一種通過改變輻射源類型研究電磁場探頭微擾動(dòng)性的方法
【專利摘要】本發(fā)明一種通過改變輻射源類型研究探頭微擾動(dòng)性的方法：1：獲取不同類型的輻射源的電磁場探頭測試電磁場強(qiáng)度矩陣Fi；2：利用仿真軟件對(duì)輻射源在觀察平面Pz上的電磁場分布進(jìn)行有探頭情況下的仿真，獲取有探頭情況下仿真電磁場強(qiáng)度矩陣Fieh1；3：對(duì)比矩陣Fi和Fieh1，確定仿真模型。4：利用仿真軟件對(duì)輻射源在觀察平面Pz上的電磁場分布進(jìn)行無探頭情況下的仿真，獲取無探頭情況下仿真電磁場強(qiáng)度矩陣Fieh0。5：對(duì)比矩陣Fieh1和Fieh0；兩組電磁場強(qiáng)度對(duì)比的差值是對(duì)測試數(shù)據(jù)進(jìn)行修正的重要依據(jù)。本發(fā)明得到的數(shù)據(jù)可對(duì)工程中電磁場探頭測試的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，提高電磁場探頭測試結(jié)果的可信度，保證仿真過程中建模的準(zhǔn)確度，保證結(jié)果數(shù)據(jù)只受到是否存在探頭的影響。
【專利說明】一種通過改變輻射源類型研究電磁場探頭微擾動(dòng)性的方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種對(duì)電磁場探頭微擾動(dòng)性研究的方法，尤其是指一種通過改變輻射 源類型研究電磁場探頭微擾動(dòng)性的方法，具體來說是研究電磁場探頭在應(yīng)用過程中由于不 同的輻射源類型產(chǎn)生的不同的微擾動(dòng)性。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展、大規(guī)模集成電路的廣泛應(yīng)用和電路的工作頻率越來越 高，電氣設(shè)備中的每一個(gè)模塊甚至每一段走線都可能是產(chǎn)生電磁干擾的源。電磁干擾不僅 影響系統(tǒng)的正常工作，而且在嚴(yán)重的情況下可能造成嚴(yán)重的事故。在系統(tǒng)級(jí)電磁兼容設(shè)計(jì) 過程中對(duì)指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證的時(shí)常使用電磁場探頭對(duì)被測設(shè)備輻射的電磁場強(qiáng)度進(jìn)行測量。
[0003] 傳統(tǒng)上往往忽略了由于探頭的金屬結(jié)構(gòu)而對(duì)被測設(shè)備輻射的電磁場分布造成擾 動(dòng)，探頭測得的場分布并不是實(shí)際的場分布值，這是影響探頭使用效果的重要因素。不同類 型的輻射源產(chǎn)生的電磁場分布在受到電磁場探頭的微擾時(shí)產(chǎn)生的變化是不同的，在使用探 頭測試場強(qiáng)數(shù)據(jù)在誤差允許范圍內(nèi)的擾動(dòng)可以忽略，其他不能忽略擾動(dòng)則需要對(duì)電磁場探 頭測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004] 為了修正由于電磁場探頭對(duì)被測設(shè)備電磁場分布產(chǎn)生的微擾而引起的測量偏差， 本發(fā)明提出一種通過改變輻射源類型研究電磁場探頭微擾動(dòng)性的方法
[0005] 本發(fā)明的一種通過改變輻射源類型研究探頭微擾動(dòng)性的方法，其特征在于包括有 以下步驟：
[0006] 第一步:獲取電磁場探頭測試電磁場強(qiáng)度矩陣F1;
[0007] 設(shè)置不同類型的輻射源，在觀察平面Pz上隨機(jī)選取M個(gè)觀察點(diǎn)進(jìn)行測量，測量得到 電磁場輻射強(qiáng)度按照先后順序用矩陣？ 1(1 = 1，2，一）表示，其中i表示第i種輻射源被探頭 測得的場強(qiáng)度，該矩陣有1XM個(gè)元素。
[0008] 第二步:獲取有探頭情況下仿真電磁場強(qiáng)度矩陣F，1;
