一種電光集成的瞬態電場時域測試裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于電磁場測試技術領域，涉及一種電光集成的瞬態電場時域測試裝置。
【背景技術】
[0002]瞬態電場時域測試技術是電磁脈沖攻防領域研究的熱點和難點問題，特別是隨著電磁兼容與防護技術研究的不斷深入，需要測試的瞬態電場信號上升時間越來越短、頻譜范圍越來越寬。傳統的頻域測試系統(如雙錐天線、對數周期天線等)以及在此基礎上發展起來的寬帶時域測試系統(如加載振子天線、TEM喇叭天線等)由于測試帶寬較窄或使用頻段較高，在瞬態電場的時域測試中存在較大失真，且現有測試系統存在所使用的接收天線尺寸太大，不利于在屏蔽腔體等小空間內進行瞬態電場測試；以及所使用的信號傳輸線纜多為同軸電纜，容易受到高功率、強瞬態電場的干擾等不足。此外，D-Dot類型瞬態電場測試系統雖然也在瞬態電場時域測試中得到了廣泛應用，但其輸出信號是被測瞬態電場信號的微分，無法直接反映原始瞬態電場的時域特征，往往還需要通過設計額外的積分電路或通過數字信號處理方式來恢復被測瞬態電場時域波形。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種體積小、抗干擾能力強、測量范圍可調的電光集成的瞬態電場時域測試裝置。
[0004]為解決上述技術問題所采用的技術方案是一種電光集成的瞬態電場時域測試裝置，包括瞬態電場采集單元、電光轉換單元、光電轉換單元、光功率顯示單元和數據采集及記錄單元;
[0005]所述瞬態電場采集單元的輸出端接所述電光轉換單元的相應輸入端；所述電光轉換單元的光信號輸出端通過光纖接所述光電轉換單元的光信號輸入端；所述光電轉換單元的光功率輸出端通過光纖接所述電光轉換單元光功率輸入端；所述光功率顯示單元和數據采集及記錄單元的輸入端分別接所述光電轉換單元的相應輸出端；所述光電轉換單元的電源輸入端接220V交流電源。
[0006]進一步的，所述測試裝置還包括第一金屬殼體T1和第二金屬殼體T2 ;所述第二金屬殼體T2設有散熱孔；所述電光轉換單元封閉在所述第一金屬殼體T1內；所述光電轉換單元封裝在所述第二金屬殼體T2內；所述光功率顯示單元設置在所述第二金屬殼體內T2外表面上。
[0007]所述瞬態電場采集單元包括電小極子接收天線E1~E2和脈沖衰減器U1~U2 ;所述電光轉換單元包括運算放大模塊U3、光伏電池模塊U4、升壓穩壓模塊U5、恒流源模塊U6、電光轉換模塊U7、隔直電容C和電阻R1 ;
[0008]所述電小極子接收天線E1的輸出端接所述脈沖衰減器U1的輸入端；所述電小極子接收天線E2的輸出端接所述脈沖衰減器U2的輸入端；所述脈沖衰減器U1的輸出端接所述運算放大模塊U3的第一同相輸入端；所述脈沖衰減器U2的輸出端接所述運算放大模塊U3的第二同相輸入端；所述運算放大模塊U3的輸出端依次經所述隔直電容C和電阻R1接所述電光轉換模塊U7相應輸入端；所述光伏電池模塊U4的輸出端接所述升壓穩壓模塊U5的輸入端；所述運算放大模塊U3和恒流源模塊U6的電源端分別接所述升壓穩壓模塊U5的相應輸出端；所述電光轉換模塊U7的電流輸入端接所述恒流源模塊U6的輸出端。
[0009]所述光電轉換單元包括光電轉換模塊U8、跨阻放大模塊U9、降壓穩壓模塊U10、大功率激光源U11、匹配電阻R2和取樣電阻R3 ;所述光功率顯示單元包括數碼顯示管U12 ;
