CN103336192A - 一种航空器全机低电平扫描电流测试系统 - Google Patents

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武亚君
陈奇平
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本发明提供一种航空器全机低电平扫描电流测试系统，能够产生设定频率的低电平信号来模拟高强辐射场信号，通过以待测航空器为中心按照相邻90度方位角放置的四组发射天线组照射放置在地面上的待测航空器；由多通道接收设备将测得的待测航空器内部电缆上的多路感应电流发送至一频谱分析仪进行分析；还对模拟高强辐射场的场强进行校准；由控制及数据处理计算机对整个测试系统进行控制并对测试数据进行处理，得到航空器全机高强辐射场防护认证测试所需的外部辐射场-内部电缆感应电流传递函数。本发明能够针对航空器等目标开展全机低电平扫描电流测试，获得高强辐射场条件下航空器防护性能参数，为航空器高强辐射场防护设计和验证提供依据。

Description

一种航空器全机低电平扫描电流测试系统
技术领域
本发明所涉及的是电磁环境效应技术领域，尤其涉及航空器高强辐射场（HIRF）防护性能验证测试技术领域的一种航空器全机低电平扫描电流测试系统。
背景技术
为了保证在高强辐射场等复杂电磁环境下航空器能够安全飞行，需要对航空器进行全机高强辐射场等电磁环境效应防护认证测试。航空器全机高强辐射场防护性能验证测试按照测试频率主要可分为低电平直接注入测试（LLDD，Low Level Direct Drive）、低电平扫描电流测试（LLSC，Low Level Swept Coupling）和低电平扫描场测试（LLSF，Low Level Swept Fields）等，航空器全机低电平扫描电流测试系统是其中的一个关键测试设备。
发明内容
本发明的目的是提供一种航空器全机低电平扫描电流测试系统，用于实现在地面条件下开展航空器全机高强辐射场防护认证测试。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种航空器全机低电平扫描电流测试系统，其包含：
高强辐射场模拟信号源，能够产生设定频率范围的低电平信号来模拟高强辐射场信号；
低频场强辐射阵列，通过以待测航空器为中心按照相邻90度方位角放置的四组发射天线组接收模拟高强辐射场信号来照射放置在地面上的待测航空器；
多通道接收设备，将测量获得的待测航空器内部电缆上的多路感应电流，发送至一频谱分析仪进行分析；
辐射场强校准设备，对模拟高强辐射场的场强进行校准；以及，
控制及数据处理计算机，对整个测试系统进行控制，还连接至所述频谱分析仪获取分析校准后的数据并进行处理，以得到航空器全机高强辐射场防护认证测试所需的外部辐射场-内部电缆感应电流传递函数。
所述的高强辐射场模拟信号源包含：第二射频切换开关；第一功率放大器、第二功率放大器；第一射频切换开关和信号源；
所述信号源在通过接口总线与之连接的所述控制及数据处理计算机控制下，向通过射频同轴电缆与该信号源输出端电路连接的所述第一射频切换开关输出设定频率、功率和信号形式的射频信号；
所述第一射频切换开关在通过接口总线与之连接的所述控制及数据处理计算机控制下，将所述信号源的输出射频信号按照测试频率的不同，向与该第一射频切换开关输出端分别连接的第一功率放大器或第二功率放大器对应输出；
具有不同工作频率的所述第一功率放大器和第二功率放大器，其输出端分别通过射频同轴电缆电路连接所述第二射频切换开关；
所述第二射频切换开关在通过接口总线与之连接的所述控制及数据处理计算机控制下，将所述第一功率放大器或第二功率放大器的输出射频信号按照测试方位的不同，向通过射频同轴电缆与该第二射频切换开关输出端连接的四组所述发射天线组对应输出。
所述第一功率放大器的工作频率是0.5MHz～250MHz，所述第二功率放大器的工作频率是250MHz～400MHz；所述的高强辐射场模拟信号源能够产生频率0.5MHz～250MHz的低电平信号来模拟高强辐射场信号。