[0009] 利用仿真軟件對(duì)輻射源在觀察平面匕上的電磁場分布進(jìn)行有探頭情況下的仿真， 觀察點(diǎn)的位置和選擇順序與第一步中觀察點(diǎn)的位置和選擇順序是一致的，得到輻射強(qiáng)度矩 陣F， 1，其中上標(biāo)ehl表示有探頭情況下的仿真結(jié)果，下標(biāo)i表示不同類型的輻射源，該矩陣 有1 XM個(gè)元素。
[0010] 第三步:對(duì)比矩陣Fi和Fiehl;
[0011] 通過對(duì)比Fi和F，1進(jìn)行判斷仿真建模的擬合程度，確定仿真模型。
[0012] 第四步:獲取無探頭情況下仿真電磁場強(qiáng)度矩陣F，*3;
[0013] 利用仿真軟件對(duì)輻射源在觀察平面Pz上的電磁場分布進(jìn)行無探頭情況下的仿真， 觀察點(diǎn)的位置和選擇順序與第一步中觀察點(diǎn)的位置和選擇順序是一致的，得到輻射強(qiáng)度矩 陣F，* 3,其中上標(biāo)ehO表示無探頭情況下的仿真結(jié)果，下標(biāo)i表示不同類型的輻射源，該矩陣 有1 XM個(gè)元素。
[0014] 第五步:對(duì)比矩陣Fiehl和FiehQ;
[0015] 通過對(duì)比對(duì)F，1和F產(chǎn)13可以得到第i種輻射源的電磁場分布由于電磁場探頭的引 入而產(chǎn)生的微擾，兩組電磁場強(qiáng)度對(duì)比的差值是對(duì)測試數(shù)據(jù)進(jìn)行修正的重要依據(jù)。
[0016] 綜上，對(duì)于不同的輻射源類型探頭引入的擾動(dòng)是不同的，可能使得測試值比真實(shí) 值偏大，可能使得測試值比真實(shí)值偏小。通過對(duì)比不同類型的輻射源產(chǎn)生的電磁場分布微 擾動(dòng)，這是在實(shí)際工程應(yīng)用中對(duì)探頭測試數(shù)據(jù)進(jìn)行修正的有力支撐。
[0017] 本發(fā)明一種通過改變輻射源類型研究電磁場探頭微擾動(dòng)性的方法，其優(yōu)點(diǎn)在于：
[0018] (1)傳統(tǒng)中利用電磁場探頭進(jìn)行測試往往忽視了探頭對(duì)輻射源的電磁場分布產(chǎn)生 的微擾，使得測試數(shù)據(jù)和真實(shí)數(shù)據(jù)存在偏差，而這一偏差可能造成難以估計(jì)的后果。本發(fā)明 提供了一種對(duì)探頭的微擾動(dòng)性進(jìn)行研究的方法，得到的數(shù)據(jù)可以對(duì)工程中電磁場探頭測試 的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，明顯提高了電磁場探頭測試結(jié)果的可信度。
[0019] (2)通過利用實(shí)測和仿真兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，保證了仿真過程中建模的準(zhǔn)確度。利 用有探頭和無探頭時(shí)的仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比滿足科學(xué)控制變量法，保證了結(jié)果數(shù)據(jù)只受到是 否存在探頭的影響。 【【附圖說明】】
[0020] 圖1是電磁場探頭測試輻射源電磁場分布的結(jié)構(gòu)圖。
[0021 ]圖1A是仿真有探頭情況下輻射源電磁場分布的結(jié)構(gòu)圖。
[0022] 圖1B是仿真無探頭情況下輻射源電磁場分布的結(jié)構(gòu)圖。
[0023] 圖2是實(shí)測值場強(qiáng)與仿真有探頭情況下的場強(qiáng)對(duì)比圖。
[0024] 圖2A是仿真有探頭情況下的場強(qiáng)和仿真無探頭情況下的場強(qiáng)對(duì)比圖。
[0025] 圖3是本發(fā)明研究電磁場微擾動(dòng)性流程圖。 【【具體實(shí)施方式】】
