波二極管結(jié)合的檢波電路的一體化設(shè)計(jì)，通過(guò)選擇合適參數(shù)的檢波二極管并優(yōu)化設(shè)計(jì)電小探頭實(shí)現(xiàn)了電場(chǎng)輻射強(qiáng)度的高靈敏度檢測(cè)；

3、采用基于分布式集總電阻的差分高阻傳輸線及濾波電容構(gòu)成分布式低通濾波器，通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)尺寸，調(diào)整電阻及電容值，實(shí)現(xiàn)了高頻信號(hào)的隔離，減小了檢波信號(hào)的失真。

附圖說(shuō)明

圖1為傳統(tǒng)的一種偶極子天線形式的電場(chǎng)輻射檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明一種電場(chǎng)輻射寬帶檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為電小探頭檢波電路的等效原理圖。

其中，1-電小探頭；2-高靈敏度檢波二極管；3-濾波電容；4-差分高阻傳輸線；5-輸出端口；6-低損耗介質(zhì)板。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明：

實(shí)施例1：

本發(fā)明提出了一種基于分布式集總電阻加載的電場(chǎng)輻射寬帶檢測(cè)器，其結(jié)構(gòu)及各組成部分如圖2所示。該電場(chǎng)輻射寬帶檢測(cè)器主要由六個(gè)部分構(gòu)成，分別是分布式集總電阻加載的電小探頭1、高靈敏度檢波二極管2、濾波電容3、基于分布式集總電阻的差分高阻傳輸線4、輸出端口5及低損耗介質(zhì)板6。

電場(chǎng)輻射寬帶檢測(cè)器通過(guò)分布式集總電阻加載的電小探頭1接收空間中的電場(chǎng)輻射信號(hào)，然后通過(guò)高靈敏度檢波二極管2進(jìn)行電場(chǎng)輻射強(qiáng)度的檢測(cè)，電場(chǎng)輻射強(qiáng)度的檢測(cè)值通過(guò)濾波電容3進(jìn)行低通濾波，然后通過(guò)差分高阻傳輸線4傳送到輸出端口5。

差分高阻傳輸線4由分布式集總電阻通過(guò)線路依次連接而成。

電小探頭1的臂長(zhǎng)是其最高工作頻率所對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的十分之一。

電小探頭1由分布式集總電阻和驅(qū)動(dòng)電容C_a組成，驅(qū)動(dòng)電容C_a跨接在檢波二極管的兩端。

本發(fā)明中采用高靈敏度檢波二極管2實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)輻射強(qiáng)度的檢測(cè)。

選擇二極管時(shí)主要需考慮以下幾個(gè)參數(shù)：

1)最大工作頻率f_max；

2)二極管的結(jié)電容(C_j)；

3)二極管的結(jié)電阻(R_j)；

4)檢波靈敏度。

高的頻率f_max決定了最小C_j和寄生電抗，比如電容(C_p)和二極管的傳導(dǎo)電感(L)。二極管的電容應(yīng)很小，因?yàn)樗c電小探頭的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)電容(C_a)進(jìn)行電壓分壓，具體的等效原理見(jiàn)圖3所示。所述檢波二極管由結(jié)電容C_j和結(jié)電阻R_j組成，只有結(jié)電容C_j≤0.1pF的二極管才可以使用，并且C_a和R_j共同組成一個(gè)高通濾波器，最終決定了整個(gè)探頭的低端的截止頻率(f_min)，同樣的只有結(jié)電阻很大(R_j≥1MΩ)的二極管才可以采用。

實(shí)施例2：

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提到一種電場(chǎng)輻射寬帶檢測(cè)器的檢測(cè)方法，按照如下步驟進(jìn)行：

步驟1：根據(jù)電小探頭的工作頻率確定電小探頭的長(zhǎng)度；

步驟2：在具有一定長(zhǎng)度的電小探頭上進(jìn)行集總電阻的分布式指數(shù)加載，并根據(jù)下述公式計(jì)算出分布式指數(shù)加載的電阻值；

R_y＝R₀*exp(a*|y-y₀|/b)

其中，Ry為分布式指數(shù)加載的電阻值，R₀為電小探頭上的末端電阻值，a為指數(shù)系數(shù)，y為電阻加載的位置，y₀為電阻加載的起始點(diǎn)的位置，b為電小探頭的臂長(zhǎng)；

步驟3：通過(guò)分布式集總電阻加載的電小探頭接收空間中的電場(chǎng)輻射信號(hào)；

步驟4：通過(guò)檢波二極管進(jìn)行電場(chǎng)輻射強(qiáng)度的檢測(cè)；

步驟5：通過(guò)濾波電容對(duì)電場(chǎng)輻射強(qiáng)度的檢測(cè)值進(jìn)行低通濾波；

步驟6：通過(guò)差分高阻傳輸線將經(jīng)過(guò)低通濾波的電場(chǎng)輻射強(qiáng)度的檢測(cè)值傳送到輸出端口。

本發(fā)明采用了分布式集總電阻指數(shù)型加載的電小探頭進(jìn)行電場(chǎng)輻射信號(hào)的超寬帶接收，具有較小的結(jié)構(gòu)尺寸，易于加工，同時(shí)也減小了對(duì)測(cè)試場(chǎng)的影響；采用了分布式集總電阻指數(shù)型加載的電小探頭及高靈敏度檢波二極管結(jié)合的檢波電路的一體化設(shè)計(jì)，通過(guò)選擇合適參數(shù)的檢波二極管并優(yōu)化設(shè)計(jì)電小探頭實(shí)現(xiàn)了電場(chǎng)輻射強(qiáng)度的高靈敏度檢測(cè)；采用基于分布式集總電阻的差分高阻傳輸線及濾波電容構(gòu)成分布式低通濾波器，通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)尺寸，調(diào)整電阻及電容值，實(shí)現(xiàn)了高頻信號(hào)的隔離，減小了檢波信號(hào)的失真。

當(dāng)然，上述說(shuō)明并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。