CN108519529B - 一种改进的电推进系统电磁骚扰特性测试方法及系统 - Google Patents
一种改进的电推进系统电磁骚扰特性测试方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108519529B CN108519529B CN201810390843.5A CN201810390843A CN108519529B CN 108519529 B CN108519529 B CN 108519529B CN 201810390843 A CN201810390843 A CN 201810390843A CN 108519529 B CN108519529 B CN 108519529B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- power supply
- test
- processing unit
- vacuum system
- wave
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/005—Testing of electric installations on transport means
- G01R31/008—Testing of electric installations on transport means on air- or spacecraft, railway rolling stock or sea-going vessels
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/001—Measuring interference from external sources to, or emission from, the device under test, e.g. EMC, EMI, EMP or ESD testing
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
一种改进的电推进系统电磁骚扰特性测试方法及系统,将电推进系统作为一个整体开展电磁骚扰特性测试,使电推进系统各单机间接口可以完全复现实际工作状态;同时,忽略系统内部各单机之间的接口特性,在电推进系统的总功率输入接口开展传导发射特性测试,针对电推进系统各单机开展辐射发射特性测试。该方法可以实现测量电推进系统在正式工作条件下的电磁骚扰特性,并可以此为依据分析电推进系统与航天器之间的电磁兼容性。通过对试验场景的正确搭建以及试验工况、测量参数的合适选取,实现了对电推进真实工作接口和状态的模拟,降低了环境干扰,提高了试验有效性。
Description
技术领域
本发明涉及一种改进的电推进系统电磁骚扰特性测试方法及系统,属于航天器测试及微波技术领域。
背景技术
在航天器研制过程中,通常对各航天器规定每台单机产品所需满足的传导发射(Conducted emissions,CE)和辐射发射(Radiated emissions,RE)限值,及所需具备的传导敏感性(Conducted susceptibility,CS)和辐射敏感性(Radiated susceptibility,RS)条件,并对各单机产品分别独立开展相应测试。当各单机产品满足以上EMC要求时,即认为整个航天器系统电磁兼容。
电推进系统是以电推力器为核心的航天器推进系统。对航天器而言,电推进分系统具有高比冲的特点,可以有效提高航天器的承载能力。目前,国外高轨通信卫星平台、深空探测航天器等均广泛使用电推进系统。电推进系统一般由电推力器、电源处理单元、推进剂贮存和供给子系统、电推进控制单元组成,部分情况下还包含指向调节机构等。
从电气角度来看,推进剂贮存和供给子系统主要为阀门、管路、压力传感器等;电推进控制单元可以视作计算机和驱动线路类的一般电子产品;指向调节机构通常为电机类产品。以上几类产品的EMC试验和评估方法均较为成熟,可以沿用以往的工程研制方法。
与以上单机相比,电推力器和电源处理单元与其他单机存在较大差别。从电气角度来看,不同于常规的阻性、容性、感性负载,电推力器是一种等离子体放电负载,其阻抗随电压、电流的增大而降低,并体现出等离子体自身的振荡特性。电源处理单元虽然是一种典型的二次电源,但其负载是电推力器;电推力器中的等离子体振荡也会在很大程度上对电源处理单元的EMC特性造成影响。
在进行电推进系统的EMC评估时,国内目前通常对电源处理单元和电推力器分别开展EMC试验和评估。电源处理单元在进行EMC试验时,使用一个纯阻性稳态负载代替电推力器作为电源处理单元的负载,然后按照相关标准和型号要求开展各类试验。在开展电推力器的EMC试验时,在具有透波窗的真空系统中,对电推力器的稳态、瞬态电场辐射进行测量,在电推力器和电源处理单元之间的电源线上对电推力器电源线的传导发射和尖峰信号进行测量。
