一種三維電場測試裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種三維電場測試裝置，其包括：用于將空間中傳播的電場能量轉換為電壓信號的第一接收天線、第二接收天線和第三接收天線，與第一接收天線、第二接收天線和第三接收天線對應連接的3個低噪聲前置放大器，與3個低噪聲前置放大器對應連接的3個射頻功率檢測模塊，與3個射頻功率檢測模塊連接的多通道數據采集處理模塊，與多通道數據采集處理模塊連接的存儲器和USB接口電路，與USB接口電路連接的USB接口，與3個低噪聲前置放大器、3個射頻功率檢測模塊、多通道數據采集處理模塊和存儲器分別連接的供電電路，與供電電路連接的電池組，和進行外部封裝的金屬屏蔽殼。
【專利說明】
—種三維電場測試裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及測試領域，更具體而言，涉及一種小型一體化的三維電場測試裝置。
【背景技術】
[0002]隨著電子技術的飛速發展，電子系統的集成度越來越高，其結構尺寸在不斷縮小的同時系統內部的電磁環境也愈加復雜。在對電子系統進行電磁兼容(EMC)測試或電磁環境效應實驗時，往往需要對其內部的電場分布情況進行測試，以便確定電子系統存在的主要電磁輻射源或電磁能量耦合通道。
[0003]目前，普遍采用的電場測試系統主要由實現場電轉換的接收天線、負責信號傳輸的同軸電纜以及完成信號采集存儲和顯示處理的頻譜分析儀(或數字示波器)等組成。在自由空間內進行電場測試時，直接利用該測試系統就可以很方便的實現電場測試；而在有限空間內，特別是在電子系統或設備的包裝箱體內部等小空間內進行電場測試時，考慮到空間尺寸的限制，就需要將接收天線進行小型化設計并單獨放置在被測空間內部，而將頻譜分析儀(或數字示波器)等信號采集和處理設備放置在被測空間外部，兩者之間通過同軸電纜進行連接。為增強測試信號在傳輸過程中的抗電磁干擾能力，研究人員還利用光纖代替同軸電纜將電信號轉換為光信號進行信號傳輸。
[0004]通過以上分析可以看出，目前普遍使用的電場測試系統在測試前端(接收天線)和信號采集與處理終端(頻譜分析儀或數字示波器等)之間基本上都存在著線纜連接(同軸電纜或光纖)，這在實際應用中往往就要求被測對象要提供大小合適、位置適當的孔縫來貫穿這些線纜以實現測試信號的傳輸。而此類孔縫在被測對象本身設計時往往并沒有加以考慮，因此對于現有的、已設計完成的被測對象，特別是一些孔縫較小甚至無孔縫的小尺寸結構體來說，目前主要通過額外開孔的方法來實現信號傳輸線纜的貫穿，但這樣一來不僅會改變被測對象原有的結構設計，還會對其內部的電場分布規律產生一定影響，從而增大測試誤差。
[0005]目前，很需要一種新的電場測試裝置以能夠測試孔縫較小甚至無孔縫的小尺寸結構體的被測對象。
實用新型內容
[0006]為了解決上述問題，本實用新型提供了一種三維電場測試裝置，其特征在于，包括:用于將空間中傳播的電場能量轉換為電壓信號的第一接收天線、第二接收天線和第三接收天線，與第一接收天線、第二接收天線和第三接收天線對應連接的3個低噪聲前置放大器，與所述3個低噪聲前置放大器對應連接的3個射頻功率檢測模塊，與所述3個射頻功率檢測模塊連接的多通道數據采集處理模塊，與該多通道數據采集處理模塊連接的存儲器和USB接口電路，與該USB接口電路連接的USB接口，與所述3個低噪聲前置放大器、所述3個射頻功率檢測模塊、所述多通道數據采集處理模塊和所述存儲器分別連接的供電電路，與供電電路連接的電池組，和對3個低噪聲前置放大器、3個射頻功率檢測模塊、多通道數據采集處理模塊、存儲器、USB接口電路、USB接口、電池組和供電電路進行外部封裝的金屬屏蔽殼。
[0007]其中所述金屬屏蔽殼具有正方形結構，其厚度不小于2mm。
[0008]其中所述金屬屏蔽殼的邊長小于10cm。
[0009]其中所述第一接收天線、所述第二接收天線和所述第三接收天線是具有相同結構的單極子天線，并且分別垂直于金屬屏蔽殼中相互垂直的3個面。
[0010]其中所述第一接收天線、所述第二接收天線和所述第三接收天線的高度小于2cm。
[0011]其中所述第一接收天線、所述第二接收天線和所述第三接收天線分別通過SMA轉接頭與低噪聲前置放大器進行連接。
[0012]其中在USB接口處安裝有可拆卸的金屬蓋板。
[0013]其中所述存儲器是FLASH存儲器。
