CN101661061A - 电子信息装备抗强射频干扰门限值确定方法 - Google Patents

电子信息装备抗强射频干扰门限值确定方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电子信息装备抗强射频干扰门限值的方法，通过试验的方法获得小信号、低场强环境下电子信息装备的响应规律，来外推强射频环境下的响应情况，并根据装备的性能参数来确定抗干扰门限值。本发明在现有实验室条件不能模拟强射频环境的情况下能够准确的确定电子信息装备抗强射频干扰门限值，为设备的电磁兼容性能考核及相应国军标的制定提供方法，并且方法简单，易操作。

Description

电子信息装备抗强射频干扰门限值确定方法
技术领域
本发明属于电磁兼容性研究领域，具体涉及一种用于电子信息装备抗强射频干扰门限值的确定方法。
背景技术
随着电子、电气、计算机、控制技术的迅速发展，舰船、潜艇或其他大型武器平台上电子信息装备所面临的电磁环境变得愈来愈复杂，也越来越恶劣。为保护电子信息装备的正常工作，充分发挥其战绩性能，需要对其所处的电磁环境规定限值，控制相应发射器的辐射场强，这一限值的规定与电子信息装备的抗干扰门限值紧密相关。
由于强射频实验室模拟技术以及测试技术的制约，几乎无法完成电子信息装备强射频环境的试验室构建以及该环境下装备的敏感响应的测试，也就无法获得其抗强射频干扰门限值。例如美军标MIL-STD-464A《系统电磁环境效应要求》规定的舰船电磁环境(EME)平均值最大达1760V/m(8G-14G)，峰值场强最大值为27460V/m(2.7G-3.6G)。这些电平都远高于目前实验能够测试的水平，用传统方法进行装备抗干扰门限值测试已经很难满足要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种电子信息装备抗强射频干扰门限值的方法，在现有实验室条件不能模拟强射频环境的情况下，能够准确的确定电子信息装备抗强射频干扰门限值。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：
电子信息装备抗强射频干扰门限值的方法，其特征在于：它包括以下几个步骤：
步骤1、确定待测装备的工作性能参量；
步骤2、分别进行“前门”耦合试验和“后门”耦合试验，在每个试验中频率一定的时候测试干扰途径与待测装备性能参量的对应关系，画出对应关系曲线，并依曲线建立场强与待测装备性能参量之间的影响关系式；
步骤3、将步骤2得出的同一频率下“前门”耦合试验的影响关系式与“后门”耦合试验的影响关系式叠加，计算出此频率下的抗强射频干扰门限值。
按上述方案，所述的“前门”耦合试验是在待测装备的输入端输入固定频率的信号，用频谱分析仪检测待测装备输出端信号，不断调节输入信号功率，得出此固定频率下输入信号功率与输出参量的对应关系，采用最小二乘法得到场强与待测装备性能参量之间的关系式，即为“前门”耦合对待测装备性能参量的影响关系式。
按上述方案，继续调节信号功率使得输出信号功率不再增加，此时的待测装备性能参量代入到叠加后的影响关系式，得出的场强值即为抗强射频干扰门限值。
按上述方案，所述的“后门”耦合试验是将待测装备置于混响室的测试区，保持开机状态并取下接收装置，其输出端通过电缆接入频谱分析仪；混响室内设有一副发射天线，通过定向耦合器和功率放大器与信号源相联接；信号源发出固定频率的信号并不断调节施加到发射天线的信号功率，功率计监测输入到发射天线的功率值；场强计通过光纤与混响室内的电场探头相联接，测量混响室内的电场强度；信号源、功率放大器、功率计、频谱分析仪和场强计分别与GPIB总线相联接；得出此固定频率下场强与待测装备性能参量的对应关系，采用最小二乘法得到场强与待测装备性能参量之间的关系式，即为“后门”耦合对待测装备性能参量的影响关系式。
按上述方案，在不同的频率下重复步骤1至步骤3，得到各频率下的抗强射频干扰门限值。
本发明的工作原理为：通过获得小信号、低场强环境下电子信息装备的响应规律，来外推强射频环境下的响应情况，并根据装备的性能参数来确定抗干扰门限值。
本发明的有益效果为：1、在现有实验室条件不能模拟强射频环境的情况下，能够准确的确定电子信息装备抗强射频干扰门限值；2、为设备的电磁兼容性能考核及相应国军标的制定提供方法；3、方法简单，易操作。
附图说明
图1为本发明一个实施例的流程图
图2为“后门”耦合试验配置图
图3为“前门”耦合试验配置图
图4为接收机中频响应随场强变化的曲线
图5为接收机不同输入信号下的中频响应
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，图1为本发明一个实施例的流程图，本实施例受试对象为EMC-30接收机，其测试频率范围为9kHz～1GHz，有多个衰减档位。
步骤一，确定EMC-30接收机的工作性能参量。工作性能参量为该装备最重要的工作性能参数(如误码率、信噪比、响应电压/电流等)及其允许值，有些工作性能参量限值是约定俗成或有行业标准规定的，有些则需要根据具体应用场合，由采购方和使用方规定。本实施例中EMC-30接收机的工作性能参量为中频响应电压，规定响应幅度不再变化(前面板中的幅度指示满偏)为其抗干扰门限值。
步骤二，分别进行“前门”耦合试验和“后门”耦合试验，建立“前门”耦合和“后门”耦合对待测装备性能参量的影响关系式。电子信息设备存在的干扰途径，可分为“前门”耦合和“后门”耦合两大类。“前门”耦合指对设备或系统产生的干扰途径是通过设备或系统的正常输入通道进入的，如天线；“后门”耦合指对设备或系统产生的干扰途径是通过设备或系统的非正常输入通道进入的，如电源线、控制线、孔缝等。因此，只需要分别建立“前门”耦合和“后门”耦合对待测装备性能参量的影响关系式，然后进行叠加，就可以推导出所有干扰途径对待测装备性能参量的影响关系式
分别进行了两个试验，其中第一个试验建立“后门”耦合干扰与接收机中频响应电压的关系。其试验的配置图如图2所示，将接收机EMC-30放入混响室的测试区中，保持开机状态，并将其接收天线取下，衰减值设为20dB，EMC-30接收机的中频输出信号通过电缆接入频谱分析仪。发射天线为对数周期天线，功率计监测输入到天线的功率值，场强计通过光纤测量混响室内的电场强度。混响室内设有一副发射天线，通过定向耦合器和功率放大器与信号源相联接；信号源发出固定频率的信号并不断调节施加到发射天线的信号功率，功率计监测输入到发射天线的功率值；场强计通过光纤与混响室内的电场探头相联接，测量混响室内的电场强度；信号源、功率放大器、功率计、频谱分析仪和场强计分别与GPIB总线相联接。经信号源发出的频率固定为800MHz，不断改变施加到天线上的信号功率，此时接收机感应电压随场强变化的曲线如图4所示。采用最小二乘法得到该频率下“后门”耦合干扰与中频感应电压(均值)的关系式为：
Vinc1＝(0.02843E+0.003276)×10-3    (1)
式中Vinc1为“后门”耦合的中频电压，E为场强。
第二个试验建立“前门”耦合干扰与接收机中频响应电压的关系，其试验的配置图如图3所示。将EMC-30接收机的频率输入范围置为500MHz～1000MHz。从接收机射频输入口(接收天线输入口)注入单频信号f＝800MHz，用频谱分析仪检测接收机的中频输出，不断调节信号幅度。接收机衰减值分别设为40dB和20dB时输入信号功率和接收机中频输出信号功率的对应曲线如图5所示，从图可知，接收机衰减值设为20dB时中频感应电压的最大响应为-20dBm，而接收机衰减值设为40dBm时中频感应电压的最大响应为0dBm，两个敏感阈值正好相差20dBm。此试验说明，对于具有线性响应(或有拟合关系式)的系统，可以根据小信号输入时的响应关系来外推大信号(高场强)输入时的响应及限值。采用最小二乘法得到衰减值20dB时“前门”耦合与中频感应电压的关系式为：
Vinc2＝0.3829Vin-1.8829×10-3    (2)
式中Vinc2为“前门”耦合的中频电压，Vin为接收天线电压。
从接收机规格书知此频段配套的接收天线为对数螺旋天线，800MHz时其天线因子为26dB，由天线因子的定义得：
V in = E 19.9526 - - - ( 3 )
步骤四，将方程(1)与方程(2)叠加，再将方程(3)代入叠加后的方程，计算出频率为800MHz时接收机的抗强射频干扰门限值。
V＝(19.2189E-1.8796)×10-3    (4)
其中V＝Vinc1+Vinc2
从图5可知接收机衰减值为20dB时的中频响应电压最大值为7.07946mV，代入方程(4)便可以计算出此时的场强即抗强射频干扰限值为0.5V/m，那么衰减值置为40dB时的抗强射频干扰限值近似为50V/m，衰减值置为60dB时的抗强射频干扰限值近似为500V/m。
在其它频率上重复以上步骤，便可以获得EMC-30接收机整个工作频段上的抗强射频干扰限值。