每个所述天线发射组都包含两个不同频段天线，分别为工作频率0.5MHz～30MHz的杆天线和工作频率30MHz～400MHz的对数周期天线。
所述的辐射场强校准设备包含：天线升降支架和全向全极化天线；
所述全向全极化天线将其测量获得的测试区域电场强度信号，输出至通过射频同轴电缆与之电路连接的所述频谱分析仪；
所述天线升降支架用于安装全向全极化天线，并能够在通过控制电缆与之连接的所述控制及数据处理计算机控制下进行升降，从而改变所述全向全极化天线的高度。
所述的多通道接收设备包含：电流探头、多通道光电转换器、多通道光电转换器和多通道开关；
多路所述电流探头对待测航空器内部待测设备至负载之间待测电缆上的电流进行测量，并将测得的电信号输出至通过射频同轴电缆与所述电流探头电路连接的多通道光电转换器；
所述多通道光电转换器将多路电信号转换成对应的光信号，并通过连接在该多通道光电转换器输出端的光纤电缆传输至所述多通道光电转换器；
所述多通道光电转换器将接收到的光信号转换成多路测试电信号，并由连接在该多通道光电转换器输出端的射频同轴电缆传输至所述多通道开关；
所述多通道开关在通过接口总线与之连接的所述控制及数据处理计算机控制下，将所述多通道光电转换器输出的多路测试电信号按照测试通道的不同，向通过射频同轴电缆与该多通道开关输出端连接的所述频谱分析仪对应输出。
本发明所述航空器全机低电平扫描电流测试系统，其优点在于：本发明中能够产生频率0.5MHz～250MHz的低电平信号来模拟高强辐射场信号，利用相邻90度方位角放置的四组发射天线组照射地面上放置的待测目标，模拟高强辐射场环境下的航空器整机，模拟高强辐射场的场强通过辐射场强校准设备进行校准；待测航空器内部电缆上的感应电流利用多通道接收设备发送至频谱分析仪进行测量分析，最后通过控制及数据处理计算机进行测试数据校准、外推和多路径修正等处理，获得航空器全机高强辐射场防护认证测试所需的外部辐射场-内部电缆感应电流传递函数。
利用本发明提供的航空器全机低电平扫描电流测试系统，能够针对航空器等目标开展全机低电平扫描电流测试，获得高强辐射场条件下航空器防护性能参数，为航空器高强辐射场防护设计和验证提供依据。本发明提供的航空器全机低电平扫描电流测试系统也可以用于航天器、汽车等在强电磁环境下的防护性能验证测试。
附图说明
图1是本发明所述航空器全机低电平扫描电流测试系统的原理示意图。
具体实施方式
以下根据图1，具体说明本发明的实施方式。
本发明提出的一种航空器全机低电平扫描电流测试系统，主要包含：高强辐射场模拟信号源、多通道接收设备、低频场强辐射阵列、辐射场强校准设备和控制及数据处理计算机等。
其中，所述的低频场强辐射阵列包含以待测航空器15为中心按照相邻90度方位角放置并照射待测航空器15的第一发射天线组1、第二发射天线组2、第三发射天线组3和第四发射天线组4。每个天线发射组都由两个不同频段天线组成，分别为杆天线（工作频率0.5MHz～30MHz）和对数周期天线（工作频率30MHz～400MHz）。
所述的高强辐射场模拟信号源包含：第二射频切换开关5；第一功率放大器6、第二功率放大器7；第一射频切换开关8和信号源9。 
信号源9在通过LAN接口总线与之相连的控制及数据处理计算机10的控制下输出设定频率、功率和信号形式的射频信号；信号源9同时通过射频同轴电缆电路连接第一射频切换开关8。
第一射频切换开关8的输入端通过射频同轴电缆电路连接信号源9，输出端通过射频同轴电缆电路分别连接第一功率放大器6和第二功率放大器7。控制及数据处理计算机10通过接口总线与第一射频切换开关8相连，并按照测试频率的不同控制第一射频切换开关8将信号源9的输出射频信号电路连接至第一功率放大器6或第二功率放大器7。
第一功率放大器6的工作频率0.5MHz～250MHz，输入端通过射频同轴电缆电路连接第一射频切换开关8，输出端通过射频同轴电缆电路连接第二射频切换开关5。