[0014]本實用新型的有益效果在于，通過將實現場電轉換的測試前端和信號采集與處理終端進行小型化設計和一體化集成，該測試裝置無需外接信號傳輸線纜就可以直接實現三維電場信號的接收、采集與存儲，消除了為貫穿信號傳輸線纜額外開孔對被測對象和測試結果帶來的不利影響，具有小型一體化結構的優點，特別適用于測試小尺寸、無孔縫結構體內部的電場分布，為實現小尺寸、無孔縫結構體內部電場分布的三維測試提供了一種新的手段。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型的三維電場測試裝置的結構示意圖；
[0016]圖2是本實用新型的三維電場測試裝置的外觀示意圖。
[0017]其中:1_第一接收天線；2_第二接收天線；3_第三接收天線；4_低噪聲前置放大器；5_射頻功率檢測模塊；6_多通道數據采集處理模塊；7_數據存儲器；8-USB接口電路；9-USB接口 ；10_電池組；11-供電電路；12-金屬屏蔽殼；13-SMA轉接頭。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步說明。
[0019]圖1是本實用新型的三維電場測試裝置的結構示意圖。如圖1所示，本實用新型的三維電場測試裝置包括:第一接收天線1、第二接收天線2、第三接收天線3、3個低噪聲前置放大器4、3個射頻功率檢測模塊5、多通道數據采集處理模塊6、存儲器7、USB接口電路8、USB接口 9、電池組10、供電電路11、和金屬屏蔽殼12。其中第一接收天線1、第二接收天線2和第三接收天線3用于將空間中傳播的電場能量轉換為電壓信號，所述3個低噪聲前置放大器4中的I個與第一接收天線I連接，所述3個低噪聲前置放大器4中的第2個與第二接收天線2連接，所述3個低噪聲前置放大器4中的第3個與第三接收天線3連接，所述3個射頻功率檢測模塊5與所述3個低噪聲前置放大器一一對應連接，即所述3個低噪聲前置放大器4中的第I個與所述3個射頻功率檢測模塊5中的第I個連接，所述3個低噪聲前置放大器4中的第2個與所述3個射頻功率檢測模塊5中的第2個連接，所述3個低噪聲前置放大器4中的第3個與所述3個射頻功率檢測模塊5中的第3個連接，所述3個射頻功率檢測模塊5連接至多通道數據采集處理模塊6，該多通道數據采集處理模塊6分別連接至存儲器7和USB接口電路8，該USB接口電路8還與USB接口 9連接，所述電池組10與供電電路11連接，所述供電電路11還分別連接至所述3個低噪聲前置放大器4、所述3個射頻功率檢測模塊5、所述多通道數據采集處理模塊6和所述存儲器7，而金屬屏蔽殼12對3個低噪聲前置放大器4、3個射頻功率檢測模塊5、多通道數據采集處理模塊6、存儲器7、USB接口電路8、USB接口 9、電池組10、和供電電路11進行外部封裝。
[0020]在該三維電場測試裝置中，第一接收天線1、第二接收天線2和第三接收天線3組成測試前端，其功能是將空間中傳播的電場能量轉換為在線纜中傳輸的電壓信號，實現場電轉換。
[0021]低噪聲前置放大器4用于將接收天線接收到的電壓信號進行低噪聲放大，進一步提高實測信號的信噪比，并將其傳送到射頻功率檢測模塊5。
[0022]射頻功率檢測模塊5具有射頻檢波和放大功能，用于對低噪聲前置放大器4輸出的電壓信號進行平方檢波和整形濾波處理，其輸出信號是隨輸入信號的功率大小變化的電壓信號，該信號被傳送到多通道數據采集處理模塊6。
[0023]多通道數據采集處理模塊6用于采集和處理3個射頻功率檢測模塊5分別輸出的3路電壓信號，其通過A/D轉換將電壓信號轉換為數字量并通過串行傳輸傳送到存儲器7以進行數據存儲。
[0024]存儲器7可以采用FLASH存儲器，其具有大容量和串行接口體系結構的優點，優選存儲容量在32兆以上。
[0025]多通道數據采集處理模塊6與存儲器7和USB接口電路8的連接關系，以及USB接口電路8與USB接口 9的連接關系，使得外部設備可以通過USB接口 9對存儲器7中保存的數據進行讀取，與方便對被測對象內部的電場分布情況進行分析，以便確定被測對象存在的主要電磁輻射源或電磁能量耦合通道。另外，外部設備還可以通過USB接口 9和USB接口電路8對多通道數據采集處理模塊6進行調試、控制和功能設定。
[0026]電池組10與供電電路11連接并通過該供電電路為所述3個低噪聲前置放大器4、所述3個射頻功率檢測模塊5、所述多通道數據采集處理模塊6和所述存儲器7進行供電。從縮小電場測試裝置的整體尺寸、增加工作時間的角度考慮，電池組10應選用體積小、容量大的聚合物電池。
[0027]供電電路11用于通過進行升壓、降壓和穩壓處理等為不同的電路模塊提供合適的輸出電壓和輸出電流。
