一种天线防护指标的协同测试方法

本发明属于防护天线测试，尤其涉及一种天线防护指标的协同测试方法。

背景技术：

1、近年来，高强度辐射场对电子信息系统的正常工作产生了严重的威胁。高强度辐射场通过天线等前门耦合途径进入电子信息系统，可在短时间内对其造成干扰、降级甚至不可逆的损伤、损毁，提升电子信息系统的电磁防护能力已成为保障设备安全运行的关键需求。

2、近年来，能量选择表面作为一种新型电磁防护技术而备受关注。能量选择表面是一种自适应强电磁防护结构，其利用非线性器件的非线性响应特性，能够根据入射电磁波的强度自适应切换工作状态。在低功率入射时呈现透波状态，保证工作信号的正常传输。当入射电磁波场强超过预设响应阈值时，其切换为防护状态，对高强度辐射场产生有效屏蔽。但能量选择表面一般作为天线罩置于射频前端外围，会增加装置的剖面尺寸。为此，进一步提出了能量选择防护天线的概念，将能量选择防护结构直接集成于天线本体结构中，使天线自身具备能量选择电磁防护能力，减少对装置剖面尺寸以及天线辐射特性的影响。

3、在能量选择防护天线的设计过程中，相关防护指标包括防护效能、场强启动阈值和最大耐受场强。防护效能是指高强度辐射场辐照天线时，天线防护状态下的增益相对于正常工作状态时的抑制程度。启动阈值是指天线从正常工作状态时切换至防护状态时的最小入射场强。最大耐受场强则表征天线防护结构在不发生不可逆损坏的前提下能够承受的最大入射场强。准确获取以上指标，是评估防护天线性能、指导防护天线设计优化的重要前提。

4、目前，针对能量选择防护天线防护指标的测试，存在以下缺陷：（1）强场辐照测试方法成本高昂、实施复杂，难以在常规实验室环境中普及推广；（2）缺乏一种能够统一适用于馈电型、耦合型、辐射型等多种类型防护天线的防护指标协同评估方法，无法实现不同类型防护天线防护指标的定量评估和横向对比。

5、因此，亟需一种低成本、普适性强且准确可靠的天线防护指标协同测试方法，以解决现有技术存在的问题。

技术实现思路

1、针对上述技术现状中存在的问题，本发明提供一种天线防护指标的协同测试方法。

2、所述方法包括：

3、步骤1：构建天线接收功率理论模型，以确定天线的接收功率；

4、步骤2；基于互易原理将辐照测试转化为功率注入测试，以确定天线的场强启动阈值和最大耐受场强；

5、其中，当注入功率达到第一阈值时，防护结构启动，此时的注入功率等价于当前天线的接收功率，计算场强启动阈值；

6、其中，当注入功率达到第二阈值时，防护结构损毁，此时的注入功率等价于当前天线的接收功率，计算最大耐受场强；

7、步骤3：建立防护结构与二极管两端电压的定量关联，以确定不同类型天线的防护指标；

8、其中，所述防护指标指天线的场强启动阈值和最大耐受场强。

9、优选地，步骤1具体包括：

10、构建天线接收功率的理论模型，计算入射电磁波的功率：

11、

12、其中，为入射电场的峰值，为自由空间的波阻抗；

13、计算天线的有效接收面积：

14、

15、其中，为天线的增益，为入射波的波长；

16、基于入射电磁波的功率和天线的有效接收面积确定天线的接收功率：

17、。

18、优选地，步骤2具体包括：

19、将天线作为非线性负载，微波信号源通过功率放大器向天线的馈电端口直接注入功率信号，并监测其输出响应；

20、当注入功率达到第一阈值时，防护结构启动，天线产生非线性辐射特性；根据互易原理，此时注入功率等价于当前天线的接收功率，计算场强启动阈值：

21、

22、。

23、优选地，步骤2还包括：

24、当注入功率达到第二阈值时，防护结构损毁；此时注入功率等价于当前天线的接收功率，计算最大耐受场强：

25、

26、。

27、优选地，在步骤3中：

28、基于全波仿真软件的电压监视器仿真功能，对不同类型防护天线的防护结构位置处的二极管两端电压进行仿真和比对，得到不同类型防护天线的防护结构位置处的电压差，以db形式表示为，进一步确定不同类型防护天线的防护指标，包括场强启动阈值与最大耐受场强。

29、优选地，在步骤3中：

30、不同类型防护天线指馈电型和辐射型，天线a为其中一种类型的天线，天线b为另外一种类型的天线，同时向天线a和天线b的馈电端口直接注入功率信号；

31、随着功率不断注入，天线a的防护结构首先启动，而天线b的防护结构未被启动；获取此时的注入功率，并获取天线a与天线b的防护结构位置处的电压差；

32、计算天线a的场强启动阈值：

33、

34、进一步计算天线b的场强启动阈值：

35、。

36、优选地，在步骤3中：

37、进一步注入功率，当天线a的防护结构被损毁而天线b的防护结构未被损毁时，获取此时的注入功率，并获取天线a与天线b的防护结构位置处的电压差；

38、计算天线a的最大耐受场强：

39、

40、进一步计算天线b的最大耐受场强：

41、。

42、优选地，所述天线为窄带频率可重构能量选择防护天线，结构形式为微带贴片天线，采用同轴探针进行馈电。

43、优选地，天线a和天线b采用相同型号的二极管。

44、优选地，在所述功率注入测试中，注入的功率不低于20dbm。

45、综上，本发明从不同类型的能量选择防护天线防护指标协同评估需求出发，提出了基于互易原理的高功率注入测试与电压监测全波仿真协同的防护指标测试方案。利用全波仿真软件的电压监视器仿真功能，对不同类型能量选择防护天线防护结构处的二极管两端电压大小进行仿真和对比。当防护结构二极管选型相同时，可根据电压对比结果得到不同类型防护天线的启动阈值、最大耐受功率差值。结合注入测试的实验结果，得到不同类型能量选择防护天线防护指标的协同评估结果。

1.一种天线防护指标的协同测试方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种天线防护指标的协同测试方法，其特征在于，步骤1具体包括：

3.根据权利要求2所述的一种天线防护指标的协同测试方法，其特征在于，步骤2具体包括：

4.根据权利要求3所述的一种天线防护指标的协同测试方法，其特征在于，步骤2还包括：

5.根据权利要求4所述的一种天线防护指标的协同测试方法，其特征在于，在步骤3中：

6.根据权利要求5所述的一种天线防护指标的协同测试方法，其特征在于，在步骤3中：

7.根据权利要求6所述的一种天线防护指标的协同测试方法，其特征在于，在步骤3中：

8.根据权利要求7所述的一种天线防护指标的协同测试方法，其特征在于，所述天线为窄带频率可重构能量选择防护天线，结构形式为微带贴片天线，采用同轴探针进行馈电。

9.根据权利要求8所述的一种天线防护指标的协同测试方法，其特征在于，天线a和天线b采用相同型号的二极管。

10.根据权利要求9所述的一种天线防护指标的协同测试方法，其特征在于，在所述功率注入测试中，注入的功率不低于20dbm。