CN105659847B - 一种基于单机辐射发射测试的系统级电磁干扰诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于单机辐射发射测试的系统级电磁干扰诊断方法，利用先期对单机设备的辐射发射特性的测试数据，结合距离、频段等相关系统数据，计算出辐射场强的干扰强度。使用本发明能够在型号研制初期对电磁干扰情况进行诊断，利用单机设备的辐射发射场强值推算得到进入敏感设备接收端口的干扰功率，为系统电磁干扰诊断提供直接接口参数；在不具备整星联试条件下，就可以提前为电磁干扰预判提供依据，及早发现及早整改，可大幅节约人力物力，并对型号的按期完成起到保障作用。<pb pnum="1" />

Description

一种基于单机辐射发射测试的系统级电磁干扰诊断方法

技术领域

本发明涉及电磁干扰诊断，具体涉及一种基于单机辐射发射测试的系统级电磁干扰诊断方法。

背景技术

卫星空间拥挤狭小，系统布局紧密，特别是天线集中安装在卫星对地面，导致星内及星表设备间隔离度低、大功率设备和高敏感设备相互干扰、线缆间交联耦合机理复杂、带外非线性干扰现象严重，电磁兼容问题异常突出，缺少有效的卫星电磁兼容分析手段将影响卫星的电磁兼容性与可靠性。而对于有源电子设备机壳的无意辐射发射量对星上敏感设备的干扰影响，不适于以传统的弗里斯传输公式来进行预判，因此对于是否产生干扰，通常需要在整星连试时才能通过测试的方法暴露出问题，而这时需推翻先期单机方案设计，不但费时费力，而且会严重影响研制进度。

实际中，随着型号单机研制的初样鉴定件验收，各单机都会在先期进行EMC试验验证，系统EMC设计人员将陆续得到包括单机辐射发射(RE102)特性在内的诸项EMC试验结果。如果能将这些先期即可获得的测试数据用于系统级电磁干扰诊断，并能给出可操作的具有规范流程的系统方法，将对系统可靠性要求较高的卫星研制工程提供强有力的保证。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于单机辐射发射测试的系统级电磁干扰诊断方法，能够利用先期对单机设备的辐射发射特性的测试数据，结合距离、频段等相关系统数据，计算出辐射场强的干扰强度，用于在型号研制初期对电磁干扰情况进行诊断。

本发明的基于单机辐射发射测试的系统级电磁干扰诊断方法包括：

确定以下参数：①干扰设备至敏感接收设备的接收天线的直线距离R、②敏感设备的接收天线在其工作频段上在干扰设备方向上的增益G_R，单位为dB、③敏感设备在工作频段f上的灵敏度s，以及④距离干扰设备1米处的电场辐射场强E₁；基于R和E₁，计算干扰设备至敏感接收设备的实际距离处的辐射场强E₂＝E₁/R；基于E₂和G_R，计算敏感设备接收到的电磁等效干扰功率P_R

$P_R=\frac{E_2^2}{120\mathrm{\&pi;}}\&times;\frac{G_R{\mathrm{\&lambda;}}^2}{4\mathrm{\&pi;}}---\left(1\right)$

其中λ为敏感设备工作频段f对应的波长，λ＝c/f，c为光速；对式(1)两端取对数再乘10，得到

P_R＝20log(E₂)+20log(λ)+10log(G_R)-10log480π²(2)

对式(2)进行单位转换，得到

P_R＝E₁-20log(R)+20log(λ)+10log(G_R)-127(3)

其中P_R单位为dBm，E₁单位为dBμV/m，R及λ单位为m，G_R单位为dB；对式(3)加入干扰设备与敏感设备的隔离度修正，得到：

P_RI＝E₁-20log(R)+20log(λ)+10log(G_R)-127-I_Space(4)

当P_RI-S＞0时，判断为干扰设备的电磁辐射发射对敏感设备造成干扰；反之判断为不造成干扰。

有益效果：

1.仅利用先期单机设备(或者继承设备)的辐射发射(RE102)的测试结果、星体布局和设备相关设计参数，在不具备整星联试条件下，就可以提前为电磁干扰预判提供依据。

2.通过本发明的方法，可将在处1米测得的辐射发射(RE102)测试值，推算到任意距离处的辐射发射值，使测试结果的应用性更强更广。

3.通过本发明的方法，可利用单机设备的辐射发射场强值推算得到进入敏感设备接收端口的干扰功率，为系统电磁干扰诊断提供直接接口参数。

4.单机辐射发射(RE102)特性来自于实际EMC标准测试项目的测试结果数据，相对于借助商业软件计算机建模仿真分析计算得到的数据更接近真实情况，这样使得最终系统电磁兼容干扰诊断的结果更准确，可靠性更高。

5.通过本方法的诊断方法，可在整星研制初期，即可快速有效地在系统连试前就将电磁干扰问题诊断出来，及早发现，及早整改，可大大减少人力物力，并对型号的按期完成起到有效保障作用。

附图说明

图1为辐射敏感接收设备受干扰示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种基于单机辐射发射测试的系统级电磁干扰诊断方法，其基于先期对单机设备的辐射发射特性的测试数据，因此首先需对单机设备的辐射发射类干扰设备进行电场辐射发射(RE102)测试，确定该干扰设备在辐射敏感类接收设备的工作频段f上的电场辐射发射场强E，RS102测试是指在“军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求”下的“电场辐射发射”测试项目，这部分依据GJB152A标准规定的测试步骤完成。

