CN105676006A - 一种基于实测数据的电子设备危害辐射场预测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于系统级电磁兼容测试技术领域，公开一种基于实测数据的电子设备危害辐射场预测方法及系统，该方法采用的系统包括：方舱车，所述方舱车前部的车头正前设有垂直的吸波材料，车头的上部设有倾斜的吸波材料；方舱车后部的屏蔽方舱内设有不同工作频段的衰减器组、测试仪器，所述不同工作频段的衰减器组通过预设信号电缆与屏蔽方舱外二维转台上设的测试天线相连；本发明解决了电子设备正常使用时危害场预测的复杂问题，能够准确预测用频设备在空间任一位置处的危害辐射场。简化了测试复杂度，具有很好的推广应用价值。

Description

一种基于实测数据的电子设备危害辐射场预测方法及系统

技术领域

本发明属于系统级电磁兼容测试技术领域，尤其涉及一种基于实测数据的电子设备危害辐射场预测方法及系统，通过测试电子设备在某一方位的电磁辐射，结合设备发射天线场强方向图，预测该设备对所处空间的危害场强度分布。

背景技术

随着科学技术的不断进步，各类用频设备不断增多，各种电磁辐射源数量呈指数增长，电磁环境越来越复杂。随着电子信息系统向系统化、综合化、网络化和一体化不断发展，电磁环境日益恶化。人们对于电子系统电磁兼容的关注也由单个模块转换到整个系统，甚至多平台间的互兼容研究。其中一个关键问题就是对于电子设备危害场的掌握，只有准确把握了电子设备在使用过程中所产生的危害场，才可以详细设计该设备的使用方法，以及邻近设备的防护要求。

对于系统级的电磁兼容测试，目前国内通行的标准是GJB1389A，对应于美国的MIL-STD-464。上述标准中有外部电磁射频环境的要求，但是具体危害场的测试方法并没有明确规定，如何预测电子信息设备在使用过程中对于所处空间造成危害场分布也没有手段。如果在不同测试距离，不同频率围绕该设备进行360°测试，费事费力，现实当中也很难实现。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种基于实测数据的电子设备危害辐射场预测方法及系统，主要用于电子信息设备在使用过程中危害场的预测。考虑到系统级电磁兼容，一个设备对另一个设备造成干扰，干扰能量主要来自于该设备的发射天线，因此在本发明当中，首先利用危害场辐射测试系统，测试该设备在某一方位的辐射场，然后结合该设备的发射天线加载后的三维立体方向图，可以较为准确获取该设备在三维立体空间危害场分布。

在多平台的系统级电磁兼容问题分析中，需要详细掌握各平台的危害辐射场分布，作为大系统设计的依据，以及使用中系统合理布局及各平台防护设计的根本出发点。本发明结合设备发射天线加载后的三维立体方向图，通过测试该设备某一方位的场强辐射，可以客观获取该设备在使用过程中三维立体全空间的危害场分布。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于实测数据的电子设备危害辐射场预测系统，包括：方舱车1、屏蔽方舱2、测试天线4、不同工作频段的衰减器组5、测试仪器6、吸波材料3，所述方舱车1前部的车头正前设置有一个垂直的吸波材料3，车头的上部设置有一个倾斜的吸波材料3；所述方舱车1后部设置有屏蔽方舱2，屏蔽方舱2内设置有不同工作频段的衰减器组5、测试仪器6，所述不同工作频段的衰减器组5通过预设信号电缆与屏蔽方舱2外二维转台7上设置的测试天线4相连；所述测试仪器6包括：微波场强计6.1、数据处理显示子系统6.2、仿真计算机6.3。

一种基于实测数据的电子设备危害辐射场预测系统，所述二维转台7为用于满足标准天线4在二维空间扫描的装置。

一种基于实测数据的电子设备危害辐射场预测系统，所述屏蔽方舱2为用于保护测试人员及仪器仪表免受大功率电磁辐射危害作用的屏蔽腔体，方舱屏蔽度大于100分贝。

一种基于实测数据的电子设备危害辐射场预测系统，所述吸波材料3为用于减小汽车表面反射对测试信号影响的材料，吸波材料3由若干锯齿形结构组成的吸波板料。

一种基于实测数据的电子设备危害辐射场预测系统，所述衰减器组5由若干个不同工作频段的衰减器组成，用于衰减标准天线4接收的信号，保护后端的测试仪器6。

一种基于实测数据的电子设备危害辐射场预测系统，所述仿真计算机6.3用于电子设备发射天线加装后的三维方向图计算。

一种基于实测数据的电子设备危害辐射场预测系统，所述的数据处理显示子系统6.2，用于测试数据与三维方向图仿真数据的联合计算，并图形化显示；

一种基于实测数据的电子设备危害场预测方法，其特征是：采用满足整个系统外场测试移动的车载系统进行预测，其步骤如下：

步骤一：测量用频设备的电磁辐射参数。针对用频设备正常工作时周围的电磁辐射开展测量，采用标准测试天线4、衰减器组5、测试仪器6组成的测试链路进行测量，获取用频设备正常工作时周围的电场分布；在应用整个测试链路进行测量之前，需要用微波场强计6.1对整个测试链路的测试数据进行标校，建立测量误差补偿表；当接收信号微弱，整个馈电链路可以跳过衰减器组，直接将信号馈入测试仪器；

步骤二：获取电子设备发射天线加装后的三维天线方向图。当发射天线加装到用频设备后，通常都会被设备外型遮挡或者表面反射，影响原有的天线方向图，因此需要重新仿真天线加装到被试设备后的三维立体方向图；

仿真采用仿真计算机6.3，该计算机安装有三维方向图计算所需的商业软件HFSS或FEKO，通过导入仿真软件被试电子设备三维立体模型，调用软件仿真引擎，实现电子设备的三维立体方向图分布仿真；

在仿真计算过程中，应注意与测量条件的匹配，即针对实际测试过程中所设置的距离、角度，在仿真过程中也同样设置相同条件，利用软件功能设计中的检测探头，获取该位置处仿真数据，同时仿真所需距离、角度的三维立体危害场分布；

步骤三：用频设备危害场获取。在已经获取电子设备三维方向图，及测量点位场强测量值后，依据公式(1)计算获取电子设备任意位置处的危害场数值；

式中：

电子设备天线加装后的三维辐射场强方向图；

以电子设备为球心，测量点位在球坐标系下的坐标；

仿真计算中，测量点位相对于预测点位处的场强计算相对值；

测量点位处测得场强值；

空间任意一点的预测场强值。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：

本发明解决了电子设备正常使用时危害场预测的复杂问题。通过实际点位测试与仿真应用相结合，可以较为准确预测用频设备在空间任一位置处的危害辐射场。由于危害场测试仅仅限于特定点位完成，而无需围绕用频设备全空间测试，因此大大简化了测试复杂度，具有很好的推广应用价值。

附图说明

图1是车载辐射场测试系统的结构示意图；

图2是方舱内系统组成的电路方框图；

图3电子设备危害场的计算流程图；

具体实施方式

下面结合附图对发明作进一步说明。

如图1、2所示：车载辐射场测试系统，包括：方舱车、标准测试天线、不同工作频段的衰减器组，测试仪器，高性能仿真计算机以及数据处理显示子系统。

所述的车载系统，主要是满足整个系统外场测试移动的需要。二维转台主要用于满足标准天线在二维空间扫描。方舱主要起到保护测试人员及仪器仪表免受大功率电磁辐射危害的作用，这里要求方舱屏蔽度优于100分贝。吸波材料主要是减小汽车表面反射对测试信号的影响。

所述的衰减器组，主要起到衰减标准天线接收信号，保护后端测试仪器的作用。由于不同工作频段衰减器特性不一样，因此系统针对不同频段，设计有不同的衰减器组和。如果接收信号微弱，整个馈电链路可以跳过衰减器组，直接将信号馈入测试仪器。

所述的高性能仿真计算机，主要完成电子设备发射天线加装后的三维方向图计算。该计算机安装有三维方向图计算所需的专用软件(目前行业普遍使用的有FEKO和HFSS)，以及相关各种数据格式转换插件。

所述的数据处理显示子系统，主要完成测试数据与三维方向图仿真数据的联合计算。测试数据通过GPIB接口卡从测试仪器读入，三维方向图仿真数据利用计算机网卡，通过网线从高性能仿真计算机读入。两类数据在数据处理计算机内根据设定程序完成电子设备三维危害场的计算，并图形化显示。

基于实测数据的电子设备危害场预测方法，其实施步骤如下：

步骤一：测量特定位置电磁辐射参数。该步骤主要针对用频设备正常工作时，在特定位置处的电磁辐射开展测量。具体步骤如下：

1)位于电子设备100m位置，用车载辐射场测试系统对电子设备正常工作时的辐射场进行测试，100m位置的选择主要考虑用场强计标校时，测试场强在场强计的测试动态范围内，如果辐射强度过大或者过小，可考虑继续远离或者靠近电子设备的位置进行测试。记录测试数据及相对于被测电子设备相对位置

2)在位置处放置场强计，测试辐射场强

3)计算测试系统测试误差

4)利用车载辐射场测试系统，测试不同距离被试电子设备的辐射场，并利用校准误差ΔE进行测试数据修正。

步骤二：利用高性能计算机仿真计算电子设备安装发射天线后的三维天线方向图。仿真过程主要是被试电子设备模型导入，以及按照测量位置在软件中相应设置电场探头，按照电子设备馈源激励模型设置仿真激励，以及地面等边界条件，然后进行三维方向图的仿真。通常对于标准专业软件，方向图的计算都是相对于天线远场而言，在实际应用中可能更加关心近场，因此这里需要根据实际应用情况，在所需位置设置相应电场探头即可。

步骤三：用频设备危害场计算。在已经获取电子设备三维方向图，及特定点位场强测量值后，比较仿真计算场强分布规律与测试获取场强分布规律是否一致，如果分布规律存在较大差异，整个预测过程需要回到第二步，通过重新优化计算区域的边界条件，重新仿真计算电子设备的三维危害场分布。如果分布规律大体一致，没有异常，则可依据公式(1)计算获取电子设备任意位置处的危害场数值。

Claims (8)

1.一种基于实测数据的电子设备危害辐射场预测系统，包括：方舱车1、屏蔽方舱2、测试天线4、不同工作频段的衰减器组5、测试仪器6、吸波材料3，所述方舱车1前部的车头正前设置有一个垂直的吸波材料3，车头的上部设置有一个倾斜的吸波材料3；所述方舱车1后部设置有屏蔽方舱2，屏蔽方舱2内设置有不同工作频段的衰减器组5、测试仪器6，所述不同工作频段的衰减器组5通过预设信号电缆与屏蔽方舱2外二维转台7上设置的测试天线4相连；所述测试仪器6包括：微波场强计6.1、数据处理显示子系统6.2、仿真计算机6.3。

2.一种基于实测数据的电子设备危害辐射场预测系统，所述二维转台7为用于满足标准天线4在二维空间扫描的装置。

3.一种基于实测数据的电子设备危害辐射场预测系统，所述屏蔽方舱2为用于保护测试人员及仪器仪表免受大功率电磁辐射危害的作用的屏蔽腔体，方舱屏蔽度大于100分贝。

4.一种基于实测数据的电子设备危害辐射场预测系统，所述吸波材料3为用于减小汽车表面反射对测试信号影响的材料，吸波材料3由若干锯齿形结构组成的吸波板料。

5.一种基于实测数据的电子设备危害辐射场预测系统，所述衰减器组5由若干个不同工作频段的衰减器组成，用于衰减标准天线4接收的信号，保护后端的测试仪器6。

6.一种基于实测数据的电子设备危害辐射场预测系统，所述仿真计算机6.3用于电子设备发射天线加装后的三维方向图计算。

7.一种基于实测数据的电子设备危害辐射场预测系统，所述的数据处理显示子系统6.2，用于测试数据与三维方向图仿真数据的联合计算，并图形化显示；

8.一种基于实测数据的电子设备危害场预测方法，其特征是：采用满足整个系统外场测试移动的车载系统进行预测，其步骤如下：

步骤一：测量用频设备的电磁辐射参数。针对用频设备正常工作时周围的电磁辐射开展测量，采用标准测试天线4、衰减器组5、测试仪器6组成的测试链路进行测量，获取用频设备正常工作时周围的电场分布；在应用整个测试链路进行测量之前，需要用微波场强计6.1对整个测试链路的测试数据进行标校，建立测量误差补偿表；当接收信号微弱，整个馈电链路可以跳过衰减器组，直接将信号馈入测试仪器；

步骤二：获取电子设备发射天线加装后的三维天线方向图。当发射天线加装到用频设备后，通常都会被设备外型遮挡或者表面反射影响原有的方向图，需要重新仿真其三维立体方向图；

仿真采用的仿真计算机6.3，安装有三维方向图计算所需的商业软件HFSS或FEKO，通过导入电子设备三维立体模型，调用软件的仿真引擎，实现电子设备的三维立体方向图分布仿真；

在仿真计算过程中，应注意与测量条件的匹配，即针对实际测试过程中所设置的距离、角度，在仿真过程中也同样设置相同条件，利用检测探头获取该位置处仿真数据，同时仿真所需距离、角度的三维立体危害场分布；

步骤三：用频设备危害场获取，在已经获取电子设备三维方向图，及测量点位场强测量值后，依据公式(1)计算获取电子设备任意位置处的危害场数值；

式中：

电子设备天线加装后的三维辐射场强方向图；

以电子设备为球心，测量点位在球坐标系下的坐标；

仿真计算中，测量点位相对于预测点位处的场强计算相对值；

测量点位处测得场强值；

空间任意一点的预测场强值。