CN103323682B - 一种低电平扫描场的高强辐射场测试系统及其测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种低电平扫描场的高强辐射场测试系统,该系统包含:控制及数据处理模块;高强辐射场模拟信号源,其电路连接控制及数据处理模块,用于产生并输出高强辐射场模拟信号;低频场强辐射阵列,其分别电路连接控制及数据处理模块与高强辐射场模拟信号源,用于接收高强辐射场模拟信号源输出的高强辐射场模拟信号并在待测区域内产生均匀分布的场强;多通道接收设备,其电路连接控制及数据处理模块,探测待测区域内的场强并传输至控制及数据处理模块。本发明能够对航天航空器等目标开展整机级低电平扫描场测试,获得HIRF条件下航天航空器等目标的屏蔽性能等防护性能的参数,也可用于汽车、轨道交通等在强电磁环境下的防护性能验证测试。
Description
技术领域
本发明涉及一种电磁特性测量技术,具体涉及一种低电平扫描场的高强辐射场测试系统及其测试方法。
背景技术
地面控制雷达、商业电台、导航雷达和空中跟踪雷达等的电磁辐射称为高强辐射场(HIRF)。随着科学技术的发展,航天航空器等设备执行关键功能的传统机械或机电控制及机电指示系统,已逐渐被电子式飞行控制系统、电子式显示指示系统和全权数字式发动机控制器等所替代,而这些设备对外部电磁环境的敏感程度显然高于传统的系统。同时随着导电性低的复合材料越来越多地出现在新型设备上,使得该类设备对HIRF环境的屏蔽效能大大降低。另外,从外部HIRF环境来看,现在射频发射机的数量和功率增加,工作方式增多,使得空间电磁频谱变宽,电磁场强度增大。使得HIRF对该类目标的安全带来的影响日渐显现。
为了保护航空航天器等设备的关键性系统免受高强辐射场的不利影响,对该类目标必须进行高强辐射场符合性验证试验。整机高强辐射场效应模拟测试包括低电平扫描电流(LLSC)和低电平扫描场(LLSF)法,均需要模拟出高强辐射场环境,并确保待测目标完全处于高强辐射场环境照射范围内。能否解决有效模拟高强辐射场并获取真实状态数据,成为该类EMC模拟试验的一项基础性问题。
发明内容
本发明提供一种低电平扫描场的高强辐射场测试系统及其测试方法,适用于航天航空器等设备,通过计算机控制产生200MHz~18GHz的微波信号,通过多通道切换装置控制不同频段天线的转换,实现航天航空器类目标高强辐射场的模拟,同时通过多通道装置控制场强探头,实现航天航空器类目标不同位置场强的探测,获取目标不同位置的场强,得出待测位置的场强衰减特性和屏蔽性能。可解决航天航空器类目标研制中对高强辐射场防护的需求。
为实现上述目的,本发明提供一种低电平扫描场的高强辐射场测试系统,其特点是,该系统包含:
控制及数据处理模块;
高强辐射场模拟信号源,其电路连接控制及数据处理模块,用于产生并输出高强辐射场模拟信号;
低频场强辐射阵列,其分别电路连接控制及数据处理模块与高强辐射场模拟信号源,用于接收高强辐射场模拟信号源输出的高强辐射场模拟信号并在待测区域内产生均匀分布的场强;
多通道接收设备,其电路连接控制及数据处理模块,探测待测区域内的场强并传输至控制及数据处理模块。
上述的高强辐射场模拟信号源包含:
信号源,其通过接口总线连接控制及数据处理模块,用于输出低电平信号;
功率放大器组,其电路连接信号源输出端,接收信号源输出的低电平信号进行信号放大,输出高强辐射场模拟信号;
上述信号源与功率放大器组输出端还分别连接有射频转换开关,该射频转换开关分别通过接口总线连接控制及数据处理模块。
上述的低频场强辐射阵列包含:
发射天线组,其通过射频同轴电缆连接高强辐射场模拟信号源输出端,用于发射高强辐射场模拟信号;
可移动和升降天线支架,发射天线组机械连接在该可移动和升降天线支架上;
可移动和升降天线支架运动控制器;其通过控制线缆连接可移动和升降天线支架,并通过接口总线连接控制及数据处理模块,用于接收控制及数据处理模块的控制信号以控制可移动和升降天线支架调整发射天线组运动至相应测试位置;