以上方法可以完成对电推进系统EMC特性的测量,但其数据对电推进航天器EMC评估仍存在不足。在电源处理单元试验中,使用纯阻性稳态负载进行试验时,电源处理单元所处的电磁环境远不如电推力器实际点火时的工作环境恶劣,其测试结果无法覆盖实际产品工况,其在单机测试条件下的发射强度(如图1所示)与系统测试条件下的发射强度(如图2所示)相差最多约30dB,导致测试结果的可信度降低。如果航天器系统采用单机测试数据进行EMC评估,可能存在较大风险,无法满足航天器EMC评估的要求。
发明内容
本发明解决的技术问题为:克服现有技术不足,提供一种改进的电推进系统电磁骚扰特性测试方法及系统,通过对试验场景的正确搭建以及试验工况、测量参数的合适选取,实现了对电推进真实工作接口和状态的模拟,降低了环境干扰,提高了试验有效性。
本发明解决的技术方案为:一种改进的电推进系统电磁骚扰特性测试方法,步骤如下:
(1)对真空系统透波舱的透波率进行测试;
(2)将电推力器(5)放置在真空系统透波舱(2)中,在透波舱外搭建电磁暗室,将电源处理单元放置在电磁暗室之外,电推力器在电源处理单元的供电下进行点火,对电推力器的稳态和瞬态辐射发射特性进行测试;
(3)将线性阻抗稳定网络(8)串联在电源处理单元和地面供电电源(7)之间,传导发射测量设备(9)连接线路阻抗稳定网络(8);
(4)将电推力器(5)放置在外部真空系统中,将电源处理单元放置在真空系统外,电推力器在电源处理单元的供电下进行点火;由传导发射测量设备(9)对电源处理单元(6)供电与地面供电电源(7)之间的供电电路上的干扰进行测试;
(5)将电推力器放置在真空系统中,电源处理单元放置在电磁暗室中;测试接收天线(4)放置在距电源处理单元一定距离处,对准电源处理单元;电推力器在电源处理单元的供电下进行点火;采集电源处理单元在点火工作状态下的稳态和瞬态辐射发射特性。
电推进系统的电磁骚扰特性测试环境,包括:微波暗室(1)、真空系统透波舱(2),测试发射天线(3)和测试接收天线(4);
微波暗室为封闭的,内壁上设有吸波材料,真空暗室内设有测试电缆转接板;
真空系统透波舱安装在微波暗室内,真空系统位于微波暗室外;真空系统透波舱(2)一端开口,另一端封闭;真空系统透波舱(2)在测试频率范围内的透波率小于等于10dB;测试发射天线与测试接收天线相对设置,测试发射天线的主瓣中心线和测试接收天线的主瓣中心线在一条轴线上;
真空系统透波舱的开口端密封连接一个外部真空系统,真空系统内为密封真空环境.
电推进系统的电磁骚扰特性测试设备,包括:地面供电电源(7),线路阻抗稳定网络LISN(8),传导发射测量设备(9);
地面供电电源(7)通过线路阻抗稳定网络(8)给电源处理单元(6)供电,传导发射测量设备(9)连接线路阻抗稳定网络(8),对电源处理单元(6)供电与地面供电电源(7)之间的供电电路上的干扰进行测试。
电推进系统,包括:电推力器(5),电源处理单元(6),电推力器(5)与电源处理单元(6)通过电缆连接;电推力器(5)安装在真空系统透波舱(2)内,电源处理单元(6)安装在真空系统透波舱(2)外;电推力器(5)在电源处理单元(6)的供电下在真空系统透波舱内进行点火工作;
对真空系统透波舱的透波率进行测试的测试频段为10kHz~31GHz,覆盖了航天器通信使用的C、Ku、Ka通信频段。
对电推力器的稳态和瞬态辐射发射特性进行测试,测试频段为10kHz~31GHz。
一定距离是指:天线至被测电推力器(5)或电源处理单元(6)的距离应满足天线远场条件,但不应显著大于航天器尺寸。
一种改进的电推进系统电磁骚扰特性测试系统,包括:搭建模块、透波率测试模块、辐射发射特性测试模块、连接模块、干扰测试模块、辐射发射特性采集模块;
搭建模块,搭建电推进系统电磁骚扰特性测试设备,包含一套真空系统、一个真空系统透波舱、一个金属密封板;在真空系统外搭建微波暗室;
透波率测试模块,对真空系统透波舱的进行测试;
辐射发射特性测试模块,将电推力器(5)放置在真空系统透波舱(2)中,将电源处理单元(6)放置在电磁暗室之外,电推力器(5)在电源处理单元(6)的供电下进行点火,对电推力器的稳态和瞬态辐射发射特性进行测试;
连接模块,将线性阻抗稳定网络(8)串联在电源处理单元和地面供电电源(7)之间,传导发射测量设备(9)连接线路阻抗稳定网络(8);
干扰测试模块,将电推力器(5)放置在外部真空系统中,将电源处理单元放置在真空系统外,电推力器在电源处理单元的供电下进行点火;由传导发射测量设备(9)对电源处理单元(6)供电与地面供电电源(7)之间的供电电路上的干扰进行测试;
辐射发射特性采集模块,将电推力器放置在真空系统中,电源处理单元放置在电磁暗室中;测试接收天线(4)放置在距电源处理单元一定距离处,对准电源处理单元;电推力器在电源处理单元的供电下进行点火;采集电源处理单元在点火工作状态下的稳态和瞬态辐射发射特性。
本发明与现有技术相比的优点在于:
(1)本发明对电推进系统电磁骚扰特性的测试频段由现有技术的10kHz~5GHz扩展到10kHz~31GHz,扩展频段覆盖了航天器通信使用的C、Ku、Ka等通信频段,提高了电推进系统电磁骚扰特性测试的全面性;
(2)本发明对电推进系统真实工作状态下的电磁骚扰特性进行了测试,能够更好体现电推进系统在轨工作情况下的电磁骚扰特性,提高航天器系统电磁兼容设计的有效性。
