CN108229059B - 一种飞行器天线接地安装方式评估方法 - Google Patents

一种飞行器天线接地安装方式评估方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开提供一种飞行器天线接地安装方式评估方法，包括：构建飞行器天线接地安装方式评估算法；根据评估算法，确定飞行器天线接地安装方式评定等级；所述评估算法为：
Figure DDA0001564837200000011
所述Ki至少包括K1‑K4，所述K1‑K4相同或不同。该方法于现有技术相比，通过对各评价因子分别加权，从而得到更为准确的评估方法，该方法简单，易于操作，成本低，周期较短，可在研制初期及时发现问题，从而降低电磁干扰的风险，避免对飞行器上无线设备天地通信产生影响，为飞行器的天线安装方式设计提供依据。

Description

一种飞行器天线接地安装方式评估方法
技术领域
本发明涉及一种评估方法。更具体地，涉及一种飞行器天线接地安装方式评估方法。
背景技术
无线设备是飞行器上中重要的电子设备，通常情况下，按照相关设计规范，天线与其安装结构之间一般应进行良好电搭接，有利于实现天线性能指标、干扰的泄放以及防止静电积累。但随着设备向小型化发展，出于对地回路等方面因素的考虑，部分飞行器在工程应用中将天线与结构体间采取绝缘的方式连接。不论是飞行器天线接地安装或是隔离安装均各有优劣，如何科学定量评估和选择设计方案是一个难点。
发明内容
为解决上述问题至少之一，本发明提供一种飞行器天线接地安装方式评估方法。
本发明采用下述技术方案：
在本发明的一个实施例中，提供一种飞行器天线接地安装方式评估方法，包括：
构建飞行器天线接地安装方式评估算法；
根据评估算法，确定飞行器天线接地安装方式评定等级；
所述评估算法为：
Figure BDA0001564837180000011
其中：R表示天线接地安装方式的风险量级；Di表示评价因子；Ki表示评价因子的权重；
所述评价因子Di至少包括：D1：天线性能参数评价因子；D2：地回路耦合评价因子；D3：静电放电评价因子；D4：隔离度评价因子；
与上述D1-D4对应的，所述Ki至少包括K1-K4，所述K1-K4相同或不同。
在一个优选的实施例中，与上述D1-D4相对应的，所述K1＝1，K2＝0.4，K3＝0.4，K4＝0.2。
在另一个优选的实施例中，所述天线性能参数评价因子根据天线频率特性和天线方向图中的波束宽度、增益、轴向比的性能指标评价确定，所述天线性能参数评价因子的计算公式如下：
Figure BDA0001564837180000021
所述对应性能指标符合指标要求时，M的值为0；
所述对应性能指标不符合指标要求，但可接受时，M的值为0.2；
所述对应性能指标不符合指标要求，且可接受时，M的值为1。
在又一个优选的实施例中，所述地回路耦合因子根据系统是否构成地回路和地回路安全裕度值确定，
在又一个优选的实施例中，所述地回路耦合因子的计算公式为：
D2＝P*Q
其中，当存在地回路时，P的值为1；
当不存在地回路时，P的值为0；
当地回路安全裕度M地≧6dB时，Q的值为0；
当地回路安全裕度M地＜6dB，Q的值为1。
在又一个优选的实施例中，地回路安全裕度M地的计算公式如下：
M地＝20log(Vm/(V感+V基准))
其中，Vm表示设备内部元器件可承受的地电压，
V感表示地回路感应电压，
V基准表示基准电势差，
所述Vm可由产品手册中直接获取，V基准为电路设计时存在的电势差；场在矩形回路中的感应电压V感的计算公式如下：
Figure BDA0001564837180000022
其中，β表示平面波相位常数，
E0表示环境电场幅度，
h表示回路高度(与电场平行)，
l表示回路长度。
在又一个优选的实施例中，所述静电放电因子根据天线的安装方式和静电放电安全裕度值确定，其计算公式为：
D3＝m*n
其中，当天线电搭接安装时，m的值为0；
当天线绝缘安装时，m的值为1；
当静电放电安全裕度M静≧6dB时，n的值为0；
当静电放电安全裕度M静＜6dB时，n的值为1。
在又一个优选的实施例中，所述静电放电安全裕度M静的计算公式为：
M静＝20log(U击穿/U充电)
其中，M静表示静电放电安全裕度，U击穿表示安装面绝缘材料击穿电压，U充电表示空间环境充电电压；
所述U击穿根据绝缘材料特性确定，U充电通过下式获得：
Figure BDA0001564837180000031
式中，J表示空间的充电电流密度；ρ表示材料的表面电阻率；D表示材料的宽度；L表示材料的长度。
在又一个优选的实施例中，所述隔离度评价因子根据下述公式计算确定：
Figure BDA0001564837180000032
其中，ΔI为隔离度实际值与指标值之差，其计算公式为：
ΔI＝I实际-I指标
其中，I实际表示隔离度实际值，I指标表示隔离度指标值，所述隔离度实际值可根据试验测量值或通过软件仿真获得。
在又一个优选的实施例中，所述评定等级分为1-4级，所述评定等级根据风险量级R确定；
当R＝0时，评定等级为1级，
当0＜R≤1时，评定等级为2级，
当1＜R＜2时，评定等级为3级，
当R＝2时，评定等级为4级。
本发明的有益效果如下：
本发明提供一种飞行器天线接地安装方式评估方法，该方法于现有技术相比，通过对各评价因子分别加权，从而得到更为准确的评估方法，该方法简单，易于操作，成本低，周期较短，可在研制初期及时发现问题，从而降低电磁干扰的风险，避免对飞行器上无线设备天地通信产生影响，为飞行器的天线安装方式设计提供依据。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出本发明一个实施例中的评估方法流程图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
在一个实施例中，一种飞行器天线接地安装方式评估方法，如图1所示，包括：
S101：构建飞行器天线接地安装方式评估算法；
S102：根据评估算法，确定飞行器天线接地安装方式评定等级；
所述评估算法为：
Figure BDA0001564837180000041
其中：R表示天线接地安装方式的风险量级；Di表示评价因子；Ki表示评价因子的权重；
所述评价因子Di至少包括：D1：天线性能参数评价因子；D2：地回路耦合评价因子；D3：静电放电评价因子；D4：隔离度评价因子；
与上述D1-D4对应的，所述Ki至少包括K1-K4，所述K1-K4相同或不同。
该方法于现有技术相比，通过对各评价因子分别加权，从而得到更为准确的评估方法，该方法简单，易于操作，成本低，周期较短，可在研制初期及时发现问题，从而降低电磁干扰的风险，避免对飞行器上无线设备天地通信产生影响，为飞行器的天线安装方式设计提供依据。
可选的，与上述D1-D4相对应的，所述K1＝1，K2＝0.4，K3＝0.4，K4＝0.2。其中，K1-K4的值按照上述四个因子对于确保系统任务的重要程度确定，在该实施例中，系统任务成功是第一目标，因此为确保天地通信正常，天线性能的实现对于天线设计而言是最为重要的，则K1确定为1；为了保证全任务周期内在经受可能的干扰条件下天线仍然可以稳定工作，应确保在地回路干扰和静电放电干扰情况下天线可以正常工作，K2定为0.4，K3定为0.4；最后，天线间隔离度是无线系统间电磁干扰分析的一个重要因素，若天线间隔离度指标恶化可能影响无线系统间电磁安全裕度，但是不会直接发生电磁干扰，因此，K4定为0.2。
当然，本领域内技术人员应当知晓的是，上述权重也可以设置为其他预设值，但在本实施例中，上述预设值能够完全体现出其因素对评估方法的影响程度，相较于其他预设值，评估出的最终结果较为准确。
可选的，所述天线性能参数评价因子根据天线频率特性和天线方向图中的波束宽度、增益、轴向比的性能指标评价确定，所述天线性能参数评价因子的计算公式如下：
Figure BDA0001564837180000051
所述对应性能指标符合指标要求时，M的值为0；
所述对应性能指标不符合指标要求，但可接受时，M的值为0.2；
所述对应性能指标不符合指标要求，且可接受时，M的值为1。
在又一个优选的实施例中，所述地回路耦合因子根据系统是否构成地回路和地回路安全裕度值确定，
具体的，所述地回路耦合因子的计算公式为：
D2＝P*Q
其中，当存在地回路时，P的值为1；
当不存在地回路时，P的值为0；
当地回路安全裕度M地≧6dB时，Q的值为0；
当地回路安全裕度M地＜6dB，Q的值为1。
地回路安全裕度M地的计算公式如下：
M地＝20log(Vm/(V感+V基准))
其中，Vm表示设备内部元器件可承受的地电压，单位V；
V感表示地回路感应电压，单位V；
V基准表示基准电势差，单位V；
所述Vm可由产品手册中直接获取，V基准为电路设计时存在的电势差；场在矩形回路中的感应电压V感的计算公式如下：
Figure BDA0001564837180000061
其中，β表示平面波相位常数，该常数采用2π/λ(m-1)计算；
E0表示环境电场幅度，单位(V/m)；
h表示回路高度(与电场平行)，单位(m)；
l表示回路长度，单位(m)；
基于上述可选的实施例，所述静电放电因子根据天线的安装方式和静电放电安全裕度值确定，其计算公式为：
D3＝m*n
其中，当天线电搭接安装时，m的值为0；
当天线绝缘安装时，m的值为1；
当静电放电安全裕度M静≧6dB时，n的值为0；
当静电放电安全裕度M静＜6dB时，n的值为1。
所述静电放电安全裕度M静的计算公式为：
M静＝20log(U击穿/U充电)
其中，M静表示静电放电安全裕度，单位dB；U击穿表示安装面绝缘材料击穿电压，单位V；U充电表示空间环境充电电压，单位V；
所述U击穿根据绝缘材料特性确定，U充电通过下式获得：
Figure BDA0001564837180000062
式中，J表示空间的充电电流密度，单位nA/cm2；ρ表示材料的表面电阻率；D表示材料的宽度，单位m；L表示材料的长度，单位m。
在又一个优选的实施例中，所述隔离度评价因子根据下述公式计算确定：
Figure BDA0001564837180000063
其中，ΔI为隔离度实际值与指标值之差，其计算公式为：
ΔI＝I实际-I指标
其中，I实际表示隔离度实际值，单位dB；I指标表示隔离度指标值，单位Db,通常为40Db，所述隔离度实际值可根据试验测量值或通过软件仿真获得。
通过上述实施例中对D1-D4评价因子的确定，可以得出风险量级R的值，与之相对于的，在又一个可选的实施例中，所述评定等级对应分为1-4级，所述评定等级根据风险量级R确定；
当R＝0时，评定等级为1级，
当0＜R≤1时，评定等级为2级，
当1＜R＜2时，评定等级为3级，
当R＝2时，评定等级为4级。
利用上述飞行器天线接地方式的设计评定，可以根据评定等级对应改进，具体的，若评定等级为1级，则其设计较好，较为安全，无需进行设计改进；若评定等级为2级或3级，则该设计具有一定的风险，需根据实际情况进行设计改进；若评定等级为4级，则该设计风险很高，必须对其进行设计改进。
经过上述实施例的评估计算，解决了飞行器天线接地安装方式无法定量评估的问题，明确了评估等级，并且在初期可以根据该风险等级进行调整，从而避免对飞行器上无线设备天地通信产生影响，为飞行器的天线安装方式设计提供依据。
显然，本发明的上述实施例仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (6)

1.一种飞行器天线接地安装方式评估方法，其特征在于，包括：
构建飞行器天线接地安装方式评估算法；
根据评估算法，确定飞行器天线接地安装方式评定等级；
其中，所述评估算法为：
Figure FDA0002953602360000011
其中：R表示天线接地安装方式的风险量级；Di表示评价因子；Ki表示评价因子的权重；
所述评价因子Di至少包括：D1：天线性能参数评价因子；D2：地回路耦合评价因子；D3：静电放电评价因子；D4：隔离度评价因子；
与上述D1-D4对应的，所述Ki至少包括K1-K4，所述K1-K4相同或不同；
其中，
所述天线性能参数评价因子根据天线频率特性和天线方向图中的波束宽度、增益、轴向比的性能指标评价确定，所述天线性能参数评价因子的计算公式如下：
Figure FDA0002953602360000012
对应性能指标符合指标要求时，M的值为0；
对应性能指标不符合指标要求，但可接受时，M的值为0.2；
对应性能指标不符合指标要求，且不可接受时，M的值为1；
所述地回路耦合评价因子的计算公式为：
D2＝P*Q
其中，当存在地回路时，P的值为1；
当不存在地回路时，P的值为0；
当地回路安全裕度M地≧6dB时，Q的值为0；
当地回路安全裕度M地＜6dB，Q的值为1；
所述静电放电评价因子根据天线的安装方式和静电放电安全裕度值确定，其计算公式为：
D3＝m*n
其中，当天线电搭接安装时，m的值为0；
当天线绝缘安装时，m的值为1；
当静电放电安全裕度M静≧6dB时，n的值为0；
当静电放电安全裕度M静＜6dB时，n的值为1；
所述隔离度评价因子根据下述公式计算确定：
Figure FDA0002953602360000021
其中，△I为隔离度实际值与指标值之差，其计算公式为：
ΔI＝I实际-I指标
其中，I实际表示隔离度实际值，I指标表示隔离度指标值，所述隔离度实际值可根据试验测量值或通过软件仿真获得。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，与上述D1-D4相对应的，所述K1＝1，K2＝0.4，K3＝0.4，K4＝0.2。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述地回路耦合因子根据系统是否构成地回路和地回路安全裕度值确定。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，地回路安全裕度M地的计算公式如下：
M地＝20log(Vm/(V感+V基准))
其中，Vm表示设备内部元器件可承受的地电压，
V感表示地回路感应电压，
V基准表示基准电势差，
所述Vm可由产品手册中直接获取，V基准为电路设计时存在的电势差；环境电场在矩形回路中的感应电压V感的计算公式如下：
Figure FDA0002953602360000022
其中，β表示平面波相位常数，
E0表示环境电场幅度，
h表示回路高度与电场平行，
l表示回路长度。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述静电放电安全裕度M静的计算公式为：
M静＝20log(U击穿/U充电)
其中，M静表示静电放电安全裕度，U击穿表示安装面绝缘材料击穿电压，U充电表示空间环境充电电压；
所述U击穿根据绝缘材料特性确定，U充电通过下式获得：
Figure FDA0002953602360000031
式中，J表示空间的充电电流密度；ρ表示材料的表面电阻率；D表示材料的宽度；L表示材料的长度。
6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述评定等级分为1-4级，所述评定等级根据风险量级R确定；
当R＝0时，评定等级为1级，
当0＜R≤1时，评定等级为2级，
当1＜R＜2时，评定等级为3级，
当R＝2时，评定等级为4级。
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