一种各向同性电磁场探头的修正测量方法与流程

1.本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种各向同性电磁场探头的修正测量方法。


背景技术：

2.各向同性探头广泛地用于电磁场测量。例如，电场探头用于电磁兼容性(emc)测试的辐射抗扰度(ri)测量。探头的特征为其各向同性响应。场探头应报告相同读数，而不论入射场的入射方向和极化方向。这可通过利用三个相互正交布置的偶极子或单极子感测元件或天线来实现。
3.但是实践下来，发现各向同性指标并不好，特别是随着测量频率的提高到几ghz以后，各向同性指标恶化。对于选频式电磁辐射监测仪，hj1151-2020标准的各向同性指标要求分别为900mhz以下≤2db，900mhz-3ghz≤3db，3ghz以上频段≤5db。这个各向同性指标是会对测量不确定度造成非常大的影响的，从测量的角度，需要尽可能小的各向同性指标。
4.影响电磁场探头各向同性指标的主要因素，对于射频宽带电场探头，三个轴向天线并没有共中心点，探头不同轴之间测量的并非同一个点位的电磁场的三个分量。特别是在测量信号频率高了以后，电磁场在这三个轴向天线空间位置处的分布差异越来越明显；另一方面，对于宽带场强探头其高阻线的存在反射或者接受电磁场也会导致不同入射方向和不同极化方向的电磁场的反射接收耦合的差异性；及各个轴向天线的检波电路之间的响应差异也是导致各向同性偏差。对于选频式电磁场探头，一方面是在探头中心位置的封装切轴开关、内部阻抗匹配电路的屏蔽壳体也会导致不同方向入射和不同极化方向的电磁场的有不同的响应差异。对于选频式三个轴向天线，射频线对电磁场信号的感应接收和反射也是影响各个轴向的各向同性的一个重要因素。
5.有鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种各向同性电磁场探头的修正测量方法，通过采集检波电压查表得到对应的场强，以及引入校正因子的方法，实现了对于场强的获得的同时改善了探头的各向同性性能。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种各向同性电磁场探头的修正测量方法，场探头包括多个正交布置的传感器；具体方法包括：
9.通过场探头的三个传感器对场进行测量；
10.存储传感器的测量值；
11.建立映射关系；
12.得到初始总场强和角度值；
13.基于测量值而得到角度组的校正因子h；
14.基于初始总场强和校正因子得到总场强。
15.优选地，多个传感器对场测量包括测量每个传感器获得的检波电压值和场强值。
16.优选地，映射关系的建立包括建立检波电压值与场强值的映射关系。
17.优选地，场探头包括三个正交布置的传感器，并且测量由每个传感器对于每个角度组来进行。
18.优选地，初始总场强通过以下公式获得：
[0019][0020]
其中，ex、ey和ez分别为不同传感器的场值。
[0021]
优选地，三个不同传感器的场值通过以下公式获得：
[0022]ex
＝f(u
x
)；
[0023]ey
＝f(uy)；
[0024]
ez＝f(uz)；
[0025]
其中，u为检波电压，e为场强幅度，f为关于u的函数。
[0026]
优选地，角度值通过以下公式确定：
[0027][0028]
优选地，校正因子通过以下公式获得：
[0029][0030]
其中，h为角度组的校正因子，e
max
和e
min
分别为以x-y-z坐标系统所表达通过三个传感器所测量的最大总场强值和最小总场强值。
[0031]
优选地，emin为三个传感器与入射电磁场的极化方向的夹角相同所测得的场强值。
[0032]
优选地，e
max
为所述三个传感器中其中一个传感器场强值最大，剩余两个传感器场强最小时所测得的场强值。
[0033]
与现有技术相比较，本发明提供的一种各向同性电磁场探头的修正测量方法，通过获得检波电压数据，通过建立检波电压与轴向场强的映射关系，从而得到轴向场强。并且通过三轴的检波电压最终得到总场强，通过引入修正因子来提升响应偏小方向的测量值，与现有技术相比，不仅提高了数据的准确度，还提高了探头的各向同性性能。
[0034]
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0035]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0036]
图1为发明提供的一种各向同性电磁场探头的修正测量方法的流程图。
具体实施方式
[0037]
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0038]
实施例
[0039]
本实施例提供一种各向同性电磁场探头的修正测量方法，参阅图1，该过程包括在测量过程期间通过场探头的多个传感器对场进行测量。该过程还包括利用测量值来确定入射角度。该过程还包括确定对应于入射角度的校正因子。该过程还包括使测量场乘以校正因子以获得校正测量值，并且该校正因子乘以测量值ex、ey和ez以得到校正场ex、ey和ez。
[0040]
在本实施例中，该场探头具有至少三个正交传感器，通过设置三个传感器实现两两传感器的正交布置。在本实施例中，传感器的数量为三个。该过程包括在测量过程期间对于场探头相对于入射电磁场的极化方向的各自由一组角度表示的多个位置的每一者执行以下步骤。在本实施例中，源的方向指入射电磁场的极化方向。
[0041]
该过程包括通过每个传感器获得测量值。该过程还包括基于测量值而计算每个角度组的校正因子k。该过程还包括存储每个测量值，存储对应于测量值的角度组，和存储角度组的校正因子。
[0042]
