寬帶集成光波導(dǎo)射頻全向電場傳感器的研究.pdf

1、隨著電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，估計設(shè)備的電磁兼容性變得越來越重要。為了估計電磁兼容性，精確了解設(shè)備周圍的電磁場分布是很有必要的。因此，各種各樣的電場傳感器被開發(fā)出來。其中，使用Mach-Zehnder干涉儀的光波導(dǎo)電場傳感器，因為有著帶寬大，靈敏度高，分辨率高等特點，其應(yīng)用在電磁兼容測試方面更為合適。 本文首先介紹了光波導(dǎo)電場傳感器的工作原理，并建立了光波導(dǎo)電場傳感器的等效電路模型和傳感系統(tǒng)模型。以此為基礎(chǔ)，分析了傳感系統(tǒng)的靈敏度，頻

2、率響應(yīng)，線性動態(tài)范圍。 通過計算得知，使傳感器相位偏置為π/2，減小電極間距，提高電光重疊因子，減小器件插入損耗，采用合適的分段數(shù)，增加電極長度，增大光功率，降低激光的波長，減小相對強(qiáng)度噪聲，減小接收帶寬，對提高靈敏度的效果是非常明顯的。而減小天線長度，降低調(diào)制器電容，電極分段，都可以獲取較大的帶寬。降低系統(tǒng)噪聲；增加到達(dá)探測器的光功率，采用較低的光學(xué)偏置，都可以增大線性動態(tài)范圍。 根據(jù)對器件參數(shù)分析優(yōu)化的結(jié)果，設(shè)計并制

3、作了3只分段電極電場傳感器，并進(jìn)行了封裝。把3只電場傳感器組裝成一個全向電場傳感探頭，并進(jìn)行了全面測試，包括靜電場測試，頻率響應(yīng)測試，靈敏度測試，動態(tài)范圍測試。得到器件的±3dB頻率響應(yīng)為1M～1GHz，而±5dB頻率響應(yīng)的高端可以達(dá)到2.5GHz；器件的靈敏度在帶寬為3Hz時達(dá)到10～20mV/m，；器件在250MHz的動態(tài)范圍為80dB，在2GHz的動態(tài)范圍為64dB。在200MHz的頻率下的全向性達(dá)到±3dB，2GHz頻率下全向性