由于按照标准RE102测试是在距离被测设备1米处进行测试的，在本发明对于辐射发射值E的计算中，还需将距离干扰设备1米处的辐射发射值E₁转换为干扰设备至敏感设备的实际距离处的辐射场强E₂，将干扰设备至敏感设备接收天线的直线距离记为R，通过以下公式转换：

E₂＝E₁/R(1)

然后，确定以下参数：敏感设备的天线增益G_R、干扰设备与敏感设备的隔离度I_Space和敏感设备的灵敏度S。具体地，G_R为敏感设备的接收天线在其工作频段上在干扰设备方向上的增益；I_Space为常数，当干扰设备与敏感设备之间隔离完整良好(无穿孔或隙缝等)时，I_Space＝20，若隔离不良好，I_Space＝0，单位为dB；s为敏感设备在工作频段f上的灵敏度，单位为dBm。

基于辐射场强E₂和敏感设备的天线增益G_R，得到敏感设备接收到的电磁等效干扰功率P_R，为：

$P_R=\frac{E_2^2}{120\mathrm{\&pi;}}\&times;\frac{G_R{\mathrm{\&lambda;}}^2}{4\mathrm{\&pi;}}---\left(2\right)$

其中λ为工作频段f的波长，由λ＝c/f计算得到，c为光速。公式(2)是经典公式，将其转换为领域内常用的dB形式(即对公式(2)两端取对数再乘10)，得到：

P_R＝20log(E₂)+20log(λ)+10log(G_R)-10log480π²(3)

将公式(1)代入公式(3)：

P_R＝20log(E₁)-20log(R)+20log(λ)+10log(G_R)-10log480π²(4)

将公式(4)中的参数单位由国际单位转为领域内的常用单位，得到：

P_R＝E₁-20log(R)+20log(λ)+10log(G_R)-127(5)

其中P_R单位为dBm，E₁单位为dBμV/m，R及λ单位为m，G_R单位为dB。

考虑到卫星星体屏蔽效果，干扰设备与敏感设备之间存在隔离完整良好或隔离不良好的情况，在公式(5)中加入隔离度，得到修正的电磁等效干扰功率计算公式：

P_RI＝E₁-20log(R)+20log(λ)+10log(G_R)-127-I_Space(6)

其中，如隔离完整良好，I_Space＝20dB，如隔离不良好，隔离值I_Space＝0dB。

最后，以P_RI与敏感设备的灵敏度S比较，若P_RI-S＞0，判断为干扰设备的辐射发射量对敏感设备造成干扰；若P_RI-S＜0，判断为不造成干扰。

图1示出了考虑卫星星体屏蔽效果而加入隔离度修正时，敏感接收设备端口的辐射干扰情况。当辐射发射设备正常工作时，从机壳及接插电缆等处无意辐射发射出空间辐射场强E，对辐射敏感接收设备形成干扰。在RE102测试中，距离辐射发射设备1米处检测到的辐射干扰场强为E₁，则可计算得到距离干扰设备R米的敏感接收设备天线端口处产生等效场强为E₂，加入隔离度修正，再考虑敏感接收天线的增益，最后得到干扰设备辐射发射在敏感接收设备天线输入端口的等效干扰功率P_RI。

通过本发明的方法，可采用单机产品标准电磁兼容性测试结果，辅以总体布局、相关设备设计参数，即可快速有效地在系统连试前就将电磁干扰问题诊断出来，及早发现及早整改，可大幅节约人力物力，并对型号的按期完成起到保障作用。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于单机辐射发射测试的系统级电磁干扰诊断方法，其特征在于，包括：

确定以下参数：①干扰设备至敏感接收设备的接收天线的直线距离R、②敏感设备的接收天线在其工作频段上在干扰设备方向上的增益G_R、③敏感设备在工作频段f上的灵敏度S，以及④距离干扰设备1米处的电场辐射场强E₁；

基于R和E₁，计算干扰设备至敏感接收设备的实际距离处的辐射场强E₂＝E₁/R；

基于E₂和G_R，计算敏感设备接收到的电磁等效干扰功率P_R

$P_R=\frac{E_2^2}{120\mathrm{\&pi;}}\&times;\frac{G_R{\mathrm{\&lambda;}}^2}{4\mathrm{\&pi;}}---\left(1\right)$

其中λ为敏感设备工作频段f对应的波长，λ＝c/f，c为光速；

对式(1)两端取对数再乘10，得到

P_R＝20log(E₂)+20log(λ)+10log(G_R)-10log480π²(2)

对式(2)进行单位转换，得到

P_R＝E₁-20log(R)+20log(λ)+10log(G_R)-127(3)

其中P_R单位为dBm，E₁单位为dBμV/m，R及λ单位为m，G_R单位为dB；

对式(3)加入干扰设备与敏感设备的隔离度修正，得到：

P_RI＝E₁-20log(R)+20log(λ)+10log(G_R)-127-I_Space(4)

其中P_RI表示考虑隔离度的修正的电磁等效干扰功率，Ispace表示的是隔离值；

当P_RI-S＞0时，判断为干扰设备的电磁辐射发射对敏感设备造成干扰；反之判断为不造成干扰。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，隔离度I_Space为常数，当干扰设备与敏感设备之间隔离完整良好时，I_Space＝20，隔离不良好时，I_Space＝0，单位为dB。