CN104407248A - 一种基于混响室平台的电子系统电磁环境效应试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于混响室平台的电子系统电磁环境效应试验方法，适用于基于混响室平台的电子系统电磁环境效应阈值测试方法，步骤如下：1、搭建测试平台；2、保持搅拌器的驻留位置不动，设置一信号源发射频率，升高功率放大器的放大倍数，直至电子系统出现电磁环境效应，记录此时前向输入功率；3、改变搅拌器的驻留位置，重复步骤2；4、重复步骤3，得到若干个搅拌器驻留位置时对应的前向输入功率；5、取步骤4中最小的前向输入功率为发射天线的输入功率，搅拌器步进旋转一周内在每个驻留位置得到1个对应的电场强度，取其最大值作为信号源发射频率下电子系统的电磁环境效应阈值。本发明的优点是步骤简单，易于实现，测试结果重复性好。

Description

一种基于混响室平台的电子系统电磁环境效应试验方法

技术领域

本发明涉及一种基于混响室平台的电子系统电磁环境效应试验方法，尤其适用于基于混响室平台的电子系统电磁环境效应阈值测试方法。

背景技术

随着科学技术的快速发展，微电子技术在电子系统中得到广泛应用，使设备电子化、集成化程度越来越高，功能越来越强大，同时也越来越易受电磁环境影响。电子系统往往工作在复杂电磁环境中，比如在武器装备、工业控制仪器室、交通车辆等领域，以及大型装备的仪器舱、客机和航天器的客舱、工作舱、移动通讯的多输入多输出环境（Multichannel Input and Output, MIMO）等，这些环境中有来自外部环境的电磁威胁，也有来自内部空间的个人电脑、移动通讯设备等个人电子设备PED（Portable Electronic Device, PED）的电磁干扰，由于电磁场与腔室屏蔽墙壁或外壳的多次反射而形成相对复杂的电磁环境。这些电磁环境能够在电子系统中感应出过电压，致使电子系统出现功能紊乱、性能降级或硬损伤，这些现象统称为电子系统的电磁环境效应。

传统的电磁环境效应试验平台如开阔场、电波暗室等提供单一方向电磁波来研究电子设备的电磁环境效应，这种理想化的单一电磁波环境在实际生活中是不存在的，这也导致部分试验结果具有局限性，比如某些电子系统通过了电磁环境效应的检验，但在实际的使用中仍然存在电磁环境效应问题。混响室作为一种新兴的电磁环境效应试验平台，电子系统在其内部受到来自各个方向电磁波的辐射，这与电子系统实际使用环境基本相同，在混响室内评价电子系统的电磁环境效应更有现实意义。

对混响室内部电场强度的有效度量是利用混响室开展电磁环境效应研究的基础和前提。致使电子系统出现电磁环境效应响应的电场是一个无法直接用场强计精确度量的值，只能用其它位置处的电场强度来近似估计。目前，有学者研究了混响室环境下无线电引信的电磁环境效应，取各测试频点在不同采样点处电场值的最小值作为混响室条件下无线电引信的电磁环境效应阈值；也有学者研究了混响室工作于步进模式时，采用多个步进位置的平均值作为混响室场环境的表征方法；另外，还有学者研究了在混响室工作于连续模式时，选择一段时间内电场强度的平均值作为电子系统的电磁环境效应阈值，并且进行了混响室和GTEM室中电路电磁环境效应及其相关性研究，得到了混响室和 GTEM 室电场强度最小值的线性相关性最好的结论。

上述研究成果总结来说就是：搅拌器步进旋转，增大辐射天线的输入功率，使电子系统在每一个驻留位置均出现效应，记录下此时的电场强度的最大值、平均值和最小值，然后以该电场强度的最小值当做电子系统的电磁环境效应阈值。可这是不符合实际情况的，因为混响室环境下电子系统的电磁环境效应阈值应该是在最小的前向输入功率下能使电子系统出现效应时混响室内的电场强度，上述方法直接从电场强度的角度考虑问题，物理意义不清晰，存在明显不合理之处，不能确保测试数值就是真实的电子系统电磁环境效应阈值，这也就导致试验结果无法准确指导电子系统在实际电磁环境中的使用安全。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供了一种基于混响室平台的电子系统电磁环境效应试验方法，尤其适用于基于混响室平台的电子系统电磁环境效应阈值测试方法。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于混响室平台的电子系统电磁环境效应试验方法，其实现通过如下步骤：

