关键词：
近场扫描
近场探头
电磁干扰
等效源重构
相位恢复
摘要：
随着科技的飞速发展,现代电子产品的电磁干扰问题日益严峻。针对电磁干扰测量问题,近场扫描技术具有非常大的优势:(1)通过近场扫描系统不仅可以定性分析被测物的电磁干扰分量场强值,还能定量获取其表面电磁干扰的分布区域;(2)通过近场扫描技术可以对未知结构的被测物进行非接触式测量;(3)结合近场扫描技术与辐射源重构算法,可以快速、灵活地预测出不同高度下被测物的电磁干扰,极大地缩减研发成本和周期。本文立足实际的电磁干扰测量工程应用,分别针对近场扫描系统的测量效率、测量精度、运行带宽和应用扩展等核心问题展开了研究。本文具体的研究内容主要分为以下四个部分:
首先,研究基于多分量近场探头关键特征参数的表征技术。分别针对多分量近场探头的隔离度和灵敏度等关键参数的表征不完善问题展开研究:在隔离度表征方面分别构造特定的测量环境,并加上6 d B的测量裕量,以保证探头测量数据的准确性;在灵敏度表征方面综合考虑了接收机底噪、接收机分辨率带宽和探头自身结构的影响,并且加上6 d B的测量裕量,以保证探头测量数据的可靠性。通过对多分量近场探头的关键参数进行表征可以实现多个近场探头的性能对比,可以为测试工程师选择较为适合的多分量近场探头提供可靠的理论依据。
其次,根据实际电路电磁干扰特性,设计了高性能近场探头以提升近场扫描系统的测量性能。针对核心电压低、结构复杂和集成度高的被测物,提出了一种高灵敏度、高空间分辨率的有源微型探测环路的磁场探头;针对测量分量多和对灵敏度有一定要求的被测物,提出了一种低成本、高效率和较高灵敏度的无源双环路的多分量近场探头;综合了上述两种近场探头的优缺点,提出了一种高效率、高灵敏度和高空间分辨率的有源多分量近场探头。分别采用实际测量案例验证了三种近场探头测量性能,可以获取更加准确的电磁干扰分量。
然后,研究了有源多分量近场探头结构中非对称性影响的优化问题。针对有源近场探头中不可避免的非对称性结构引起的高频频率响应曲线畸变的问题,提出了两种非对称传输结构的校准方法:第一种为有源多分量近场探头的三个端口的旋转非对称校准方法,通过利用不同夹角下的两次测量结果进行校准,可以有效地将运行频率范围扩展至14 GHz;另一种为有源多分量近场探头的四个端口的非旋转非对称校准方法,该校准方法仅需一次测量,与第一种方法相比,该方法消除了空间位置和相对角度误差的影响,进一步将探头的运行频率范围扩展至20 GHz。
最后,研究了基于无相位迭代的辐射源重构算法运行效率优化问题。针对无相位辐射源重构的算法在迭代过程中耗时较长的问题,提出了一种高效的单面迭代辐射源重构算法:分别拆分出电场和磁场分量进行SVD分解和交替迭代,极大地缩小了迭代矩阵的计算规模,有效地缩短了算法的迭代运行时长。仿真和实验结果表明,与传统的无相位辐射源重构算法进行比较,提出算法在可接受重构精度的条件下计算时间缩短了约80%。
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