(3)本发明通过在真空舱外搭建微波暗室,降低了环境干扰,提高了试验效率和测试结果的真实性。
(4)本发明通过对试验场景的正确搭建以及试验工况、测量参数的合适选取,实现了对电推进真实工作接口和状态的模拟,降低了环境干扰,提高了试验有效性。
附图说明
图1为某电源处理单元在单机条件下连接阻性负载测量得到的电源线传导发射曲线;
图2为某电源处理单元使用本发明方法连接电推力器测量得到的电源线传导发射曲线;
图3为本发明搭建电推进系统电磁骚扰特性测试设备示意图;
图4为本发明对真空系统透波舱的透波率进行测试示意图;
图5为本发明对电推力器的辐射发射特性进行测试示意图;
图6为本发明对电推进系统的传导发射特性进行测试示意图;
图7为本发明对电源处理单元的辐射发射特性进行测试示意图;
图8为本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述。
搭建电推进系统电磁骚扰特性测试设备,如图3所示。电推进系统电磁骚扰特性测试设备包含一套真空系统(10);真空设备上有一个开口,可以根据需要安装真空系统透波舱(2)或金属密封板(11),真空系统透波舱(2)优选采用玻璃纤维材料,真空系统透波舱在测试频率范围内的透波率一般应小于等于10dB;透波舱(2)一端开口,另一端封闭,开口端与真空系统(10)的开口相连,与真空系统(10)形成连通空间,可在真空系统(10)工作时确保透波舱(2)内的真空度满足电推进系统点火工作的需求;在真空系统(10)外搭建微波暗室(1),微波暗室(1)为封闭结构,应具有电磁屏蔽能力,其屏蔽效能一般应大于60dB(频率在14kHz~1MHz)、90dB(频率在1~1000MHz)、80dB(频率在1~18GHz);内壁上应铺设吸波材料,吸波材料的垂直入射反射损耗应大于6dB(频率在30~250MHz)、10dB(频率>250MHz)。
如图8所示,本发明的一种改进的电推进系统电磁骚扰特性测试方法,步骤如下:
(1)搭建电推进系统电磁骚扰特性测试设备,包含一套真空系统、一个真空系统透波舱、一个金属密封板;在真空系统外搭建微波暗室;
(2)对真空系统透波舱的透波率进行测试;
(3)将电推力器(5)放置在真空系统透波舱(2)中,将电源处理单元(6)放置在电磁暗室之外,电推力器(5)在电源处理单元(6)的供电下进行点火,对电推力器的稳态和瞬态辐射发射特性进行测试;
(4)将线性阻抗稳定网络(8)串联在电源处理单元和地面供电电源(7)之间,传导发射测量设备(9)连接线路阻抗稳定网络(8);
(5)将电推力器(5)放置在外部真空系统中,将电源处理单元放置在真空系统外,电推力器在电源处理单元的供电下进行点火;由传导发射测量设备(9)对电源处理单元(6)供电与地面供电电源(7)之间的供电电路上的干扰进行测试;
(6)将电推力器放置在真空系统中,电源处理单元放置在电磁暗室中;测试接收天线(4)放置在距电源处理单元一定距离处,对准电源处理单元;电推力器在电源处理单元的供电下进行点火;采集电源处理单元在点火工作状态下的稳态和瞬态辐射发射特性。
对真空系统透波舱的透波率进行测试,如图4所示。在真空系统(10)不工作的条件下,拆除真空系统透波舱(2);在电推力器的安装位置处设置测试发射天线(3),根据真空系统透波舱的容积尺寸,在1GHz以上可选用双脊喇叭天线,在10kHz~1GHz可选用辐射棒,或相应频率的棒状天线、双锥天线和对数周期天线等;在距测试发射天线(3)一定距离处设置测试接收天线(4),测试发射天线(3)与测试接收天线(4)相对设置,测试发射天线(3)的主瓣中心线和测试接收天线(4)的主瓣中心线在一条轴线上,根据测试频率的不同,测试接收天线(4)可选择相应频率的棒状天线、双锥天线、对数周期天线和双脊喇叭天线等;测试接收天线(4)与测试发射天线(3)的距离L优选满足天线远场条件,即:
其中,D为测试接收天线(4)和测试发射天线(3)的天线口径(取较大值),λ为测试频率对应的电磁波长。同时,测试接收天线(4)与测试发射天线(3)的距离L还应与航天器的尺寸相当,一般可取L为1米。以测试发射天线(3)为电磁波发射端,发射固定功率的电磁波,记录测试接收天线接收到的电磁波场强-频率曲线1。
保持测试接收天线(4)与测试发射天线(3)的位置不变,安装真空系统透波舱(2),使得测试接收天线(4)与测试发射天线(3)分别位于真空系统透波舱(2)内外两侧。以测试发射天线(3)为电磁波发射端,使用相同的功率发射电磁波,记录测试接收天线接收到的电磁波场强-频率曲线2。
将电磁波场强-频率曲线1与场强-频率曲线2相减,即得到真空系统透波舱(2)的透波率,一般应小于等于10dB。
对电推力器的辐射发射特性进行测试,如图5所示,将电推力器(5)放置在真空系统透波舱(2)中,电推力器(5)的放置位置与步骤2中测试发射天线(3)的放置位置相同;在真空系统透波舱(2)外安装测试接收天线(4),其放置位置与步骤2中位置相同;将电源处理单元(6)放置在电磁暗室(1)之外,电源处理单元(6)与电推力器(5)之间通过供电电缆进行连接;电源处理单元(6)在地面供电设备(7)的支持下工作,并对电推力器(5)供电,使其完成点火工作。