第二功率放大器7的工作频率250MHz～400MHz，输入端通过射频同轴电缆电路连接第一射频切换开关8，输出端通过射频同轴电缆电路连接第二射频切换开关5。
第二射频切换开关5的输入端通过射频同轴电缆分别电路连接第一功率放大器6、第二功率放大器7，输出端通过射频同轴电缆分别电路连接第一发射天线组1、第二发射天线组2、第三发射天线组3和第四发射天线组4。控制及数据处理计算机10通过接口总线与第二射频切换开关5相连，并按照测试方位的不同控制第二射频切换开关5将第一功率放大器6、第二功率放大器7的输出射频信号电路连接至布置在不同方位上的第一发射天线组1、第二发射天线组2、第三发射天线组3和第四发射天线组4。
所述的多通道接收设备包含：电流探头13、多通道光电转换器14、多通道光电转换器16、多通道开关17和频谱分析仪18。
电流探头13，用于测量待测航空器15内部待测设备11至负载12之间待测电缆上的电流，多路电流探头获得的测试信号通过射频同轴电缆电路连接多通道光电转换器14。
多通道光电转换器14输入端通过射频同轴电缆电路连接电流探头13，多路测试电信号经过光电转换等处理后转换成光信号，由输出端通过光纤电缆传输至多通道光电转换器16。
多通道光电转换器16输入端通过光纤电缆连接多通道光电转换器14，接收到的光信号再次经过光电转换等处理后转换成多路测试电信号，由输出端通过射频同轴电缆传输至多通道开关17。
多通道开关17输入端通过射频同轴电缆电路连接多通道光电转换器16，输出端通过射频同轴电缆电路连接频谱分析仪18；控制及数据处理计算机10通过接口总线与多通道开关17相连，并按照测试通道的不同控制多通道开关17将多通道光电转换器16输出的多路测试电信号电路连接至频谱分析仪18。
频谱分析仪18输入端通过射频同轴电缆电路连接多通道开关17，并通过LAN接口总线与控制及数据处理计算机10相连。
所述的辐射场强校准设备包含：天线升降支架19和全向全极化天线20。
全向全极化天线20，测量获得的测试区域电场强度信号通过射频同轴电缆电路连接频谱分析仪18，并安装在天线升降支架19上。
天线升降支架19，用于安装全向全极化天线20，控制及数据处理计算机10可通过控制电缆控制天线升降支架19升降，从而改变全向全极化天线20的高度。
所述的控制及数据处理计算机10，用于整个测试系统的控制及测试数据的处理分析，通过LAN接口总线连接信号源9、频谱分析仪18，通过接口总线连接第一射频切换开关8、第二射频切换开关5和多通道开关17，通过控制电缆连接天线升降支架19。
本发明中使用经过信号源9、第一射频切换开关8、第一功率放大器6和第二功率放大器7等产生频率0.5MHz～250MHz的低电平信号来模拟高强辐射场信号，利用相邻90度方位角放置的四组发射天线组照射地面上放置的待测目标，模拟高强辐射场环境下的航空器整机，模拟高强辐射场的场强通过辐射场强校准设备进行校准；待测航空器内部电缆上的感应电流利用多通道接收设备发送至频谱分析仪18进行测量分析，最后通过控制及数据处理计算机10进行测试数据校准、外推和多路径修正等处理，获得航空器全机高强辐射场防护认证测试所需的外部辐射场-内部电缆感应电流传递函数。
利用本发明提供的航空器全机低电平扫描电流测试系统，能够针对航空器等目标开展全机低电平扫描电流测试，获得高强辐射场条件下航空器防护性能参数，为航空器高强辐射场防护设计和验证提供依据。本发明提供的航空器全机低电平扫描电流测试系统也可以用于航天器、汽车等在强电磁环境下的防护性能验证测试。
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 (6)

1.一种航空器全机低电平扫描电流测试系统，其特征在于，包含：
高强辐射场模拟信号源，能够产生设定频率范围的低电平信号来模拟高强辐射场信号；
低频场强辐射阵列，通过以待测航空器（15）为中心按照相邻90度方位角放置的四组发射天线组接收模拟高强辐射场信号来照射放置在地面上的待测航空器（15）；