步骤1：搭建测试平台：

放置待测电子系统和场强计在混响室中的工作区域内部，连接好线缆和光纤；在混响室外设置信号源、功率放大器、定向耦合器和功率计，所述信号源的输出端经功率放大器接定向耦合器的输入端，所述定向耦合器的输出端接发射天线，所述发射天线放置在混响室中的工作区域外部，所述功率计的信号输入端与定向耦合器的信号输出端相连接；

步骤2：保持搅拌器的驻留位置不动，设置一信号源发射频率，所述信号源发射频率为电子系统电磁环境效应试验需要的试验频率，逐渐升高功率放大器的放大倍数，直至待测电子系统出现电磁环境效应，记录下此时功率计所显示的前向输入功率，进入步骤3；

步骤3：改变搅拌器的驻留位置，重复所述步骤2的试验过程，即保持步骤2中的信号源发射频率不变，逐渐升高功率放大器的放大倍数，直至待测电子系统出现电磁环境效应，记录下此时功率计所显示的前向输入功率；

步骤4：重复所述步骤3若干次，所述若干次在10次以上，即改变搅拌器的驻留位置至少10次并相应得到至少10个搅拌器驻留位置所对应的前向输入功率；

步骤5：取步骤4中得到的最小的前向输入功率作为发射天线的输入功率，然后搅拌器步进旋转一周，一周内搅拌器在每个驻留位置得到1个对应的电场强度，所述电场强度利用场强计测得，取所有电场强度中的最大值作为步骤2中所述信号源发射频率下电子系统的电磁环境效应阈值；

步骤6：改变步骤2中所述信号源发射频率为电子系统电磁环境效应试验需要的其他试验频率，重复步骤2~步骤5，得到在改变后的信号源发射频率下电子系统的电磁环境效应阈值。

本发明的有益效果是：

（1）本发明的测试结果反映的是多入射方向、极化方式电磁波对电子系统的综合作用，能比较准确反映电子系统在实际使用中的电磁环境效应。

（2）本发明的测试结果反映的是在最小输入功率下出现的电磁环境效应，物理意义清晰，能确保得到的是真实的电磁环境效应阈值，可以有效指导电子系统在复杂电磁环境下的使用安全。

（3）本发明中的场强计可以放置在混响室工作区域内部任意位置，只需距离边界超过波长的1/4即可，限制少，使用方便，安装快捷。

（4）本发明步骤简单，易于实现，测试结果重复性好，不同人员使用不同场地进行得到的测试结果具有可比性，成本低，便于推广，市场前景广阔。

附图说明

附图1为本发明使用的试验测试平台的示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合附图1及具体实施例进行详细描述。

参照附图1，本实施例1的试验测试平台如图所示，其测试平台包括：混响室，信号源、功率放大器、定向耦合器、功率计、发射天线和场强计。

步骤1、搭建测试平台：

放置待测电子系统和场强计在混响室中的工作区域内部，场强计通过光纤和混响室外部的计算机连接；在混响室外设置信号源、功率放大器、定向耦合器和功率计，所述信号源的输出端经功率放大器接定向耦合器的输入端，所述定向耦合器的输出端接发射天线，所述发射天线放置在混响室中的工作区域外部，所述功率计的信号输入端与定向耦合器的信号输出端相连接。

步骤2：设置信号源频率为100MHz，功率放大器增益为0dB（最小），搅拌器为某一驻留位置。增大功率放大器的增益，也即增大了前向输入功率，进入发射天线的能量变大，混响室内的电磁能量增大，直至使待测电子系统出现电磁环境效应，记录下此时的前向输入功率大小和电磁环境效应现象，然后恢复功率放大器增益为0dB。