[0026] 下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0027] 本發(fā)明方法所應(yīng)用的設(shè)備具體請(qǐng)參見圖1所示的電磁場分布測試平臺(tái)，包括計(jì)算 機(jī)、探頭夾具、電磁場探頭、輻射源和頻譜分析儀。探頭夾具用于夾持電磁場探頭，保證電磁 場探頭測量輻射源場分布數(shù)據(jù)的精度和準(zhǔn)確度。電磁場探頭、頻譜分析儀和計(jì)算機(jī)相連接， 為的是保證系統(tǒng)的正常工作。
[0028] 1.電磁場探頭用于獲取輻射源的電磁場強(qiáng)度分布信息。
[0029] 2.頻譜分析儀用于將探頭獲取的電磁場強(qiáng)度信息進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)。
[0030] 3.計(jì)算機(jī)用于處理和運(yùn)算頻譜分析儀所存儲(chǔ)的電磁場強(qiáng)度信息。
[0031] 本發(fā)明一種通過改變輻射源類型研究電磁場探頭微擾動(dòng)性的方法，具體步驟如 下：
[0032] 第一步:獲取電磁場探頭測試電磁場強(qiáng)度矩陣F1;
[0033] 在觀察平面Pz上隨機(jī)選取M個(gè)觀察點(diǎn)進(jìn)行測量，其中觀察平面Pz是高于輻射源距離 為Z的平面。觀察點(diǎn)位置坐標(biāo)用(X，y，z )m表示，下標(biāo)m(m= 1，2，…，M)表示觀察點(diǎn)被測試的先 后順序。通過控制探頭夾具使得探頭位于不同的觀察點(diǎn)進(jìn)行測量，測量得到電磁場輻射強(qiáng) 度按照先后順序用矩陣?1(1 = 1，2，一）表示，其中1表示第1種輻射源被探頭測得的場強(qiáng)度， 該矩陣有1XM個(gè)元素。更換不同類型的輻射源對(duì)應(yīng)不同的下標(biāo)i，第一類輻射源對(duì)應(yīng)下標(biāo)i =1〇
[0034] 第二步:獲取有探頭情況下仿真電磁場強(qiáng)度矩陣F，1;
[0035] 參見圖1A所示的有探頭仿真結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)輻射源和一個(gè)電磁場探頭。將電磁場 探頭按照第一步中的選擇順序和觀察點(diǎn)行設(shè)置，獲取有探頭情況觀察點(diǎn)處的強(qiáng) 場信息，得到矩陣F， 1，對(duì)于不同類型的輻射源，對(duì)應(yīng)不同的矩陣F，1。
[0036] 第三步:對(duì)比矩陣Fi和Fiehl;
[0037] 將第一步和第二步中得到的場強(qiáng)度矩陣按照下標(biāo)i進(jìn)行分組，相同下標(biāo)的為一組 進(jìn)行對(duì)比，通過對(duì)比觀察點(diǎn)的場強(qiáng)F4PF，1得到擬合程度，用（l-lFdr^D-F^hDl/lFi (11，1)|)\100%表示擬合度，如果滿足不等式|? 1(11，1)4，1(11，1)|/|?1(11，1)|彡0.05表示 建模正確，結(jié)果可信。反之則要重新建模仿真，重復(fù)第二步直至滿足該不等式。其中FKnJ) 表示矩陣F沖的第n個(gè)元素，F(xiàn)嚴(yán)(n，l)表示矩陣F， 1中的第n個(gè)元素，滿足n=l，2,…，M。全 文中I ? I表示對(duì)?取絕對(duì)值。
[0038] 第四步:獲取無探頭情況下仿真電磁場強(qiáng)度矩陣F，'
[0039] 參見圖1B所示的有探頭仿真結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)輻射源和一個(gè)電磁場探頭，其中建模 模型與第二步中的模型是一致的。仿真無探頭情況下觀察點(diǎn)處( x，y，z)m的強(qiáng)場信息，得到 矩陣F， 13，對(duì)于不同類型的輻射源，對(duì)應(yīng)不同的矩陣F，1。
[0040] 第五步:對(duì)比矩陣Fiehl和Fieh°;
