基于二极管的总场强计算电路及全向强电磁脉冲场传感器制造技术

本发明专利技术提供一种基于二极管的总场强计算电路及全向强电磁脉冲场传感器，所述基于二极管的总场强计算电路包括隔直电容C1、隔直电容C2、隔直电容C3、1#比例调节电阻R1、R2、R3、2#比例调节电阻R4、R5、R6、比例调节运算放大器A1、A2、A3、电压

【技术实现步骤摘要】
基于二极管的总场强计算电路及全向强电磁脉冲场传感器


[0001]本专利技术涉及强电磁脉冲测试
，具体而言，涉及一种基于二极管的总场强计算电路及全向强电磁脉冲场传感器。

技术介绍

[0002]全向强电磁脉冲场传感器，作为一种可实现空间任意来波、任意极化强电磁脉冲环境准确感知，且测试结果不受摆放姿态影响的电场传感器，在强电磁脉冲环境测试测量领域受到广泛的关注和应用。其工作原理是：首先通过三个正交轴向的极子天线完成空间电场分量的感应获取，然后通过处理电路进行信号处理，再通过光电转换以光纤方式或直接以电缆方式将处理后的信号对外进行传输，最后在接收端进行接收、处理，从而完成空间强电磁脉冲环境全向测试。这其中，处理电路，作为全向强电磁脉冲场传感器中最重要的组成部分之一，其性能往往决定了传感器的响应速度、测试频率和测试脉宽等关键测试指标，因此对于全向强电磁脉冲场传感器而言，处理电路的设计十分重要。
[0003]近年来，一些文献资料报道了可用于强电磁脉冲环境全向测试的三维有源电光传感器，这类传感器通过直接电光调制电路对轴向感应信号进行处理，将X、Y、Z三个轴向的电场分量感应信号直接转换为三路光信号进行传输，再通过三通道传输、接收采集以及合成计算得到空间总场强，从而实现瞬时脉冲强场的响应。但是这种直接电光调制处理电路输出的是三路信号，需要采用三个电光调制器件(通常为激光器模块)对三路信号进行电光转换，不仅功耗高，还需要精密均衡控制电路来调节三个电光调制器件的一致性，电路也较为复杂。并且，基于这种直接电光调制处理电路的传感器往往需要三个通道来传输感应接收信号，由其构成的测试系统要求采集设备具有多个独立、高精度同步采集端口，在用于多点阵列测试或大区域电场分布式监测时，缺点与不足会进一步凸显；此外，该类型传感器的测试频率受到模拟电光器件频率限制(一般在1GHz以内)，因此该类型传感器难以实现1GHz频率以上的强电磁脉冲环境全向测试，应用受到较大的限制。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在提供一种基于二极管的总场强计算电路及全向强电磁脉冲场传感器，以解决现有直接电光调制式电路及其应用的强电磁脉冲环境全向测试的三维有源电光传感器存在的问题。
[0005]本专利技术提供的一种基于二极管的总场强计算电路，包括隔直电容C1、隔直电容C2、隔直电容C3、1#比例调节电阻R1、1#比例调节电阻R2、1#比例调节电阻R3、2#比例调节电阻R4、2#比例调节电阻R5、2#比例调节电阻R6、比例调节运算放大器A1、比例调节运算放大器A2、比例调节运算放大器A3、电压
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电流转换二极管D1、电压
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电流转换二极管D2、电压
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电流转换二极管D3、信号转换调节运算放大器A4和电流
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电压转换电阻R7；
[0006]比例调节运算放大器A1的同相端接地；比例调节运算放大器A1的反相端一方面依次经1#比例调节电阻R1和隔直电容C1连接一个检波信号输入端，另一方面经2#比例调节电
阻R4连接比例调节运算放大器A1的输出端；比例调节运算放大器A1的输出端还连接电压
‑
电流转换二极管D1的输入端；
[0007]比例调节运算放大器A2的同相端接地；比例调节运算放大器A2的反相端一方面依次经1#比例调节电阻R2和隔直电容C2连接一个检波信号输入端，另一方面经2#比例调节电阻R5连接比例调节运算放大器A2的输出端；比例调节运算放大器A2的输出端还连接电压
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电流转换二极管D2的输入端；
[0008]比例调节运算放大器A3的同相端接地；比例调节运算放大器A3的反相端一方面依次经1#比例调节电阻R3和隔直电容C3连接一个检波信号输入端，另一方面经2#比例调节电阻R6连接比例调节运算放大器A3的输出端；比例调节运算放大器A3的输出端还连接电压
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电流转换二极管D3的输入端；
[0009]电压
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电流转换二极管D1、电压
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电流转换二极管D2和电压
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电流转换二极管D3的输出端一方面经电流
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电压转换电阻R7连接信号转换调节运算放大器A4的输出端，另一方面连接信号转换调节运算放大器A4的反相端；信号转换调节运算放大器A4的同相端接地。
[0010]进一步地，所述隔直电容C1、隔直电容C2和隔直电容C3的容值C与测试环境信号的最小脉宽T
w
之间满足以下关系：
[0011][0012]进一步地，所述1#比例调节电阻R1、1#比例调节电阻R2和1#比例调节电阻R3的阻值R
α
，所述2#比例调节电阻R4、2#比例调节电阻R5和2#比例调节电阻R6的阻值R
β
，R
α
、R
β
满足以下条件：
[0013][0014]其中，l为检波曲线斜率，单位为V/dB；R
α
、R
β
单位均为Ω；N
T
为电压
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电流转换二极管D1、电压
