一种脉冲场强测量仪及其工作方法与流程

本申请涉及光电通信，尤其涉及一种脉冲场强测量仪及其工作方法。

背景技术：

1、在外部射频电磁环境试验中，电磁场场强的测量通常使用天线或专用的电场探头。天线可以满足100khz～18ghz频率要求，测量场强最高可达近万伏/米，但是存在如下缺点：1)为防止被击穿，天线需采用波导方式连接并进行波导介质填充和气密性封装，整体体积庞大且无法轻易移动；2)万伏/米级峰值场强经天线接收后功率需要用兆瓦级甚至吉瓦级衰减器进行衰减，但大功率衰减参数溯源问题仍未完全解决；3)天线的方向性使其无法准确测量空间场强；4)天线增益的变化使其不易准确测量近场场强；5)18ghz频率以下的天线自身尺寸较大，其金属结构放入场环境中会影响场的分布；6)天线测量系统无法进行远距离测量。

2、专用的电场探头又可分为检波二极管探头和脉冲场强测量仪。检波二极管探头通常测量范围在(1～1300)v/m之间，无法测量更高的场强。这种场强探头由三个正交的偶极子天线、端接肖特基检波二极管和rc滤波器等组成，检波后的直流电流经高阻传输线或光缆送入数据处理和显示电路。依托于检波直流特性，此类探头适合连续波场强测量，用于测量脉冲场强时其测量准确度会大幅度降低。同时，高幅度的场强会击穿检波二极管，造成探头的损坏。

3、研制宽频带、无源化、小体积、抗电磁干扰能力强、大动态范围的脉冲场强测量仪显得尤为迫切。一方面，可以解决常规二极管检波电场探头场强测量量程不足、脉冲场强测量不准的缺陷；另一方面，高幅值脉冲场强缺乏溯源途径，高准确度的脉冲场强测量仪可作为场强传递标准实现量值的传递和复现。

技术实现思路

1、本申请提供一种脉冲场强测量仪及其工作方法，可以对脉冲场强测量仪的故障进行准确定位，降低了维修成本，提高了维修效率，可以充分满足该类产品日常保障需求。

2、本申请一方面提出一种脉冲场强测量仪，包括：工作点控制模块、可调谐线偏激光器、第一光分路器、保偏环形器、电场探头、第二光分路器、光探测模块，其中所述光探测模块包括光探测器pd与低噪声放大器；所述工作点控制模块与可调谐线偏激光器电性连接，所述可调谐线偏激光器输出的光路到第一光分路器，所述第一光分路器输出的光路到保偏环形器和工作点控制模块，所述保偏环形器输出的光路到电场探头，其中所述电场探头将保偏环形器输出的光路经过电场调制后原路反射回保偏环形器，且经过电场调制后原路反射回保偏环形器的光路输出到第二光分路器，所述第二光分路器输出的光路到光探测模块和工作点控制模块，所述光探测模块将已经受到电场调制的激光转换成电信号进行射频输出。

3、进一步的，所述第一光分路器与工作点控制模块之间依次连接光电转换电路、滤波放大电路，所述第二光分路器与工作点控制模块之间依次连接光电转换电路、滤波放大电路。

4、进一步的，所述第一光分路器为99：1光分路器，所述第一光分路器输出功率为输入1％的支路光输出至工作点控制模块，进行光电转换滤波放大以及电压采样，用于监测可调谐激光器是否正常工作；另一路输出功率为输入99％的支路光输出到保偏环形器。

5、进一步的，所述电场探头采用反射式结构，所述保偏环形器输出的线偏振光在经过电场的调制后，通过电场探头内部的反射膜重新反射回原光路，再次到达保偏环形器。

6、进一步的，所述第二光分路器为单模的95：5光分路器，所述第二光分路器其中一路输出光功率为输入光功率5％的支路输出到工作点控制模块，作为反馈光信号用于电场传感器的工作点控制；另一路输出光功率为输入光功率95％的支路输出光到光探测模块。

7、进一步的，所述工作点控制模块还连接工作点控制模块检测电路，所述检测电路包括led指示灯和保护电路，所述led指示灯正极连接直流电源，所述led指示灯负极连接工作点控制模块工作状态信号输出引脚和保护电阻一端，所述保护电阻另一端接地。

8、进一步的，所述工作点控制模块还与光探测模块电连接。

9、进一步的，所述工作点控制模块还与外部指示灯和按键控制模块电连接。

10、本申请另一方面提出一种脉冲场强测量仪的工作方法，包括以下步骤：

11、首先，进行开机上电，工作点控制模块以及可调谐线偏激光器完成初始化，工作点控制模块向可调谐线偏激光器发送调频指令，检测工作点控制模块是否正常工作，若工作点控制模块并未正常工作，则机箱面板上对应的红灯将会点亮，否则会一直熄灭状态；

12、然后，通过第一光分路器返回的1％输出光到工作点控制模块，完成光电转换以及电压采样后判断可调谐线偏激光器是否正常工作，输出的光功率值是否正常；若可调谐线偏激光器并未正常工作，则机箱面板上对应的红灯将会被点亮，否则会一直处于熄灭状态；