该方法包括在校准过程期间对于场探头相对于入射电磁场的极化方向的各自由一组角度(θ，φ)来表示的多个位置的每一者执行以下步骤：通过场探头的多个传感器对场进行测量，存储传感器的测量值，通过测量值来计算角度值(θ，φ)，并且基于测量值而计算角度值(θ，φ)的校正因子，和存储该校正因子。因此，在一些实施例中，在校准期间，已知场可进行应用，并且一组校正值可进行计算并存储。在测量期间，根据探头读数，可查找并找出角度对。校正值然后可应用于该角度方向。
[0043]
根据本实施例提供的方法，还可以提供一种测量设备，该设备包括处理电路，处理电路主要包括以下多个模块或单元：测量值收集单元、入射角度计算模块、校正因子计算模块、存储器。
[0044]
处理电路配置成补偿该场探头的非理想各向同性行为，该场探头具有三个正交传感器。
[0045]
处理电路配置成在测量过程期间进行以下处理的模块：经由场测量值收集单元收集场探头的一组测量值；经由入射角度计算模块确定对应于场测量值的一组入射角度(θ’，φ’)；经由校正计算模块确定对应于入射角度(θ’，φ’)的存储器位置；和经由倍增器使场测量值乘以校正因子以获得校正测量值ex、ey和ez。
[0046]
本实施例中，存储测量值和与该测量值相关联的角度可通过将测量值存储于可寻址可搜索存储器中来实现，使得该存储器可关于对应于测量值的角度进行搜索。
[0047]
本实施例中，处理电路可实现为计算机处理器和存储器以用于计算并存储校正因子和校正测量值。在其他实施例中，处理电路可为专用电路或专用电路和计算机处理器以及存储器的组合。
[0048]
存储校正因子可通过将校正因子存储于可寻址可搜索存储器中来实现，使得存储器可进行寻址以检索对应于一组角度的校正因子。本实施例提供的方法的任一者的步骤可通过与此类存储器通信的处理器来执行，该处理器为专用电路或可编程处理器，该专用电路或可编程处理器根据计算机指令进行操作以引起处理器执行此类方法的步骤。
[0049]
本实施例提供的探头由三个正交布置的传感器组成，尽管探头具有三个正交布置的传感器，并且校正值可对于限定三维空间的一对角度来确定；但是本实施例所提供的方法可应用于具有两个正交传感器的探头，并且校正值可对于其中角度中的一者固定的一对角度来确定，从而限定二维空间。还应当理解，探头具有三个以上的正交传感器，并且校正值可对于限定三维空间的一对角度来确定。
[0050]
在本实施例中，传感器可以具体为电磁传感器。
[0051]
本实施例提供一种各向同性电磁场探头的修正测量方法、设备和系统。其中场探头包括多个正交布置的传感器，方法包括以下具体步骤：
[0052]
通过场探头的多个传感器对场进行测量；存储传感器的测量值和角度组；建立映射关系；得到初始总场强；基于测量值而得到角度组的校正因子h；基于初始总场强和校正因子得到总场强。
[0053]
实施例1
[0054]
一种各向同性电磁场探头的修正测量方法，包括以下步骤：
[0055]
(1)将探头放置于校准场中，旋转探头至其中一个轴向对准入射校准场的极化方向的状态下，即该轴向测量值最大，而另外两个轴向的测量值几乎为零。
[0056]
(2)调节校准场产生不同场强幅度的场强，并对应记录该轴向的检波电压。建立检波电压和校准场强之间的映射关系，即建立起该轴向的检波电压与场强幅度的对应表，检波电压u与场强幅度e关系满足e＝f(u)，在e为小信号时，检波电压u和入射场强e满足，
[0057]
在e为大信号时，检波电压u和入射场强满足，e＝pu。
[0058]
获得x轴的检波电压ux，y轴的检波电压uy，z轴的检波电压uz。然后分别查表得到对应的场强e
x
＝f(u
x
)、ey＝f(uy)、ez＝f(uz)，然后计算得到初步场强：
[0059]
获得角度组，角度组的获得通过以下公式确定：获得角度组，角度组的获得通过以下公式确定：
[0060]
获得校正因子，校正因子通过以下公式确定：其中，h为所述角度组的校正因子，e
max
和e
min
分别为以x-y-z坐标系统所表达通过三个传感器所测量的最大总场强值和最小总场强值。在本实施例中，e
min
为三个传感器与入射电磁场的极化方向的夹角均相同所测得的场强值。e
max
为所述三个传感器中其中一个传感器场强值最大，剩余两个传感器场强最小时所测得的场强值。
[0061]
获得最终场强，将校正因子与初始场强进行计算，得到最后的最终场强。本实施例提供的一种各项同性电磁场探头的修正测量方法，给出了由探头的检波电压得到轴向场强
的实现方法，通过在实验室标准场中标定建立检波电压和场强的映射关系。通过采集检波电压查表得到对应的场强。还给出了由三个轴向检波电压得到最终的总场强的方法，比现有技术准确，且各向同性更好。给出了改善探头各向同性的解决方案，通过利用被测量电磁场在三个正交轴向的场强分量关系，判断其是以某个轴向的响应为主还是两个或三个轴向的均有明显响应，从而引入一个额外的修正因子来提升响应偏小方向的测量值，进而改善了整体探头的各向同性性能。
[0062]
通过以上方法探头的各向同性能行由原来的通过以上方法探头的各向同性能行由原来的修正为
[0063]
在本实施例中，传感器为电磁场传感器。
[0064]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0065]
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
[0066]
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0067]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。