搅拌器,其设置在待测区域中,通过旋转运动使待测区域获得均匀分布的场强;
搅拌器运动控制器,其通过接口总线分别连接搅拌器,并通过控制电缆连接控制及数据处理模块,接收控制及数据处理模块指令控制搅拌器旋转运动。
上述的多通道接收设备包含:
场强探头,其设置于待测区域中,探测高强辐射场模拟信号场强,输出场强探测电信号;
多通道光电转换模块,其通过射频同轴电缆连接场强探头,接收场强探头探测所得的场强探测电信号转化为场强探测光信号;
光缆,其一端连接多通道光电转换模块,传输场强探测光信号;
光电转换控制器,其连接光缆另一端,接收场强探测光信号并转化为电信号输出;
频谱分析仪,其通过同轴电缆连接光电转换控制器,并通过接口总线连接控制及数据处理模块,频谱分析仪接收场强探测电信号对其进行频谱分析,并传输至控制及数据处理模块。
上述的控制及数据处理模块采用控制计算机,其通过接口总线分别连接信号源、频谱分析仪、射频转换开关,通过控制电缆连接可移动和升降天线支架运动控制器和搅拌器运动控制器。
上述的发射天线组包含周期天线、喇叭天线。
上述的周期天线的工作频率为200兆赫兹至1吉赫兹。
上述的发射天线组包含两个频段的喇叭天线,其工作频率分别为:1吉赫兹至6吉赫兹,以及6吉赫兹至18吉赫兹。
一种如上述的低电平扫描场的高强辐射场测试系统的测试方法,其特点是,该方法包含以下步骤:
高强辐射场模拟信号源采用低电平信号模拟高强辐射场信号输出,通过可移动和升降天线支架调整发射天线组位置并发射,以高强辐射场模拟信号对待测区域中的被测目标在0度、45度、90度、270度和315度方位向进行照射,通过场强探头获取待测区域的场强信号,多通道接收设备和控制及数据处理模块通过数据处理得到待测目标屏蔽性能等防护设计参数。
本发明一种低电平扫描场的高强辐射场测试系统及其测试方法和现有技术相比,其优点在于,本发明利用本发明提供的低电平扫描场HIRF测试系统,能够对航天航空器等目标开展整机级低电平扫描场测试,获得HIRF条件下航天航空器等目标的屏蔽性能等防护性能的参数,为该类目标HIRF防护设计和验证提供依据,同时本发明也可用于汽车、轨道交通等在强电磁环境下的防护性能验证测试。
附图说明
图1为本发明一种低电平扫描场的高强辐射场测试系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图,进一步说明本发明的具体实施例。
如图1所示,本发明公开一种低电平扫描场的高强辐射场测试系统,该系统包含控制及数据处理模块1、电路连接所述的控制及数据处理模块1的高强辐射场模拟信号源、分别电路连接控制及数据处理模块1与高强辐射场模拟信号源的低频场强辐射阵列,以及电路连接控制及数据处理模块1的多通道接收设备。
高强辐射场模拟信号源用于产生并输出高强辐射场模拟信号,本发明中高强辐射场模拟信号源产生低电平信号以模拟高强辐射场信号。高强辐射场模拟信号源包含:通过接口总线连接控制及数据处理模块1的信号源2,通过同轴电缆连接该信号源2输出端的射频转换开关13,通过同轴电缆连接该射频转换开关13输出端的功率放大器组8,通过射频同轴电缆连接功率放大器组8的射频转换开关14。
信号源2用于输出低电平信号。功率放大器组8接收信号源2输出的低电平信号进行信号功率放大,输出高强辐射场模拟信号。功率放大器组8包含有三个工作频率,分别是:200MHz~1GHz、1GHz~6GHz、6GHz~18GHz。
射频转换开关13和射频转换开关14还分别通过接口总线连接控制及数据处理模块1。
低频场强辐射阵列用于接收高强辐射场模拟信号源输出的高强辐射场模拟信号并在待测区域17内产生均匀分布的场强。
低频场强辐射阵列包含:发射天线组10、可移动和升降天线支架11、可移动和升降天线支架运动控制器12、搅拌器9、搅拌器运动控制器15。