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电流转换二极管D2和电压
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电流转换二极管D3的PN结发射系数。
[0015]进一步地，所述电压
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电流转换二极管D1、电压
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电流转换二极管D2和电压
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电流转换二极管D3均采用均为同一型号的肖特基势垒二极管；且所述电压
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电流转换二极管D1、电压
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电流转换二极管D2和电压
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电流转换二极管D3的势垒电容小于比例调节运算放大器A1、比例调节运算放大器A2和比例调节运算放大器A3允许的最大负载电容。
[0016]进一步地，所述2#比例调节电阻R4、2#比例调节电阻R5和2#比例调节电阻R6均采用PTC热敏电阻。
[0017]进一步地，所述2#比例调节电阻R4、2#比例调节电阻R5和2#比例调节电阻R6的温度系数为3000PPM。
[0018]本专利技术还提供一种全向强电磁脉冲场传感器，包括：金属屏蔽壳体、3个轴向感应天线、信号处理模块、激光器模块、光纤和供电电源；所述信号处理模块包括3个轴向电压信号检波单元以及如上述的基于二极管的总场强计算电路；
[0019]所述3个轴向感应天线均设置在金属屏蔽壳体外部且两两互相垂直；所述3个轴向电压信号检波单元、总场强计算电路、激光器模块和供电电源设置在金属屏蔽壳体内部；所述3个轴向感应天线分别经3个轴向电压信号检波单元连接总场强计算电路的3个检波信号
输入端；总场强计算电路的信号转换调节运算放大器A4的输出端依次连接激光器模块和光纤；并且所述金属屏蔽壳体表面设置有用于3个轴向感应天线和3个轴向电压信号检波单元相连接的3个天线过孔以及用于激光器模块和光纤相连接的1个光纤过孔；
[0020]所述金属屏蔽壳体，用于屏蔽保护信号处理模块、激光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于二极管的总场强计算电路，其特征在于，包括隔直电容C1、隔直电容C2、隔直电容C3、1#比例调节电阻R1、1#比例调节电阻R2、1#比例调节电阻R3、2#比例调节电阻R4、2#比例调节电阻R5、2#比例调节电阻R6、比例调节运算放大器A1、比例调节运算放大器A2、比例调节运算放大器A3、电压
‑
电流转换二极管D1、电压
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电流转换二极管D2、电压
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电流转换二极管D3、信号转换调节运算放大器A4和电流
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电压转换电阻R7；比例调节运算放大器A1的同相端接地；比例调节运算放大器A1的反相端一方面依次经1#比例调节电阻R1和隔直电容C1连接一个检波信号输入端，另一方面经2#比例调节电阻R4连接比例调节运算放大器A1的输出端；比例调节运算放大器A1的输出端还连接电压
‑
电流转换二极管D1的输入端；比例调节运算放大器A2的同相端接地；比例调节运算放大器A2的反相端一方面依次经1#比例调节电阻R2和隔直电容C2连接一个检波信号输入端，另一方面经2#比例调节电阻R5连接比例调节运算放大器A2的输出端；比例调节运算放大器A2的输出端还连接电压
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电流转换二极管D2的输入端；比例调节运算放大器A3的同相端接地；比例调节运算放大器A3的反相端一方面依次经1#比例调节电阻R3和隔直电容C3连接一个检波信号输入端，另一方面经2#比例调节电阻R6连接比例调节运算放大器A3的输出端；比例调节运算放大器A3的输出端还连接电压
‑
电流转换二极管D3的输入端；电压
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电流转换二极管D1、电压
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电流转换二极管D2和电压
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电流转换二极管D3的输出端一方面经电流
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电压转换电阻R7连接信号转换调节运算放大器A4的输出端，另一方面连接信号转换调节运算放大器A4的反相端；信号转换调节运算放大器A4的同相端接地。2.根据权利要求1所述的基于二极管的总场强计算电路，其特征在于，所述隔直电容C1、隔直电容C2和隔直电容C3的容值C与测试环境信号的最小脉宽T
w
之间满足以下关系：3.根据权利要求1所述的基于二极管的总场强计算电路，其特征在于，所述1#比例调节电阻R1、1#比例调节电阻R2和1#比例调节电阻R3的阻值R
α
，所述2#比例调节电阻R4、2#比例调节电阻R5和2#比例调节电阻R6的阻值R
β
，R
α
、R
β
满足以下条件：其中，l为检波曲线斜率，单位为V/dB；R
α
、R
β
单位均为Ω；N
T
为电压
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：高原，秦风，吴双，范均，钟受洪，肖天，王震，赵刚，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院应用电子学研究所，
类型：发明
国别省市：