Claims (5)

1、电子信息装备抗强射频干扰门限值的方法，其特征在于：它包括以下几个步骤：
步骤1、确定待测装备的工作性能参量；
步骤2、分别进行“前门”耦合试验和“后门”耦合试验，在每个试验中频率一定的时候测试干扰途径与待测装备性能参量的对应关系，画出对应关系曲线，并依曲线建立场强与待测装备性能参量之间的影响关系式；
步骤3、将步骤2得出的同一频率下“前门”耦合试验的影响关系式与“后门”耦合试验的影响关系式叠加，计算出此频率下的抗强射频干扰门限值。
2、根据权利要求1所述的电子信息装备抗强射频干扰门限值的方法，其特征在于：所述的“前门”耦合试验是在待测装备的输入端输入固定频率的信号，用频谱分析仪检测待测装备输出端信号，不断调节输入信号功率，得出此固定频率下输入信号功率与输出参量的对应关系，采用最小二乘法得到场强与待测装备性能参量之间的关系式，即为“前门”耦合对待测装备性能参量的影响关系式。
3、根据权利要求2所述的电子信息装备抗强射频干扰门限值的方法，其特征在于：继续调节信号功率使得输出信号功率不再增加，此时的待测装备性能参量代入到叠加后的影响关系式，得出的场强值即为抗强射频干扰门限值。
4、根据权利要求1所述的电子信息装备抗强射频干扰门限值的方法，其特征在于：所述的“后门”耦合试验是将待测装备置于混响室的测试区，保持开机状态并取下接收装置，其输出端通过电缆接入频谱分析仪；混响室内设有一副发射天线，通过定向耦合器和功率放大器与信号源相联接；信号源发出固定频率的信号并不断调节施加到发射天线的信号功率，功率计监测输入到发射天线的功率值；场强计通过光纤与混响室内的电场探头相联接，测量混响室内的电场强度；信号源、功率放大器、功率计、频谱分析仪和场强计分别与GPIB总线相联接；得出此固定频率下场强与待测装备性能参量的对应关系，采用最小二乘法得到场强与待测装备性能参量之间的关系式，即为“后门”耦合对待测装备性能参量的影响关系式。
5、根据权利要求1至4中任意一项所述的电子信息装备抗强射频干扰门限值的方法，其特征在于：在不同的频率下重复步骤1至步骤3，得到各频率下的抗强射频干扰门限值。
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