启动真空系统(10)及地面供电设备(7),使用测量接收机在10kHz~31GHz频率范围内对测试接收天线(4)接收到的电磁信号进行扫描,调整测试接收机的测量带宽和测量时间,得到测试系统的电磁辐射背景噪声情况,测试系统的背景噪声一般应低于产品的辐射发射限值6dB以上;当电磁辐射背景中存在超出产品辐射发射限值的频率时,应记录超出限制的频率点和场强幅度。
控制电推力器(5)在电源处理单元(6)的供电下完成点火,设置电推力器(5)处于正常推力输出的工况,使用测量接收机在10kHz~31GHz的频率范围内对测试接收天线(4)接收到的电磁信号进行扫描,测试接收机的测量带宽和测量时间与背景测试时保持一致;记录测试接收天线(4)接收到的场强-频率曲线,将测试接收天线(4)接收到的场强-频率曲线与步骤2中获得的真空系统透波舱(2)的透波率相加,即为电推力器(5)的稳态辐射发射特性曲线。
设置测量接收机为频谱模式,测试数据模式为最大保持模式;控制电推力器(5)在电源处理单元(6)的供电下完成点火;在电推力器(5)工作状态发生变化时,如电推力器阴极开始加热时、阴极点火成功时、离子推力器束流引出时等,对10kHz~31GHz的频率范围进行扫频测试;为确保每个频段的扫频测试覆盖电推力器的实际发射特性,应对每个工况重复进行3~5次状态切换测试;记录测试接收天线(4)接收到的场强-频率曲线,将测试接收天线(4)接收到的场强-频率曲线与步骤2中获得的真空系统透波舱(2)的透波率相加,即为电推力器(5)的瞬态辐射发射特性曲线。
对电推进系统的传导发射特性进行测试,如图6所示,拆除真空系统(10)上的真空系统透波舱(2),安装金属密封板(11),并在金属密封板外侧放置吸波材料;将电推力器(5)放置在真空系统(10)内,将电源处理单元(6)放置在电磁暗室(1)内,电源处理单元(6)与电推力器(5)之间通过供电电缆进行连接;将线性阻抗稳定网络LISN(8)串联在电源处理单元(6)和地面供电电源(7)之间,LISN(8)的信号输出端连接到测量接收机(9)的输入端口。
启动真空系统(10)及地面供电设备(7),使用测量接收机在10kHz~10MHz频率范围内对接收到的电磁信号进行扫描,调整测试接收机的测量带宽和测量时间,得到测试系统的背景噪声情况,测试系统的背景噪声一般应低于产品的传导发射限值6dB以上;当背景中存在超出产品传导发射限值的频率时,应记录超出限制的频率点和场强幅度。
控制电推力器(5)在电源处理单元(6)的供电下完成点火,设置电推力器(5)处于正常推力输出的工况,使用测量接收机在10kHz~10MHz的频率范围内分别对电源处理单元(6)供电电缆正线和回线上接收到的电磁信号进行扫描,测试接收机的测量带宽和测量时间与背景测试时保持一致;记录接收到的场强-频率曲线,即为电推进系统的稳态传导发射特性曲线。
将示波器电压探头连接到LISN(8)输出端的单根电源正线和回线之间,并尽可能靠近LISN(8);控制电推力器(5)在电源处理单元(6)的供电下完成点火;在电推力器(5)工作状态发生变化时,如电推力器阴极开始加热时、阴极点火成功时、离子推力器束流引出时等,对状态切换过程中的尖峰信号进行采集,计算尖峰信号的幅值、极性、半峰值脉冲宽度等,每种状态切换过程应充分进行3~5次状态切换测试,即为电推进系统的的瞬态传导发射特性曲线。
对电源处理单元(6)的辐射发射特性进行测试,如图7所示,拆除真空系统(10)上的真空系统透波舱(2),安装金属密封板(11),并在金属密封板外侧放置吸波材料;将电推力器(5)放置在真空系统(10)内,将电源处理单元(6)放置在电磁暗室(1)内,电源处理单元(6)与电推力器(5)之间通过供电电缆进行连接;将线性阻抗稳定网络LISN(8)串联在电源处理单元(6)和地面供电电源(7)之间;在距离电源处理单元(6)一定距离处设置测试接收天线(4),测试接收天线(4)的主瓣中心线应对准电源处理单元(6);测试接收天线(4)与电源处理单元(6)之间的距离L应满足天线远场条件,并与航天器的尺寸相当,一般可取L为1米。
启动真空系统(10)及地面供电设备(7),使用测量接收机在10kHz~31GHz频率范围内对测试接收天线(4)接收到的电磁信号进行扫描,调整测试接收机的测量带宽和测量时间,得到测试系统的电磁辐射背景噪声情况,测试系统的背景噪声一般应低于产品的辐射发射限值6dB以上;当电磁辐射背景中存在超出产品辐射发射限值的频率时,应记录超出限制的频率点和场强幅度。
控制电推力器(5)在电源处理单元(6)的供电下完成点火,设置电推力器(5)处于正常推力输出的工况,使用测量接收机在10kHz~31GHz的频率范围内对测试接收天线(4)接收到的电磁信号进行扫描,测试接收机的测量带宽和测量时间与背景测试时保持一致;记录测试接收天线(4)接收到的场强-频率曲线,即为电源处理单元(6)的稳态辐射发射特性曲线。
设置测量接收机为频谱模式,测试数据模式为最大保持模式;控制电推力器(5)在电源处理单元(6)的供电下完成点火;在电推力器(5)工作状态发生变化时,如电推力器阴极开始加热时、阴极点火成功时、离子推力器束流引出时等,对10kHz~31GHz的频率范围进行扫频测试;为确保每个频段的扫频测试覆盖电推力器的实际发射特性,应对每个工况重复进行3~5次状态切换测试;记录测试接收天线(4)接收到的场强-频率曲线,即为电源处理单元(6)的瞬态辐射发射特性曲线。