[0041] 將第二步和第四步中得到的場強(qiáng)度矩陣按照下標(biāo)i進(jìn)行分組，相同下標(biāo)的為一組 進(jìn)行對(duì)比。矩陣中的每一個(gè)元素都是由于探頭的引入而造成的場分布的擾 動(dòng)，將DdB錄存儲(chǔ)，對(duì)電磁場探頭在測試第i種類型的輻射源時(shí)對(duì)測試數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。
[0042] 實(shí)施例
[0043]設(shè)置輻射源為工作頻率為1GHz的50 Q微帶線和工作頻率為9.6GHz的半波振子天 線。輻射源功率均為lmW，在距離輻射源平面1mm處的觀察平面隨機(jī)選取5點(diǎn)觀察點(diǎn)，利用電 場探頭和磁場探頭逐一測量電場強(qiáng)度和磁場強(qiáng)度，利用仿真軟件對(duì)兩種源有探頭情況下仿 真，參見圖2電場強(qiáng)度和磁場強(qiáng)度的實(shí)測值和有探頭仿真值保持一致。利用仿真軟件分別對(duì) 兩種輻射源進(jìn)行無探頭情況下的仿真，得到兩種輻射源由于探頭的引入而產(chǎn)生的擾動(dòng)特 性，參見圖2A，其數(shù)值結(jié)果如表1所示。
[0045] 表1微帶線源和半波振子天線源與電場和磁場探頭擾動(dòng)的特性
[0046] 根據(jù)表1可以看出對(duì)于微帶線源，電場探頭的引入使得觀察點(diǎn)處的電場強(qiáng)度測試 值比真實(shí)值偏大，磁場探頭的引入使得磁場強(qiáng)度測試值比真實(shí)值偏大。對(duì)于半波振子天線 源，電場探頭的引入使得觀察點(diǎn)處的電場強(qiáng)度測試值比真實(shí)值偏小，磁場探頭的引入使得 磁場強(qiáng)度的測試值比真實(shí)值偏大。實(shí)際應(yīng)用中要對(duì)探頭測試的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種通過改變輻射源類型研究探頭微擾動(dòng)性的方法，其特征在于，該方法包括有以 下步驟： 第一步:獲取電磁場探頭測試電磁場強(qiáng)度矩陣Fi: 設(shè)置不同類型的輻射源，在觀察平面Pz上隨機(jī)選取Μ個(gè)觀察點(diǎn)進(jìn)行測量，測量得到電磁 場輻射強(qiáng)度按照先后順序用矩陣Fdiil，〗，···）表示，其中i表示第i種輻射源被探頭測得 的場強(qiáng)度，該矩陣有1 X Μ個(gè)元素； 第二步:獲取有探頭情況下仿真電磁場強(qiáng)度矩陣F，1: 利用仿真軟件對(duì)輻射源在觀察平面Ρζ上的電磁場分布進(jìn)行有探頭情況下的仿真，觀察 點(diǎn)的位置和選擇順序與第一步中觀察點(diǎn)的位置和選擇順序是一致的，得到輻射強(qiáng)度矩陣 F，1，其中上標(biāo)ehl表示有探頭情況下的仿真結(jié)果，下標(biāo)i表示不同類型的輻射源，該矩陣有 1 X Μ個(gè)元素； 第三步:對(duì)比矩陣Fi和Fiehl: 通過對(duì)比FjPF，1進(jìn)行判斷仿真建模的擬合程度，確定仿真模型； 第四步:獲取無探頭情況下仿真電磁場強(qiáng)度矩陣F，*3: 利用仿真軟件對(duì)輻射源在觀察平面Pz上的電磁場分布進(jìn)行無探頭情況下的仿真，觀察 點(diǎn)的位置和選擇順序與第一步中觀察點(diǎn)的位置和選擇順序是一致的，得到輻射強(qiáng)度矩陣 F，'其中上標(biāo)ehO表示無探頭情況下的仿真結(jié)果，下標(biāo)i表示不同類型的輻射源，該矩陣有 1 X Μ個(gè)元素； 第五步:對(duì)比矩陣Fiehl和FiehQ: 通過對(duì)比對(duì)F^h1和可以得到第i種輻射源的電磁場分布由于電磁場探頭的引入而 產(chǎn)生的微擾，兩組電磁場強(qiáng)度對(duì)比的差值是對(duì)測試數(shù)據(jù)進(jìn)行修正的重要依據(jù)。
【文檔編號(hào)】G01R35/00GK106053965SQ201610537802
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月8日
【發(fā)明人】閻照文, 劉偉, 李兵, 蘇東林
【申請(qǐng)人】北京航空航天大學(xué)