專利名稱：高頻電場探頭的校準方法
技術領域：
本發明屬于電磁兼容領域，具體地講是一種小尺寸高頻電場探頭
的校準方法。
背景技術：
電磁輻射以某種方式影響大多數的電子設備。如維修和保安人員
操作著的小型手持無線電收發4幾、固定的無線電廣播、電^L臺的發射 機、車載無線電發射機和各種工業電磁源均會頻繁地產生這種輻射。 除了有意產生的電磁能以夕卜，還有些設備產生雜散輻射，例如電焊機、 晶閘管整流器、熒光燈、感性負載的開關操作等等。這種干擾在大多 數情況下表現為傳導干擾。
在生活環境中這種高頻電磁場經常存在，隨著生活質量及人們健 康意識的增強，生活中的高頻電磁場越來越受到人們的關注，要求測 量高頻電磁場的工作逐年遞增。對于高頻電磁場，沒有先進的儀器， 場強^艮難測量，也^艮難用經典/>式或方程式來計算，因為周圍建筑物 和鄰近的其他設備的影響會使電磁波反射和失真。校準高頻電磁場測 量探頭所需要的儀器和環境非常嚴格，建立一套小尺寸高頻電場探頭 的校準方法非常有必要。
發明內容
本發明的目的是在屏蔽電磁場的電波暗室內，通過信號發生裝置 發射一種特定幅值、特定頻率的電磁場，同時將待校準探頭和輔助設
5備按一定方式擺放，對探頭進行校準的高頻電場探頭的校準方法，以 解決現有高頻電場探頭校準方法空缺的問題。
為了實現上述目的，本發明所用試駘4殳備包括
電波暗室尺寸能維持相對于待校準探頭來說具有足夠空間的均
勻場域，局部安裝一些吸收材料可以使室內的反射減弱；
電磁干擾(EMI)濾波器應注意確保濾波器在連接線路上不致引
起諧振效應；
射頻信號發生器能夠覆蓋所有感興趣的頻帶，并能被IkHz的正 弦波進行幅度調制，調幅深度80%，應具有以慢于l. 5xl(T3十倍頻程 /s的自動掃描功能，如帶有頻率合成器，則應具有頻率步進和延時的 程控功能，也應具有手動設置功能；
為了避免諧波對作為監視用的接收信號設備造成干擾，有必要采 用低通或帶通濾波器；
功率放大器:放大信號(調制的或米調制的)并提供天線輸出所需 的場強電平，放大器產生的諧波和失真電平應比載波電平至少低 15dB;
發射天線能夠滿足頻率特性要求的雙錐形、對數周期或其他線 性極化天線系統；
垂直和水平極化或各向同性場強監視天線采用總長度約為O. lm 或更短的偶極子，其置于被測場強中的前置增益和光電轉換裝置具有 足夠的抗擾度，另配有一根與室外指示器相連的光纖電纜，還需采用 充分濾波的信號連接；記錄功率電平的輔助設備:用于記錄試驗規定場強所需的功率電 平和控制產生試^r場強的電平； 試驗的布置包括
試驗布線應按待校準探頭規程進行，探頭應放置在一個8m高的絕 緣試驗臺上，使用非導體支撐物可防止受試設備的偶然接地和場的畸 變。為了保證不出現場的畸變，支撐體應為非導體，而不是絕緣層包 裹的金屬構架，根據待校準探頭相關的安裝說明連接電源和信號線。
如果對校準探頭的進、出線沒有規定，則使用非屏蔽平行導線。
從待校準探頭引出的連線暴露在電磁場中的距離為lm(具體布置 見圖l)。
試驗程序為
待校準探頭應在其規定溫度和相對濕度情況下進行試驗。首先采 用標準探頭對整套布置發生的場進行校準(具體布置見圖2，均勻域 的尺寸見圖3),然后將待校準探頭放置在試驗場內的固定處，讀取探 頭測量到的電磁場值，對探頭進行校準。
圖1為本發明典型試^i殳施布置圖。
圖2為本發明場校準的布置圖。
圖3為本發明場校準均勻域的尺寸。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的說明，但該實施 例不應理解為對本實用新型的限制。本發明所用試驗設備包括
電波暗室具有合適的尺寸，能維持相對于受試設備(EUT)來說具 有足夠空間的均勻場域。局部安裝一些吸收材料可以使室內的反射減弱。
電磁干擾(EMI)濾波器應注意確保濾波器在連接線路上不致引 起諧振效應
射頻信號發生器；能夠覆蓋所有感興趣的頻帶，并能被IkHz的正 弦波進行幅度調制，調幅深度80t應具有以慢于1.5xl0—3十倍頻程
/s的自動掃描功能，如帶有頻率合成器，則應具有頻率步進和延時的
程控功能，也應具有手動設置功能。
為了避免諧波對作為監視用的接收信號設備造成干擾，有必要采 用低通或帶通濾波器.