本发明的一种改进的电推进系统电磁骚扰特性测试系统,包括:搭建模块、透波率测试模块、辐射发射特性测试模块、连接模块、干扰测试模块、辐射发射特性采集模块;
搭建模块,搭建电推进系统电磁骚扰特性测试设备,包含一套真空系统、一个真空系统透波舱、一个金属密封板;在真空系统外搭建微波暗室;
透波率测试模块,对真空系统透波舱的进行测试;
辐射发射特性测试模块,将电推力器(5)放置在真空系统透波舱(2)中,将电源处理单元(6)放置在电磁暗室之外,电推力器(5)在电源处理单元(6)的供电下进行点火,对电推力器的稳态和瞬态辐射发射特性进行测试;
连接模块,将线性阻抗稳定网络(8)串联在电源处理单元和地面供电电源(7)之间,传导发射测量设备(9)连接线路阻抗稳定网络(8);
干扰测试模块,将电推力器(5)放置在外部真空系统中,将电源处理单元放置在真空系统外,电推力器在电源处理单元的供电下进行点火;由传导发射测量设备(9)对电源处理单元(6)供电与地面供电电源(7)之间的供电电路上的干扰进行测试;
辐射发射特性采集模块,将电推力器放置在真空系统中,电源处理单元放置在电磁暗室中;测试接收天线(4)放置在距电源处理单元一定距离处,对准电源处理单元;电推力器在电源处理单元的供电下进行点火;采集电源处理单元在点火工作状态下的稳态和瞬态辐射发射特性。
电推进系统的电磁骚扰特性测试环境,包括:微波暗室(1)、真空系统透波舱(2),测试发射天线(3)和测试接收天线(4);微波暗室为封闭的,内壁上设有吸波材料,真空暗室内设有测试电缆转接板;真空系统透波舱安装在微波暗室内,真空系统位于微波暗室外;真空系统透波舱(2)一端开口,另一端封闭;真空系统透波舱(2)在测试频率范围内的透波率小于等于10dB。测试发射天线与测试接收天线相对设置,测试发射天线的主瓣中心线和测试接收天线的主瓣中心线在一条轴线上。真空系统透波舱的开口端密封连接一个外部真空系统,真空系统内为密封真空环境。电推进系统的电磁骚扰特性测试设备,包括:地面供电电源(7),线路阻抗稳定网络LISN(8),传导发射测量设备(9);地面供电电源(7)通过线路阻抗稳定网络(8)给电源处理单元(6)供电,传导发射测量设备(9)连接线路阻抗稳定网络(8),对电源处理单元(6)供电与地面供电电源(7)之间的供电电路上的干扰进行测试。
电推进系统,包括:电推力器(5),电源处理单元(6),电推力器(5)与电源处理单元(6)通过电缆连接;电推力器(5)安装在真空系统透波舱(2)内,电源处理单元(6)安装在真空系统透波舱(2)外;电推力器(5)在电源处理单元(6)的供电下在真空系统透波舱内进行点火工作;
对真空系统透波舱的透波率进行测试的测试频段为10kHz~31GHz,覆盖了航天器通信使用的C、Ku、Ka通信频段。对电推力器的稳态和瞬态辐射发射特性进行测试,测试频段为10kHz~31GHz。
本发明对电推进系统电磁骚扰特性的测试频段由现有技术的10kHz~5GHz扩展到10kHz~31GHz,扩展频段覆盖了航天器通信使用的C、Ku、Ka等通信频段,提高了电推进系统电磁骚扰特性测试的全面性;对电推进系统真实工作状态下的电磁骚扰特性进行了测试,能够更好体现电推进系统在轨工作情况下的电磁骚扰特性,提高航天器系统电磁兼容设计的有效性。通过在真空舱外搭建微波暗室,降低了环境干扰,提高了试验效率和测试结果的真实性。
Claims (8)
1.一种改进的电推进系统电磁骚扰特性测试方法,其特征在于步骤如下:
(1)搭建电推进系统电磁骚扰特性测试设备,包含一套真空系统、一个真空系统透波舱、一个金属密封板;在真空系统外搭建微波暗室;电推进系统,包括:电推力器(5),电源处理单元(6),电推力器(5)与电源处理单元(6)通过屏蔽电缆连接;电推力器(5)安装在真空系统透波舱(2)内,电源处理单元(6)安装在真空系统透波舱(2)外;电推力器(5)在电源处理单元(6)的供电下在真空系统透波舱内进行点火工作;电推进系统的电磁骚扰特性测试环境,包括:微波暗室(1)、真空系统透波舱(2),测试发射天线(3)和测试接收天线(4);
微波暗室为封闭的,内壁上设有吸波材料,真空暗室内设有测试电缆转接板;
真空系统透波舱安装在微波暗室内,真空系统位于微波暗室外;真空系统透波舱(2)一端开口,另一端封闭;
电推进系统的电磁骚扰特性测试设备,包括:地面供电电源(7),线路阻抗稳定网络(8),传导发射测量设备(9);地面供电电源(7)通过线路阻抗稳定网络(8)给电源处理单元(6)供电,传导发射测量设备(9)连接线路阻抗稳定网络(8),对电源处理单元(6)供电与地面供电电源(7)之间的供电电路上的干扰进行测试;
(2)对真空系统透波舱的透波率进行测试;
(3)将电推力器(5)放置在真空系统透波舱(2)中,将电源处理单元(6)放置在电磁暗室之外,电推力器(5)在电源处理单元(6)的供电下进行点火,对电推力器的稳态和瞬态辐射发射特性进行测试;