多通道接收设备，将测量获得的待测航空器（15）内部电缆上的多路感应电流，发送至一频谱分析仪（18）进行分析；
辐射场强校准设备，对模拟高强辐射场的场强进行校准；以及，
控制及数据处理计算机（10），对整个测试系统进行控制，还连接至所述频谱分析仪（18）获取分析校准后的数据并进行处理，以得到航空器全机高强辐射场防护认证测试所需的外部辐射场-内部电缆感应电流传递函数。
2.如权利要求1所述的航空器全机低电平扫描电流测试系统，其特征在于，
所述的高强辐射场模拟信号源包含：第二射频切换开关（5）；第一功率放大器（6）、第二功率放大器（7）；第一射频切换开关（8）和信号源（9）；
所述信号源（9）在通过接口总线与之连接的所述控制及数据处理计算机（10）控制下，向通过射频同轴电缆与该信号源（9）输出端电路连接的所述第一射频切换开关（8）输出设定频率、功率和信号形式的射频信号；
所述第一射频切换开关（8）在通过接口总线与之连接的所述控制及数据处理计算机（10）控制下，将所述信号源（9）的输出射频信号按照测试频率的不同，向与该第一射频切换开关（8）输出端分别连接的第一功率放大器（6）或第二功率放大器（7）对应输出；
具有不同工作频率的所述第一功率放大器（6）和第二功率放大器（7），其输出端分别通过射频同轴电缆电路连接所述第二射频切换开关（5）；
所述第二射频切换开关（5）在通过接口总线与之连接的所述控制及数据处理计算机（10）控制下，将所述第一功率放大器（6）或第二功率放大器（7）的输出射频信号按照测试方位的不同，向通过射频同轴电缆与该第二射频切换开关（5）输出端连接的四组所述发射天线组对应输出。
3.如权利要求2所述的航空器全机低电平扫描电流测试系统，其特征在于，
所述第一功率放大器（6）的工作频率是0.5MHz～250MHz，所述第二功率放大器（7）的工作频率是250MHz～400MHz；所述的高强辐射场模拟信号源能够产生频率0.5MHz～250MHz的低电平信号来模拟高强辐射场信号。
4.如权利要求1所述的航空器全机低电平扫描电流测试系统，其特征在于，
每个所述天线发射组都包含两个不同频段天线，分别为工作频率0.5MHz～30MHz的杆天线和工作频率30MHz～400MHz的对数周期天线。
5.如权利要求1所述的航空器全机低电平扫描电流测试系统，其特征在于，
所述的辐射场强校准设备包含：天线升降支架（19）和全向全极化天线（20）；
所述全向全极化天线（20）将其测量获得的测试区域电场强度信号，输出至通过射频同轴电缆与之电路连接的所述频谱分析仪（18）；
所述天线升降支架（19）用于安装全向全极化天线（20），并能够在通过控制电缆与之连接的所述控制及数据处理计算机（10）控制下进行升降，从而改变所述全向全极化天线（20）的高度。
6.如权利要求1所述的航空器全机低电平扫描电流测试系统，其特征在于，
所述的多通道接收设备包含：电流探头（13）、多通道光电转换器（14）、多通道光电转换器（16）和多通道开关（17）；
多路所述电流探头（13）对待测航空器（15）内部待测设备（11）至负载（12）之间待测电缆上的电流进行测量，并将测得的电信号输出至通过射频同轴电缆与所述电流探头（13）电路连接的多通道光电转换器（14）；
所述多通道光电转换器（14）将多路电信号转换成对应的光信号，并通过连接在该多通道光电转换器（14）输出端的光纤电缆传输至所述多通道光电转换器（16）；
所述多通道光电转换器（16）将接收到的光信号转换成多路测试电信号，并由连接在该多通道光电转换器（16）输出端的射频同轴电缆传输至所述多通道开关（17）；
所述多通道开关（17）在通过接口总线与之连接的所述控制及数据处理计算机（10）控制下，将所述多通道光电转换器（16）输出的多路测试电信号按照测试通道的不同，向通过射频同轴电缆与该多通道开关（17）输出端连接的所述频谱分析仪（18）对应输出。
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