功率放大器:放大信號(調制的或米調制的)并提供天線輸出所需 的場強電平。放大器產生的諧波和失真電平應比載波電平至少低15dB
發射天線能夠滿足頻率特性要求的雙錐形、對數周期或其他線 性極化天線系統。
垂直和水平極化或各向同性場強監^見天線采用總長度約為O. lm 或更短的偶極子，其置于被測場強中的前置增益和光電轉換裝置具有 足夠的抗擾度，另配有一^f艮與室外指示器相連的光纖電纜，還需采用 充分濾波的信號連接。
記錄功率電平的輔助i殳備:用于記錄試驗規定場強所需的功率電 平和控制產生試驗場強的電平。試驗布線應按待校準探頭規程進行。探頭應放置在一個8m高的絕 緣試驗臺上。使用非導體支撐物可防止受試設備的偶然接地和場的畸 變。為了保證不出現場的畸變，支撐體應為非導體，而不是絕緣層包 裹的金屬構架，根據待校準探頭相關的安裝說明連接電源和信號線。 如果對校準探頭的進、出線沒有規定，則使用非屏蔽平行導線。 從待校準探頭引出的連線暴露在電磁場中的距離為lm(具體布置 見圖l)。
首先對整套設備發射的場進行校準，校準場的目的是為了確保試 驗樣品周圍的場是充分均勻的，以保證試驗結果的有效性在校準過程 中，不進行調制，以保證傳感器指示正常。
"均勻域"的概念(見圖3)是一個假想場的垂直平面，在該平面 中場的變化令人滿意地小。該均勻域尺寸為l. 5mx 1. 5m,若待校準探
頭及其連線可以#:置于一個較小的面積中目在該面積中可以受到充 分地照射，則均勻域尺寸可以小于該尺寸。在布置試驗時，應使待測 探頭受照射的面與均勻域的垂直平面重合。
由于靠近參考地平面不可能建立一個均勻場，所以校準的區域設
在離參考地平面上方不低于O. 8m處，待校準探頭也盡可能置于同樣
的高度上。
發射天線的放置距離應能使1.5m xl.5m的均勻域處于發射場的 主波瓣寬度之內，場探頭應至少距離場的發射天線lm以上，待校準探 頭與天線之間距離最好為3m這個距離是指雙錐天線的中心或對數周 期夭線的頂端到待校準探頭表面的距離。在規定的區域內75y。的表面上場的幅值在標稱值的-0dB ~十6dB范 圍內，即認為該場是均勻的。(即若測量16個點中至少有12個點在容 差范圍內)。
-0 d B - + 6 d B作為容差范圍，是為確保場強不會降到標稱值 以下。6d B容差被認為是在實際測量設施中可實現的最小范圍。 ^f交準程序如下
a) 將場探頭置于方格中16個點性的任意一點上(見圖3);
b) 向發射天線饋入能發送3V/m至10V/m場強的正向功率，并同時 記錄兩種讀數(功率和場強)；
c) 用同樣的發送功率，測量并記錄其他15個點的場強；
d) 分析全部16個點的結果，剔除25%偏差較大的數據(即16個中 的4個)；
e) 保留點的場強應在i3dB偏差之內(GB〃r 17626.3-1998
);
f) 在保留點中，定出最低場強的位置作為參考(確保在-Od B-十6dB偏差之內即滿足要求)；
g) 從輸入功率和場強的關系可推算出所需試驗場強必須發送的 功率(如在一給定點lmW功率產生的場強為O. 5 V/m,則36 mW功率產生 的場強為3V/m),這些應予以i己錄；
h) 在垂直極化與水平極化下，都要以不大于起始頻率1000的步 長重復本章中程序a) g)。
如果所有受試設備的各個面(包括連接電纜)都能全部處于"均勻域"中，則這一校準是有效的。
在試驗中應該使用校準場的天線和電纜，因為使用相同的電纜和 天線，就與電纜損耗和產生場的天線系數無關了。產生場的天線和電 纜的確切位置應記錄下來，因為位置發生很小的變化，都會對場產生 很大的影響，試驗中應采用同一位置。
校準待測探頭前，應該用標準場探頭再次在校準方格某一節點上 檢驗所建立的場強強度，產生場的天線和電纜的位置應與校準時一 致，測量達到校準場強所需的正向功率，應與校準均勻域時記錄一致。
抽檢應在80Mhz ~ 1 000 MHz頻率范圍內對4交準方格上的一些節點以水 平和垂直兩種才及4匕方式進4亍。
對校準場驗證后可以運用校準中獲得的數據產生試驗場，然后將 待測探頭放置在試驗場內的固定處，對探頭進行校準。