发射天线组10通过射频同轴电缆连接所述高强辐射场模拟信号源中射频转换开关14的输出端,用于无线发射高强辐射场模拟信号。发射天线组10包含三个频段的天线,分别是:一个周期天线,以及两个不同频段的喇叭天线。周期天线的工作频率为200兆赫兹(MHz)至1吉赫兹(GHz)。发射天线组10包含两个频段的喇叭天线,其工作频率分别为:1吉赫兹(GHz)至6吉赫兹(GHz),以及6吉赫兹(GHz)至18吉赫兹(GHz)。
发射天线组10通过连接装置机械连接在该可移动和升降天线支架11上。
可移动和升降天线支架运动控制器12通过控制线缆连接可移动和升降天线支架11,并通过接口总线连接控制及数据处理模块1。可移动和升降天线支架运动控制器12用于接收控制及数据处理模块1的控制信号以控制可移动和升降天线支架11调整发射天线组10运动至相应测试位置。
搅拌器9设置在待测区域17中,通过旋转运动使待测区域17获得均匀分布的场强。
搅拌器运动控制器15通过接口总线分别连接搅拌器9,并通过控制电缆连接控制及数据处理模块1。搅拌器运动控制器15接收控制及数据处理模块1指令控制搅拌器9在待测区域17中旋转运动。
多通道接收设备用于探测待测区域17内的高强辐射场模拟信号场强,处理后传输至控制及数据处理模块1。
多通道接收设备包含:场强探头7、多通道光电转换模块6、光缆5、光电转换控制器4、频谱分析仪3。
场强探头7设置于待测区域17中,通过同轴电缆连接多通道光电转换模块6。场强探头7探测发射天线组10发射至待测区域17中待测目标的高强辐射场模拟信号场强,输出场强探测电信号至多通道光电转换模块6。
多通道光电转换模块6其通过射频同轴电缆连接所述场强探头7输出端。多通道光电转换模块6接收场强探头7探测所得的场强探测电信号转化为场强探测光信号。
光缆5一端连接多通道光电转换模块6,另一端连接光电转换控制器4。该光缆5用于在多通道光电转换模块6与光电转换控制器4之间传输场强探测光信号。
光电转换控制器4连接光缆5的另一端,接收场强探测光信号并转化为电信号输出。
频谱分析仪3通过同轴电缆连接光电转换控制器4,并通过接口总线连接控制及数据处理模块1。频谱分析仪3接收光电转换控制器4输出的场强探测电信号对其进行频谱分析,并传输至控制及数据处理模块1。
控制及数据处理模块1采用控制计算机,其通过接口总线分别连接信号源2、频谱分析仪3、射频转换开关13、射频转换开关14,并通过控制电缆连接可移动和升降天线支架运动控制器12和搅拌器运动控制器15。
本发明还公开一种适用于低电平扫描场的高强辐射场测试系统的测试方法,该方法包含以下步骤:
高强辐射场模拟信号源采用低电平信号模拟高强辐射场信号输出,传输至发射天线组10。控制及数据处理模块1发送控制指令至可移动和升降天线支架运动控制器12,可移动和升降天线支架运动控制器12控制可移动和升降天线支架11调整发射天线组10位置并发射高强辐射场模拟信号,以高强辐射场模拟信号对待测区域17中的被测目标分别在0度、45度、90度、270度和315度方位向进行照射,在待测区域17中搅拌器9进行旋转运动使待测区域17获得均匀分布的场强。场强探头7探测获取待测区域17的场强信号,多通道接收设备和控制及数据处理模块1通过数据处理得到待测目标屏蔽性能等防护设计参数。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍,但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后,对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此,本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (7)
1.一种低电平扫描场的高强辐射场测试系统,其特征在于,该系统包含:
控制及数据处理模块(1);
高强辐射场模拟信号源,其电路连接所述的控制及数据处理模块(1),用于产生并输出高强辐射场模拟信号;
