电磁脉冲电场是一种瞬态的电磁现象,在时域上,其波形具有前沿陡峭,脉宽窄,后沿平坦等特征,从频域上看,其频谱宽,所包含的频率成分多。由于电磁脉冲电场强度大,强度范围广,从百伏每米到几十千伏每米,电场强度的测量,是强电磁环境下测量微弱信号,所以要求测量设备具有抗干扰能力强,测量动态范围大的性能。另外脉冲电场前沿非常陡峭,最新电磁脉冲标准的前沿小于2.5ns,所以要求测量设备具有较高采样率,同时要求前端探头能够无失真地感应电场信号,才能准确无误地测量电磁脉冲电场的前沿。第三,由于电磁脉冲信号为非周期信号,具有瞬态性,信号频带较宽,往往高达数百兆赫兹,所以要求测量设备具有较宽的测量频带。为了测量瞬态电磁脉冲电场,本课题提出并研制了一种基于FPGA的瞬态电磁脉冲电场测量系统,系统最高采样率高达1.5GSPS,可测量电场范围为±50kV/m。该系统由设备探头和软件组成,设备探头采用单极子天线作为感应天线,通过天线将空间电场信号感应并转换为电压信号,然后经过信号调理模块进行阻抗匹配并调理至高速AD可采集的范围内,以保证高速AD正确采集并将模拟信号转换为数字信号,然后通过FPGA接收并将数字信号缓存在DDR2存储器中,待采集完毕后将电场数据转存至高速SD卡中,最后可以通过系统USB总线将系统采集的电场数据传输至上位机。以便于对电场数据进行传输,拷贝,存储,显示,分析以及处理等操作。本文分析了系统的整体方案并列出了技术指标和主要功能;对关键器件选型,设计系统原理图及绘制PCB;设计FPGA逻辑代码并进行仿真;对系统主控MCU编程;系统上位机软件设计。最后,进行了现场测试并利用软件将该系统设备探头与宽带示波器测得的结果进行对比。实验结果表明,本系统研制的电场设备探头性能指标满足设计要求,并成功在电场测量中应用。