本說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業技術人員公知 的現有技術。
權利要求
1、一種高頻電場探頭的校準方法，它包括電波暗室，電磁干擾(EMI)濾波器，射頻信號發生器，功率放大器，發射天線，垂直和水平極化或各向同性場強監視天線，記錄功率電平的輔助設備，其方法是在屏蔽電磁場的電波暗室內，通過射頻信號發生器發射一種特定幅值、特定頻率的電磁場，同時將待校準探頭和輔助設備按一定方式擺放，通過對比產生的場值和待測電場探頭的讀數，達到對高頻電場探頭進行校準。
2、 如權利要求l所述的高頻電場探頭的校準方法，其特征在于 電波暗室的尺寸能維持相對于待校準探頭來說具有足夠空間的均勻場域，局部安裝一些吸收材料可以使室內的反射減弱。
3、 如權利要求l所述的高頻電場探頭的校準方法，其特征在于電磁干擾(EMI)濾波器在連接線路上不致引起諧振效應。
4、 如權利要求l所述的高頻電場探頭的校準方法，其特征在于 射頻信號發生器能夠覆蓋所有感興趣的頻帶，并能被IkHz的正弦波進 行幅度調制，調幅深度80%,應具有以慢于l. 5x10-3十倍頻程"的自 動掃描功能，如帶有頻率合成器，則應具有頻率步進和延時的程控功 能，也應具有手動設置功能。
5、 如權利要求l所述的高頻電場探頭校準方法，其特征在于功 率放大器產生的諧波和失真電平應比載波電平至少低15dB。
6、 如權利要求l所述的高頻電場探頭的校準方法，其特征在于 發射天線是能夠滿足頻率特性要求的雙錐形、對數周期或其他線性極化天線系統。
7、 如權利要求l所述的高頻電場探頭的校準方法，其特征在于 垂直和水平極化或各向同性場強監^L天線為總長度約為0. lm或更短 的偶極子，其置于被測場強中的前置增益和光電轉換裝置具有足夠的 抗擾度，另配有一根與室外指示器相連的光纖電纜，還需采用充分濾 波的信號連接。
8、 如權利要求l所述的高頻電場探頭的校準方法，其特征在于 記錄功率電平的輔助設備能記錄試驗規定場強所需的功率電平和控 制產生試驗場強的電平。
9 、如權利要求1所述的高頻電場探頭的校準方法，其具體方法是 首先設置一個假想場的垂直平面，在該平面上設置均勻的16個校 準點，在該平面中場的變化令人滿意地小，該垂直平面尺寸為l. 5m x 1. 5m，若待校準探頭及其連線可以被置于一個較小的面積中目在該 面積中可以受到充分地照射，則垂直平面尺寸可以小于該尺寸，在布 置試驗時，應使待測探頭受照射的面與均勻域的垂直平面重合，其具 體步驟是a) 將場探頭置于方格中16個點的任意一點上；b) 向發射天線饋入能發送3V/m至10V/m場強的正向功率，并同時 記錄功率和場強兩種讀數；c) 用同樣的發送功率，測量并記錄其他15個點的場強；d) 分析全部16個點的結果，剔除25%個偏差較大的數據；e) 保留點的場強應在土3dB偏差之內；f) 在保留點中，定出最低場強的位置作為參考；g) 從輸入功率和場強的關系可推算出所需試驗場強必須發送的 功率，予以記錄；h) 在垂直極化與水平極化下，以不大于起始頻率1000的步長重 復步驟a) ~ g);如果所有受試設備的各個面都能全部處于"垂直平面"中，則這 一校準是有效的。
全文摘要
本發明涉及一種高頻電場探頭的校準方法，它包括電波暗室，電磁干擾(EMI)濾波器，射頻信號發生器，功率放大器，發射天線，垂直和水平極化或各向同性場強監視天線，記錄功率電平的輔助設備，其方法是在屏蔽電磁場的電波暗室內，通過射頻信號發生器發射一種特定幅值、特定頻率的電磁場，同時將待校準探頭和輔助設備按一定方式擺放，通過對比產生的場值和待測電場探頭的讀數，達到對高頻電場探頭進行校準。
文檔編號G01R35/00GK101561481SQ20091006065
公開日2009年10月21日 申請日期2009年1月24日 優先權日2009年1月24日
發明者萬保權, 張小武, 張廣洲, 勤 王, 虹 蔣, 雄 鄔, 陳豫朝 申請人:國網電力科學研究院