低频场强辐射阵列,其分别电路连接所述的控制及数据处理模块(1)与高强辐射场模拟信号源,用于接收所述高强辐射场模拟信号源输出的高强辐射场模拟信号并在待测区域(17)内产生均匀分布的场强;
多通道接收设备,其电路连接所述控制及数据处理模块(1),探测待测区域(17)内的场强并传输至控制及数据处理模块(1);
所述的低频场强辐射阵列包含:
发射天线组(10),其通过射频同轴电缆连接所述高强辐射场模拟信号源输出端,用于发射高强辐射场模拟信号;
可移动和升降天线支架(11),所述发射天线组(10)机械连接在该可移动和升降天线支架(11)上;
可移动和升降天线支架运动控制器(12);其通过控制线缆连接所述的可移动和升降天线支架(11),并通过接口总线连接所述控制及数据处理模块(1),用于接收控制及数据处理模块(1)的控制信号以控制可移动和升降天线支架(11)调整发射天线组(10)运动至相应测试位置;
搅拌器(9),其设置在待测区域(17)中,通过旋转运动使待测区域(17)获得均匀分布的场强;
搅拌器运动控制器(15),其通过接口总线分别连接所述搅拌器(9),并通过控制电缆连接所述控制及数据处理模块(1),接收所述控制及数据处理模块(1)指令控制所述搅拌器(9)旋转运动;
所述的多通道接收设备包含:
场强探头(7),其设置于待测区域(17)中,探测高强辐射场模拟信号场强,输出场强探测电信号;
多通道光电转换模块(6),其通过射频同轴电缆连接所述场强探头(7),接收场强探头(7)探测所得的场强探测电信号转化为场强探测光信号;
光缆(5),其一端连接所述多通道光电转换模块(6),传输场强探测光信号;
光电转换控制器(4),其连接所述光缆(5)另一端,接收场强探测光信号并转化为电信号输出;
频谱分析仪(3),其通过同轴电缆连接所述光电转换控制器(4),并通过接口总线连接所述控制及数据处理模块(1),频谱分析仪(3)接收场强探测电信号对其进行频谱分析,并传输至控制及数据处理模块(1)。
2.如权利要求1所述的低电平扫描场的高强辐射场测试系统,其特征在于,所述的高强辐射场模拟信号源包含:
信号源(2),其通过接口总线连接所述控制及数据处理模块(1),用于输出低电平信号;
功率放大器组(8),其电路连接所述的信号源(2)输出端,接收所述信号源(2)输出的低电平信号进行信号放大,输出高强辐射场模拟信号;
所述信号源(2)与功率放大器组(8)输出端还分别连接有射频转换开关,该射频转换开关分别通过接口总线连接所述控制及数据处理模块(1)。
3.如权利要求2所述的低电平扫描场的高强辐射场测试系统,其特征在于,所述的控制及数据处理模块(1)采用控制计算机,其通过接口总线分别连接所述信号源(2)、频谱分析仪(3)、射频转换开关,通过控制电缆连接可移动和升降天线支架运动控制器(12)和搅拌器运动控制器(15)。
4.如权利要求1所述的低电平扫描场的高强辐射场测试系统,其特征在于,所述的发射天线组(10)包含周期天线、喇叭天线。
5.如权利要求4所述的低电平扫描场的高强辐射场测试系统,其特征在于,所述的周期天线的工作频率为200兆赫兹至1吉赫兹。
6.如权利要求4所述的低电平扫描场的高强辐射场测试系统,其特征在于,所述的发射天线组(10)包含两个频段的喇叭天线,其工作频率分别为:1吉赫兹至6吉赫兹,以及6吉赫兹至18吉赫兹。
7.一种如权利要求1至6中任意一项权利要求所述的低电平扫描场的高强辐射场测试系统的测试方法,其特征在于,该方法包含以下步骤:
高强辐射场模拟信号源采用低电平信号模拟高强辐射场信号输出,通过可移动和升降天线支架(11)调整发射天线组(10)位置并发射,以高强辐射场模拟信号对待测区域(17)中的被测目标在0度、45度、90度、270度和315度方位向进行照射,通过场强探头(7)获取待测区域(17)的场强信号,多通道接收设备和控制及数据处理模块(1)通过数据处理得到待测目标屏蔽性能的防护设计参数。
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