(4)将线性阻抗稳定网络(8)串联在电源处理单元和地面供电电源(7)之间,传导发射测量设备(9)连接线路阻抗稳定网络(8);
(5)将电推力器(5)放置在外部真空系统中,将电源处理单元放置在真空系统外,电推力器在电源处理单元的供电下进行点火;由传导发射测量设备(9)对电源处理单元(6)供电与地面供电电源(7)之间的供电电路上的干扰进行测试;
(6)将电推力器放置在真空系统中,电源处理单元放置在电磁暗室中;测试接收天线(4)放置在距电源处理单元一定距离处,对准电源处理单元;电推力器在电源处理单元的供电下进行点火;采集电源处理单元在点火工作状态下的稳态和瞬态辐射发射特性,采集瞬态辐射发射特性具体为:控制电推力器(5)在电源处理单元(6)的供电下完成点火,设置电推力器(5)处于正常推力输出的工况,使用测量接收机对测试接收天线(4)接收到的电磁信号进行扫描,测试接收机的测量带宽和测量时间与背景测试时保持一致;记录测试接收天线(4)接收到的场强-频率曲线,将测试接收天线(4)接收到的场强-频率曲线与步骤(2)中获得的真空系统透波舱(2)的透波率相加,即为电推力器(5)的稳态辐射发射特性曲线;设置测量接收机为频谱模式,测试数据模式为最大保持模式;控制电推力器(5)在电源处理单元(6)的供电下完成点火;在电推力器(5)工作状态发生变化时,当电推力器阴极开始加热时、阴极点火成功时、离子推力器束流引出时,进行扫频测试;为确保每个频段的扫频测试覆盖电推力器的实际发射特性,应对每个工况重复进行3~5次状态切换测试;记录测试接收天线(4)接收到的场强-频率曲线,将测试接收天线(4)接收到的场强-频率曲线与步骤2中获得的真空系统透波舱(2)的透波率相加,即为电推力器(5)的瞬态辐射发射特性曲线。
2.根据权利要求1所述的一种改进的电推进系统电磁骚扰特性测试方法,其特征在于:真空系统透波舱(2)在测试频率范围内的透波率小于等于10dB。
3.根据权利要求2所述的一种改进的电推进系统电磁骚扰特性测试方法,其特征在于:测试发射天线与测试接收天线相对设置,测试发射天线的主瓣中心线和测试接收天线的主瓣中心线在一条轴线上。
4.根据权利要求2所述的一种改进的电推进系统电磁骚扰特性测试方法,其特征在于:真空系统透波舱的开口端密封连接一个外部真空系统,真空系统内为密封真空环境。
5.根据权利要求1所述的一种改进的电推进系统电磁骚扰特性测试方法,其特征在于:对真空系统透波舱的透波率进行测试的测试频段为10kHz~31GHz,覆盖了航天器通信使用的C、Ku、Ka通信频段。
6.根据权利要求1所述的一种改进的电推进系统电磁骚扰特性测试方法,其特征在于:对电推力器的稳态和瞬态辐射发射特性进行测试,测试频段为10kHz~31GHz。
7.根据权利要求1所述的一种改进的电推进系统电磁骚扰特性测试方法,其特征在于:一定距离是指:天线至被测电推力器(5)或电源处理单元(6)的距离应满足天线远场条件,但不应显著大于航天器尺寸。
8.一种改进的电推进系统电磁骚扰特性测试系统,其特征在于包括:搭建模块、透波率测试模块、辐射发射特性测试模块、连接模块、干扰测试模块、辐射发射特性采集模块;
搭建模块,搭建电推进系统电磁骚扰特性测试设备,包含一套真空系统、一个真空系统透波舱、一个金属密封板;在真空系统外搭建微波暗室;电推进系统,包括:电推力器(5),电源处理单元(6),电推力器(5)与电源处理单元(6)通过屏蔽电缆连接;电推力器(5)安装在真空系统透波舱(2)内,电源处理单元(6)安装在真空系统透波舱(2)外;电推力器(5)在电源处理单元(6)的供电下在真空系统透波舱内进行点火工作;电推进系统的电磁骚扰特性测试环境,包括:微波暗室(1)、真空系统透波舱(2),测试发射天线(3)和测试接收天线(4);
微波暗室为封闭的,内壁上设有吸波材料,真空暗室内设有测试电缆转接板;
真空系统透波舱安装在微波暗室内,真空系统位于微波暗室外;真空系统透波舱(2)一端开口,另一端封闭;
电推进系统的电磁骚扰特性测试设备,包括:地面供电电源(7),线路阻抗稳定网络(8),传导发射测量设备(9);地面供电电源(7)通过线路阻抗稳定网络(8)给电源处理单元(6)供电,传导发射测量设备(9)连接线路阻抗稳定网络(8),对电源处理单元(6)供电与地面供电电源(7)之间的供电电路上的干扰进行测试;
透波率测试模块,对真空系统透波舱的进行测试;
辐射发射特性测试模块,将电推力器(5)放置在真空系统透波舱(2)中,将电源处理单元(6)放置在电磁暗室之外,电推力器(5)在电源处理单元(6)的供电下进行点火,对电推力器的稳态和瞬态辐射发射特性进行测试;
连接模块,将线性阻抗稳定网络(8)串联在电源处理单元和地面供电电源(7)之间,传导发射测量设备(9)连接线路阻抗稳定网络(8);
干扰测试模块,将电推力器(5)放置在外部真空系统中,将电源处理单元放置在真空系统外,电推力器在电源处理单元的供电下进行点火;由传导发射测量设备(9)对电源处理单元(6)供电与地面供电电源(7)之间的供电电路上的干扰进行测试;