[0028]以上所述各電路功能模塊優選采用尺寸小、集成度高的貼片式電子器件或集成芯片構成，以實現測試裝置的集成化、小型化設計。
[0029]圖2是本實用新型的三維電場測試裝置的外觀示意圖，所述金屬屏蔽殼12優選具有正方形結構，優選采用厚度不小于2_的金屬鋁制成，用于提供抗電磁干擾能力。如圖2所示，為便于后期的數據讀取，在USB接口 9處應預留開孔用于安裝可拆卸式金屬蓋板。第一接收天線1、第二接收天線2和第三接收天線3是具有相同結構的單極子天線，它們分別垂直于金屬屏蔽殼12中相互垂直的3個面，形成與空間三維坐標相對應的結構體系，從而實現對空間電場的三維測試。為便于接收天線的安裝和更換，優選第一接收天線1、第二接收天線2和第三接收天線3分別通過SMA轉接頭13與處于金屬屏蔽殼12內部的低噪聲前置放大器4進行連接。為滿足小空間內三維電場的測試需求，金屬屏蔽殼12的邊長應控制在1cm以下,接收天線的高度應控制在2cm以下。
[0030]本實用新型的三維電場測試裝置的工作原理是:利用3組具有相同結構的接收天線，構成與空間三維坐標相對應的結構體系，將空間中傳播的三維電場信號轉換為線纜中傳輸的3組電壓信號，從而實現場電轉換；利用低噪聲前置放大器對該電壓信號進行低噪聲放大，進一步提高其信噪比，并傳送到射頻功率檢測模塊進行射頻檢波，輸出隨輸入信號功率大小變化的3組電壓信號，實現對空間三維電場的測試；該電壓信號被傳送到多通道數據采集處理模塊進行A/D轉換和數據處理。
[0031 ] 上述的部件通過一體化集成設計封裝在一個金屬屏蔽殼體內，統一利用內置電池組進行供電，并通過采用尺寸小、集成度高的貼片式電子器件或集成芯片來控制整個測試裝置的尺寸，以實現測試裝置的集成化、小型化設計。
[0032]本實用新型的三維電場測試裝置具有小型一體化結構的優點，無需外接信號傳輸線纜就可以直接實現三維電場信號的接收、采集與存儲，消除了為貫穿信號傳輸線纜額外開孔對被測對象和測試結果帶來的不利影響，特別適用于測試小尺寸、無孔縫結構體內部的電場分布。
[0033]以上所述為用以解釋本實用新型的較佳實施例而已，本實用新型不應該局限于該實施例和附圖所公開的內容。凡是不脫離本實用新型所公開的精神下完成的等效或修改，都落入本實用新型保護的范圍。
【權利要求】
1.一種三維電場測試裝置，其特征在于，包括:用于將空間中傳播的電場能量轉換為電壓信號的第一接收天線、第二接收天線和第三接收天線，與第一接收天線、第二接收天線和第三接收天線對應連接的3個低噪聲前置放大器，與所述3個低噪聲前置放大器對應連接的3個射頻功率檢測模塊，與所述3個射頻功率檢測模塊連接的多通道數據采集處理模塊，與該多通道數據采集處理模塊連接的存儲器和USB接口電路，與該USB接口電路連接的USB接口，與所述3個低噪聲前置放大器、所述3個射頻功率檢測模塊、所述多通道數據采集處理模塊和所述存儲器分別連接的供電電路，與供電電路連接的電池組，和對3個低噪聲前置放大器、3個射頻功率檢測模塊、多通道數據采集處理模塊、存儲器、USB接口電路、USB接口、電池組和供電電路進行外部封裝的金屬屏蔽殼。
2.根據權利要求1所述的三維電場測試裝置，其特征在于，所述金屬屏蔽殼具有正方形結構，其厚度不小于2mm。
3.根據權利要求1所述的三維電場測試裝置，其特征在于，所述金屬屏蔽殼的邊長小于 1cm0
4.根據權利要求1所述的三維電場測試裝置，其特征在于，所述第一接收天線、所述第二接收天線和所述第三接收天線是具有相同結構的單極子天線，并且分別垂直于金屬屏蔽殼中相互垂直的3個面。
5.根據權利要求1所述的三維電場測試裝置，其特征在于，所述第一接收天線、所述第二接收天線和所述第三接收天線的高度小于2cm。
6.根據權利要求1所述的三維電場測試裝置，其特征在于，所述第一接收天線、所述第二接收天線和所述第三接收天線分別通過SMA轉接頭與低噪聲前置放大器進行連接。
7.根據權利要求1所述的三維電場測試裝置，其特征在于，在USB接口處安裝有可拆卸的金屬蓋板。
8.根據權利要求1所述的三維電場測試裝置，其特征在于，所述存儲器是FLASH存儲器。
【文檔編號】G01R29/14GK204065246SQ201420415082
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年7月25日 優先權日:2014年7月25日
【發明者】胡小鋒, 劉衛東, 魏明, 王雷 申請人:中國人民解放軍軍械工程學院