13、再次，通过第二光分路器输出为5％的支路输出光到工作点控制模块，同样在完成光电转换以及电压采样后判断测量仪的光路是否正常，有无光路断开的情况；若光路不正常，则机箱面板上对应的红灯将会被点亮，否则会一直处于熄灭状态；

14、最后，令工作点控制模块对光探测模块的监测引脚进行电压采样，通过分析监测引脚电压值的大小判断光探测模块是否正常工作；若光探测模块并未正常工作，则机箱面板上对应的红灯将会被点亮，否则会一直处于熄灭状态。

15、进一步的，若所述红灯均未点亮，即未检测到有异常情况，则所述工作点控制模块不断对可调谐线偏激光器发送调频指令，并采集对应输出光波长的反馈信号，完成工作点控制；在所述红灯均未点亮，并且工作点控制已完成的情况下，即已完成电场传感系统的初始化，测量仪唯一的绿灯将会被点亮，代表下一步进行电场的传感。

16、本申请采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

17、本申请通过设计工作点控制模块状态监测、激光器状态和光功率监测、外部光路状态监测、光探测模块状态监测电路，当某模块或者环节监测到异常，可通过主机前面板上指示灯颜色准确判断故障点位，解决复杂光路与电路交织后无法精确故障定位难题，降低了维修成本，提高了维修效率，可以充分满足该类产品日常保障需求。

技术特征：

1.一种脉冲场强测量仪，其特征在于，包括：工作点控制模块、可调谐线偏激光器、第一光分路器、保偏环形器、电场探头、第二光分路器、光探测模块，其中所述光探测模块包括光探测器pd与低噪声放大器；所述工作点控制模块与可调谐线偏激光器电性连接，所述可调谐线偏激光器输出的光路到第一光分路器，所述第一光分路器输出的光路到保偏环形器和工作点控制模块，所述保偏环形器输出的光路到电场探头，其中所述电场探头将保偏环形器输出的光路经过电场调制后原路反射回保偏环形器，且经过电场调制后原路反射回保偏环形器的光路输出到第二光分路器，所述第二光分路器输出的光路到光探测模块和工作点控制模块，所述光探测模块将已经受到电场调制的激光转换成电信号进行射频输出。

2.根据权利要求1所述的一种脉冲场强测量仪，其特征在于，所述第一光分路器与工作点控制模块之间依次连接光电转换电路、滤波放大电路，所述第二光分路器与工作点控制模块之间依次连接光电转换电路、滤波放大电路。

3.根据权利要求1或2所述的一种脉冲场强测量仪，其特征在于，所述第一光分路器为99：1光分路器，所述第一光分路器输出功率为输入1％的支路光输出至工作点控制模块，进行光电转换滤波放大以及电压采样，用于监测可调谐激光器是否正常工作；另一路输出功率为输入99％的支路光输出到保偏环形器。

4.根据权利要求1所述的一种脉冲场强测量仪，其特征在于，所述电场探头采用反射式结构，所述保偏环形器输出的线偏振光在经过电场的调制后，通过电场探头内部的反射膜重新反射回原光路，再次到达保偏环形器。

5.根据权利要求1或2所述的一种脉冲场强测量仪，其特征在于，所述第二光分路器为单模的95：5光分路器，所述第二光分路器其中一路输出光功率为输入光功率5％的支路输出到工作点控制模块，作为反馈光信号用于电场传感器的工作点控制；另一路输出光功率为输入光功率95％的支路输出光到光探测模块。

6.根据权利要求1所述的一种脉冲场强测量仪，其特征在于，所述工作点控制模块还连接工作点控制模块检测电路，所述检测电路包括led指示灯和保护电路，所述led指示灯正极连接直流电源，所述led指示灯负极连接工作点控制模块工作状态信号输出引脚和保护电阻一端，所述保护电阻另一端接地。

7.根据权利要求1所述的一种脉冲场强测量仪，其特征在于，所述工作点控制模块还与光探测模块电连接。

8.根据权利要求1所述的一种脉冲场强测量仪，其特征在于，所述工作点控制模块还与外部指示灯和按键控制模块电连接。

9.一种脉冲场强测量仪的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种脉冲场强测量仪的工作方法，其特征在于，

技术总结
本申请公开了一种脉冲场强测量仪及其工作方法，其中，工作点控制模块与可调谐线偏激光器电性连接，可调谐线偏激光器输出的光路到第一光分路器，第一光分路器输出的光路到保偏环形器和工作点控制模块，保偏环形器输出的光路到电场探头，其中电场探头将保偏环形器输出的光路经过电场调制后原路反射回保偏环形器，且经过电场调制后原路反射回保偏环形器的光路输出到第二光分路器，第二光分路器输出的光路到光探测模块和工作点控制模块。本申请当某模块或者环节监测到异常，可通过主机前面板上指示灯颜色准确判断故障点位，解决复杂光路与电路交织后无法精确故障定位难题，降低了维修成本，提高了维修效率，可以充分满足该类产品日常保障需求。

技术研发人员：彭博,孙豹,赵鹏,田晖,齐万泉,何巍
受保护的技术使用者：北京无线电计量测试研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19