辐射发射特性采集模块,将电推力器放置在真空系统中,电源处理单元放置在电磁暗室中;测试接收天线(4)放置在距电源处理单元一定距离处,对准电源处理单元;电推力器在电源处理单元的供电下进行点火;采集电源处理单元在点火工作状态下的稳态和瞬态辐射发射特性,采集瞬态辐射发射特性具体为:控制电推力器(5)在电源处理单元(6)的供电下完成点火,设置电推力器(5)处于正常推力输出的工况,使用测量接收机对测试接收天线(4)接收到的电磁信号进行扫描,测试接收机的测量带宽和测量时间与背景测试时保持一致;记录测试接收天线(4)接收到的场强-频率曲线,将测试接收天线(4)接收到的场强-频率曲线与步骤(2)中获得的真空系统透波舱(2)的透波率相加,即为电推力器(5)的稳态辐射发射特性曲线;设置测量接收机为频谱模式,测试数据模式为最大保持模式;控制电推力器(5)在电源处理单元(6)的供电下完成点火;在电推力器(5)工作状态发生变化时,当电推力器阴极开始加热时、阴极点火成功时、离子推力器束流引出时,进行扫频测试;为确保每个频段的扫频测试覆盖电推力器的实际发射特性,应对每个工况重复进行3~5次状态切换测试;记录测试接收天线(4)接收到的场强-频率曲线,将测试接收天线(4)接收到的场强-频率曲线与步骤2中获得的真空系统透波舱(2)的透波率相加,即为电推力器(5)的瞬态辐射发射特性曲线。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810390843.5A CN108519529B (zh) | 2018-04-27 | 2018-04-27 | 一种改进的电推进系统电磁骚扰特性测试方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810390843.5A CN108519529B (zh) | 2018-04-27 | 2018-04-27 | 一种改进的电推进系统电磁骚扰特性测试方法及系统 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108519529A CN108519529A (zh) | 2018-09-11 |
CN108519529B true CN108519529B (zh) | 2020-08-14 |
Family
ID=63429336
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810390843.5A Active CN108519529B (zh) | 2018-04-27 | 2018-04-27 | 一种改进的电推进系统电磁骚扰特性测试方法及系统 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108519529B (zh) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109298259A (zh) * | 2018-09-21 | 2019-02-01 | 上海空间推进研究所 | 电推进电磁兼容测试平台 |
CN109884458A (zh) * | 2019-03-08 | 2019-06-14 | 北京空间飞行器总体设计部 | 一种推进系统及其极性数字化测试方法 |
CN109932607B (zh) * | 2019-04-16 | 2023-10-13 | 中国人民解放军陆军工程大学 | 空间辐射环境强电磁场诱发静电放电试验系统 |
CN110275078B (zh) * | 2019-07-16 | 2021-10-15 | 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 | 变电站二次电缆地回路骚扰区分方法、系统及存储介质 |
CN111141976A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-05-12 | 兰州空间技术物理研究所 | 基于电子负载的离子推力器阻抗特性自动模拟装置及方法 |
CN111289809B (zh) * | 2020-02-27 | 2022-07-05 | 佳思科技有限公司 | 量测封装天线的传导及辐射特性的综合系统 |
CN114236291B (zh) * | 2021-12-20 | 2024-04-26 | 宁波奥克斯电气股份有限公司 | 一种电磁干扰检测装置、检测方法及计算机可读存储介质 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101750545B (zh) * | 2009-12-15 | 2011-12-28 | 北京空间飞行器总体设计部 | 电推进系统的电磁兼容性试验方法 |
CN101820303A (zh) * | 2010-01-25 | 2010-09-01 | 苏州泰思特电子科技有限公司 | 一种应用于电力线通信网络的辐射噪声测试方法 |
CN102323507B (zh) * | 2011-09-06 | 2013-06-19 | 航天东方红卫星有限公司 | 电推进系统与星上射频设备辐射电磁兼容性试验方法 |