[0010]所述光電轉換模塊U8的輸入端接所述電光轉換模塊U7的輸出端02 ;所述光電轉換模塊U8的輸出端接所述跨阻放大模塊U9的同相輸入端；所述跨阻放大模塊U9的輸出端經所述電阻R2接所述數據采集及記錄單元的輸入端04 ;所述降壓穩壓模塊U10和大功率激光源U11的輸入端分別接220V交流電源的輸出端03 ;所述大功率激光源U11的輸出端01接所述光伏電池模塊U4的輸入端；所述跨阻放大模塊U9的電源端接所述降壓穩壓模塊U10輸入端；所述光電轉換模塊U8的電源端經所述電阻R3接所述降壓穩壓模塊U10的輸出端；所述數碼顯示管U12并聯在所述電阻R3兩端。
[0011]所述電小極子接收天線E1~E2均為具有高電導率的金屬圓柱天線；金屬圓柱天線的高度小于5cm，直徑小于5mm。
[0012]所述運算放大模塊U3是由3個具有高阻輸入的運算放大器ADA4857-1芯片及其外圍電路構成。
[0013]所述數據采集及記錄單元是型號為UZTDS2022B的數字存儲示波器。
[0014]所述脈沖衰減器U1~U2的型號均為PSPL5510 ;所述光伏電池模塊U4的型號為PPC-6E ;所述升壓穩壓模塊U5的型號為MAX8614 ;所述恒流源模塊U6的型號為ADN2830 ；所述電光轉換模塊U7的型號為JZDFB15P ;所述光電轉換模塊U8的型號為JZPIPFCPC2A ;所述跨阻放大模塊U9的型號為0PA847 ;所述降壓穩壓模塊U10的型號為FAWOT05 ;所述大功率激光源U11的型號為SPL2F81-2S ;所述數碼顯示管U12的型號為H0E-LEDRS485V5LB。
[0015]本實用新型的有益效果是:相比現有瞬態電場時域測試系統，通過在接收天線和高阻運算放大模塊之間增加脈沖衰減器，不僅可以方便調整測試系統對瞬態電場的測量范圍，而且在不同的測量范圍內可以確保測試系統均具有一致性較好的頻率響應特性；利用高阻運算放大模塊可以消除接收天線對被測瞬態電場信號的微分效應，實現有源積分功能，使其輸出信號能夠直接反映被測瞬態電場的時域特征；通過激光供電可以有效增加電場測試探頭的持續工作時間，并大幅減小電場測試探頭的體積，從而降低其對被測瞬態電場的擾動效應。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型原理框圖。
[0017]圖2為瞬態電場采集單元及電光轉換單元電路原理圖。
[0018]圖3為光電轉換單元及光功率顯示單元電路原理圖。
【具體實施方式】
[0019]由圖1-3所示的實施例可知，它包括瞬態電場采集單元、電光轉換單元、光電轉換單元、光功率顯示單元和數據采集及記錄單元；
[0020]所述瞬態電場采集單元的輸出端接所述電光轉換單元的相應輸入端；所述電光轉換單元的光信號輸出端通過光纖接所述光電轉換單元的光信號輸入端；所述光電轉換單元的光功率輸出端通過光纖接所述電光轉換單元光功率輸入端；所述光功率顯示單元和數據采集及記錄單元的輸入端分別接所述光電轉換單元的相應輸出端；所述光電轉換單元的電源輸入端接220V交流電源。
[0021]進一步的，所述測試裝置還包括第一金屬殼體T1和第二金屬殼體T2 ;所述第二金屬殼體T2設有散熱孔；所述電光轉換單元封閉在所述第一金屬殼體T1內；所述光電轉換單元封裝在所述第二金屬殼體T2內；所述光功率顯示單元設置在所述第二金屬殼體內T2外表面上。
[0022]所述瞬態電場采集單元包括電小極子接收天線E1~E2和脈沖衰減器U1~U2 ;所述電光轉換單元包括運算放大模塊U3、光伏電池模塊U4、升壓穩壓模塊U5、恒流源模塊U6、電光轉換模塊U7、隔直電容C和電阻R1 ;
[0023]所述電小極子接收天線E1的輸出端接所述脈沖衰減器U1的輸入端；所述電小極子接收天線E2的輸出端接所述脈沖衰減器U2的輸入端；所述脈沖衰減器U1的輸出端接所述運算放大模塊U3的第一同相輸入端；所述脈沖衰減器U2的輸出端接所述運算放大模塊U3的第二同相輸入端；所述運算放大模塊U3的輸出端依次經所述隔直電容C和電阻R1接所述電光轉換模塊U7相應輸入端；所述光伏電池模塊U4的輸出端接所述升壓穩壓模塊U5的輸入端；所述運算放大模塊U3和恒流源模塊U6的電源端分別接所述升壓穩壓模塊U5的相應輸出端；所述電光轉換模塊U7的電流輸入端接所述恒流源模塊U6的輸出端。
[0024]所述光電轉換單元包括光電轉換模塊U8、跨阻放大模塊U9、降壓穩壓模塊U10、大功率激光源U11、匹配電阻R2和取樣電阻R3 ;所述光功率顯示單元包括數碼顯示管U12 ;
[0025]所述光電轉換模塊U8的輸入端接所述電光轉換模塊U7的輸出端02 ;所述光電轉換模塊U8的輸出端接所述跨阻放大模塊U9的同相輸入端；所述跨阻放大模塊U9的輸出端經所述電阻R2接所述數據采集及記錄單元的輸入端04 ;所述降壓穩壓模塊U10和大功率激光源U11的輸入端分別接220V交流電源的輸出端03 ;所述大功率激光源U11的輸出端01接所述光伏電池模塊U4的輸入端；所述跨阻放大模塊U9的電源端接所述降壓穩壓模塊U10輸入端；所述光電轉換模塊U8的電源端經所述電阻R3接所述降壓穩壓模塊U10的輸出端；所述數碼顯示管U12并聯在所述電阻R3兩端。
[0026]所述電小極子接收天線E1~E2均為具有高電導率的金屬圓柱天線；金屬圓柱天線的高度小于5cm，直徑小于5mm。
[0027]所述運算放大模塊U3是由3個具有高阻輸入的運算放大器ADA4857-1芯片及其外圍電路構成。
[0028]所述數據采集及記錄單元是型號為UZTDS2022B的數字存儲示波器。
[0029]所述脈沖衰減器U1~U2的型號均為PSPL5510 ;所述光伏電池模塊U4的型號為PPC-6E ;所述升壓穩壓模塊U5的型號為MAX8614 ;所述恒流源模塊U6的型號為ADN2830 ；所述電光轉換模塊U7的型號為JZDFB15P ;所述光電轉換模塊U8的型號為JZPIPFCPC2A ;所述跨阻放大模塊U9的型號為0PA847 ;所述降壓穩壓模塊U10的型號為FAWOT05 ;所述大功率激光源U11的型號為SPL2F81-2S ;所述數碼顯示管U12的型號為H0E-LEDRS485V5LB。
[0030]電小偶極子接收天線用來接收被測瞬態電場，實現場-電轉換，將被測電場信號轉換為電壓信號，并通過脈沖衰減器將其輸送至高阻輸入差分運算放大模塊；脈沖衰減器用來控制進入高阻輸入差分運算放大模塊的電壓信號幅值，通過設置不同的衰減值，可以調整測試系統的測量范圍，使其在弱場和強場測試環境下均可以正常工作；高阻輸入差分運算放大模塊由具有高阻輸入的3個高速運算放大器及其外圍電路組合構成，該模塊通過提供高阻差分輸入和低噪聲放大，可以有效消除接收天線對被測瞬態電場信號的微分效應，實現有源積分