步骤3：改变搅拌器的驻留位置，重复上述过程；

步骤4：重复步骤3共10次，得到10个搅拌器驻留位置处的前向输入功率。

所述搅拌器的驻留位置和对应的前向输入功率对照表1如下：

步骤5：取步骤4中得到的最小的前向输入功率25dBm作为发射天线的输入功率，即调整功率放大器的增益，确保前向输入功率为25dBm，搅拌器步进转动10个驻留位置，分别测试搅拌器步进转动10个驻留位置过程中，场强计测试得到的电场强度。

所述搅拌器步进转动10个驻留位置对应的电场强度表2如下：

在搅拌器旋转一周的过程中，电场强度的最大值为152V/m，则电子系统在100MHz时的电磁环境效应阈值为152V/m。

步骤6：改变测试信号源频率，重复上述过程，可以得到所述电子系统在一系列频率处的电磁环境效应阈值。

经试验得到电子系统在不同频率下对应的电磁环境效应阈值表3如下：

本实施例2的试验测试平台与实施例1一致。

步骤1~步骤3与实施例1完全一致。

步骤4：重复步骤3共12次，得到12个搅拌器驻留位置处的前向输入功率。

所述搅拌器的驻留位置和对应的前向输入功率对照表4如下：

步骤5：取步骤4中得到的最小的前向输入功率25dBm作为发射天线的输入功率，即调整功率放大器的增益，确保前向输入功率为25dBm，搅拌器步进转动12个驻留位置，分别测试搅拌器步进转动12个驻留位置过程中，场强计测试得到的电场强度。

所述搅拌器步进转动12个驻留位置对应的电场强度表5如下：

在搅拌器旋转一周的过程中，电场强度的最大值为152V/m，则电子系统在100MHz时的电磁环境效应阈值为152V/m。

步骤6：改变测试信号源频率，重复上述过程，可以得到所述电子系统在一系列频率处的电磁环境效应阈值。

经试验得到所述电子系统在不同频率下对应的电磁环境效应阈值表6如下：

以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (1)

1. 一种基于混响室平台的电子系统电磁环境效应试验方法，其特征在于：其步骤如下：

步骤1：搭建测试平台：

放置待测电子系统和场强计在混响室中的工作区域内部，连接好线缆和光纤；在混响室外设置信号源、功率放大器、定向耦合器和功率计，所述信号源的输出端经功率放大器接定向耦合器的输入端，所述定向耦合器的输出端接发射天线，所述发射天线放置在混响室中的工作区域外部，所述功率计的信号输入端与定向耦合器的信号输出端相连接；

步骤2：保持搅拌器的驻留位置不动，设置一信号源发射频率，所述信号源发射频率为电子系统电磁环境效应试验需要的试验频率，逐渐升高功率放大器的放大倍数，直至待测电子系统出现电磁环境效应，记录下此时功率计所显示的前向输入功率，进入步骤3；

步骤3：改变搅拌器的驻留位置，重复所述步骤2的试验过程，即保持步骤2中的信号源发射频率不变，逐渐升高功率放大器的放大倍数，直至待测电子系统出现电磁环境效应，记录下此时功率计所显示的前向输入功率；

步骤4：重复所述步骤3若干次，所述若干次在10次以上，即改变搅拌器的驻留位置至少10次并相应得到至少10个搅拌器驻留位置所对应的前向输入功率；

步骤5：取步骤4中得到的最小的前向输入功率作为发射天线的输入功率，然后搅拌器步进旋转一周，一周内搅拌器在每个驻留位置得到1个对应的电场强度，所述电场强度利用场强计测得，用取所有电场强度中的最大值作为步骤2中所述信号源发射频率下电子系统的电磁环境效应阈值； 

步骤6：改变步骤2中所述信号源发射频率为电子系统电磁环境效应试验需要的其他试验频率，重复步骤2~步骤5，得到在改变后的信号源发射频率下电子系统对应的电磁环境效应阈值。