CN102435872B (zh) * | 2011-09-06 | 2014-07-02 | 航天东方红卫星有限公司 | 电推进系统与卫星辐射电磁兼容性验证方法 |
CN103616575B (zh) * | 2013-09-05 | 2016-03-02 | 国家电网公司 | 一种辐射发射测试方法 |
-
2018
- 2018-04-27 CN CN201810390843.5A patent/CN108519529B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108519529A (zh) | 2018-09-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108519529B (zh) | 一种改进的电推进系统电磁骚扰特性测试方法及系统 | |
EP0621952B1 (en) | Broadband antennas and electromagnetic field simulators | |
CN104267265A (zh) | 一种基于射电天文仪器设备电磁辐射的评估系统及方法 | |
CN108287275B (zh) | 一种基于透波副舱和屏蔽暗室的电推力器电磁特性测试方法和系统 | |
CN112415280B (zh) | 一种基于电波混响室的航天器辐射发射测试系统及方法 | |
CN106872831A (zh) | 微波载荷卫星内高灵敏接收设备天线带内干扰源确定方法 | |
CN104849592A (zh) | 一种射电望远镜宽带电磁屏蔽效能检测系统及检测方法 | |
Dřínovský et al. | Electromagnetic shielding efficiency measurement of composite materials | |
Donaldson et al. | Field measurements made in an enclosure | |
CN113408106B (zh) | 天启星座通信载荷emc分析模型及emc特性改进方法 | |
CN115932690A (zh) | 一种用于辐射骚扰测量系统实时验证的装置和方法 | |
CN109596911B (zh) | 一种射电天文台址电磁兼容性控制方法 | |
CN210534315U (zh) | 特高频电磁干扰模拟系统 | |
Haichao et al. | Coupling characteristic study of airborne communication antenna under LEMP effect | |
Pienaar et al. | Building electromagnetic shielding characterisation using multicopter | |
CN100516899C (zh) | 测试无线设备的方法和装置 | |
Bäckström et al. | The Swedish microwave test facility: technical features and experience from system testing | |
Hietpas | Applications & Considerations for Double-Ridge Guide Horn Antennas. | |
Carobbi et al. | Low-Uncertainty Characterization of a Predictable Active and Broadband Antenna | |
CN114720794B (zh) | 一种基于空间辐射的电子设备天馈单元测试装置及方法 | |
Hallon et al. | Test site for EMC testing of electrical devices using GPS receiver | |
Mori et al. | Improving shielding effectiveness measurements with a spherical dipole antenna | |
Trautnitz | Emc absorbers through the years with respect to the new site vswr validation procedure in the frequency range from 1 to 18 ghz-a practical approach | |
Logan et al. | A role model for electromagnetic systems design | |
Hao et al. | Experimental Study of Electromagnetic Pulse Coupling Characteristics and Protection for the Ultra-shortwave Antenna |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |