CN109444571A - 一种小卫星通信载荷电磁兼容预测方法 - Google Patents

一种小卫星通信载荷电磁兼容预测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种小卫星通信载荷电磁兼容预测方法，采用天线模型和载荷系统多端口网络，可分析多个载荷系统间相互耦合情况，并通过多端口网络变换到单端口的等效分析模型，计算系统间的隔离度，为合理分配系统指标提供依据，实际应用时，收发系统间存在足够的隔离，可避免高功率数传信号或其底噪由于隔离度不够进入测控接收系统，出现接收饱和或接收灵敏度大大降低的情况出现。

Description

一种小卫星通信载荷电磁兼容预测方法
技术领域
本发明属于小卫星技术领域，尤其涉及一种小卫星通信载荷电磁兼容预测方法。
背景技术
商业小卫星体积小、集成度高，为满足不同的任务需求，需配置多副天线一起工作，由于星上资源和空间限制，各载荷天线集合安装在狭窄的有限空间，多集中布置在卫星对地面，导致多个系统天线间相互影响、互相耦合，由于数传和测控系统均工作在X频段，频点间隔较近，数传系统信号强度大，测控系统接收灵敏度很高，两个系统同时工作，大功率发射与高灵敏度接收共存，数传系统有可能会使接收系统减敏，或导致接收设备损坏，严重影响测控系统可靠工作。为提高两系统电磁兼容性，需要准确获得两系统隔离度，目前小卫星系统间隔离度获取主要依赖设计人员的仿真、估算和实物测试，在系统设计初期并不具备测试条件，当两个系统天线距离较远时，可根据天线远场条件计算空间距离衰减近似估算隔离度，但小卫星系统天线安装由于空间限制，往往不具备远场条件，属于近场条件，天线间的耦合影响是在复杂边界条件下进行，如何计算相控阵天线近场下的系统隔离度，对卫星X频段数传和测控系统电磁兼容特性至关重要。
发明内容
本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种小卫星通信载荷电磁兼容预测方法，以实现在设计初期系统电磁兼容性预测分析并制定解决措施。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种小卫星通信载荷电磁兼容预测方法，包括：
根据载荷系统天线的电气指标和天线在整星的安装条件，确定边界条件，建立天线电磁场分析模型；
将载荷系统天线、天线安装平台、辐射空间等效为一个多端口网络，各系统天线的馈电口均作为网络端口；
根据建立的多端口网络、天线电磁场分析模型和确定的边界条件，采用电磁场数值分析的有限元法，获得多端口网络散射参数矩阵，并提取相关端口的散射参数，得到多载荷系统间的耦合分析结果；
根据应用的载荷系统天线馈电端口数量，将分路后多端口馈电等效为单端口馈电，建立多端口微波网络到单端口变换的单端口天线等效分析模型；其中，单端口输入信号功率为各端口馈电功率之和；
根据单端口天线等效分析模型，计算相应的多端口天线激励幅度和相位值，并设置各端口激励条件；根据所述耦合分析结果，计算得到在系统天线输出端口的信号幅度，将幅度转化为特征阻抗下的功率值，计算单端口输入信号总功率和系统天线输出端口信号功率的差值，获得系统间隔离度；
根据计算获得的系统间隔离度，计算实际采用的载荷系统发射信号功率经隔离后在接收系统入口处功率和发射信号经隔离后在接收频段的噪声功率；根据计算得到的实际采用的载荷系统发射信号功率经隔离后在接收系统入口处功率和发射信号经隔离后在接收频段的噪声功率，进行小卫星通信载荷电磁兼容预测。
在上述小卫星通信载荷电磁兼容预测方法中，所述根据计算得到的实际采用的载荷系统发射信号功率经隔离后在接收系统入口处功率和发射信号经隔离后在接收频段的噪声功率，进行小卫星通信载荷电磁兼容预测，包括：
根据计算得到的实际采用的载荷系统发射信号功率经隔离后在接收系统入口处功率和发射信号经隔离后在接收频段的噪声功率，评估接收系统入口处发射信号功率与接收系统输入1dB压缩点功率的大小、以及发射信号经隔离后在接收频段的噪声功率值与接收系统基底噪声功率值5％的大小；
根据评估结果，进行小卫星通信载荷电磁兼容预测。
在上述小卫星通信载荷电磁兼容预测方法中，所述根据载荷系统天线的电气指标和天线在整星的安装条件，确定边界条件，建立天线电磁场分析模型，包括：
根据载荷系统天线的电气指标，确定天线实现形式、尺寸及端口数量；
根据天线尺寸及端口数量，建立天线物理模型；
根据天线在整星的安装条件和所述天线物理模型，确定边界条件，建立天线电磁场分析模型。
在上述小卫星通信载荷电磁兼容预测方法中，所述将载荷系统天线、天线安装平台、辐射空间等效为一个多端口网络，各系统天线的馈电口均作为网络端口，包括：
将载荷系统天线的所有馈电口均作为网络端口；
将天线在天线安装平台上的安装位置、辐射空间的大小和天线电磁场分析模型作为输入条件，建立多端口网络模型，作为等效的网络端口。
在上述小卫星通信载荷电磁兼容预测方法中，所述根据建立的多端口网络、天线电磁场分析模型和确定的边界条件，采用电磁场数值分析的有限元法，获得多端口网络散射参数矩阵，并提取相关端口的散射参数，得到多载荷系统间的耦合分析结果，包括：
令多端口网络总端口数为n，定义输出端口号为n、输入端口号为1、2、3、…、n-1；
根据建立的建立多端口网络模型，采用电磁场数值分析，得到多端口网络散射参数矩阵：
从所述多端口网络散射参数矩阵中提取对应的端口的散射参数，得到新参数矩阵：
[Sn,1 Sn,2 … Sn,n-1]。
在上述小卫星通信载荷电磁兼容预测方法中，所述根据应用的载荷系统天线馈电端口数量，将分路后多端口馈电等效为单端口馈电，建立多端口微波网络到单端口变换的单端口天线等效分析模型，包括：
根据同一个系统天线的馈电端口数量，建立新网络，定义端口总数为n-1，端口号依次为1、2、3、…、n-1；
将每个端口激励信号的幅度和相位值表示为：
其中，1≤i≤n-1；
将n-1个端口等效为单端口网络；其中，等效后的单端口网络的激励总功率为：
通过分配激励信号，实现多端口到单端口变换。
在上述小卫星通信载荷电磁兼容预测方法中，所述根据单端口天线等效分析模型，计算相应的多端口天线激励幅度和相位值，并设置各端口激励条件；根据所述耦合分析结果，计算得到在系统天线输出端口的信号幅度，将幅度转化为特征阻抗下的功率值，计算单端口输入信号总功率和系统天线输出端口信号功率的差值，获得系统间隔离度，包括：
根据天线扫描方向和总增益，分别计算n-1个端口激励的|ai|值和θi值，共计算n-1个端口的激励情况；
根据新参数矩阵[Sn,1 Sn,2 … Sn,n-1]和每个端口激励的|ai|值和θi值，计算得到激励下多端口网络n中的端口号n的信号幅度值bn；
根据bn，计算得到归一化阻抗下的功率值
对和分别取对数后做差，得到系统间隔离度Φ。
在上述小卫星通信载荷电磁兼容预测方法中，所述根据计算获得的系统间隔离度，计算实际采用的载荷系统发射信号功率经隔离后在接收系统入口处功率和发射信号经隔离后在接收频段的噪声功率；根据计算得到的实际采用的载荷系统发射信号功率经隔离后在接收系统入口处功率和发射信号经隔离后在接收频段的噪声功率，进行小卫星通信载荷电磁兼容预测，包括：
确定载荷系统发射信号功率Pt，载荷系统发射信号功率Pt的大小为等效的单端口网络输入功率；
计算得到Pt与Φ的差值Δ1，比较Δ1与接收系统输入1dB压缩功率值的大小；
确定载荷系统发射信号功率在接收频段底噪Ptnoise，并计算得到Ptnoise与Φ的差值Δ2，比较Δ2与接收系统底噪5％的大小；
根据Δ1与接收系统输入1dB压缩功率值的大小比较结果，以及，Δ2与接收系统底噪5％的大小比较结果，进行小卫星通信载荷电磁兼容预测。
在上述小卫星通信载荷电磁兼容预测方法中，电气指标，包括：天线的工作频段、极化方式和方向图增益要求。
本发明具有以下优点：
(1)本发明将各载荷系统、安装平台和辐射耦合空间变换成多端口网络，获取该多端口网络散射参数矩阵，再由同一系统的多端口网络变换成单端口网络建立单端口模型，通过单端口模型，准确计算近场条件下采用相控阵技术的载荷系统间隔离度，借助电磁场数值分析方法，实现相控阵天线动态扫描情况下的系统隔离度计算，该方法计算准确，快速高效，可应用于多个不同载荷系统间的隔离计算。
(2)本发明方法计算准确，将各系统天线布局情况与天线设计模型均作为微波网络组成部分，所有天线端口均是网络端口，最大程度涵盖系统间相互耦合情况，通过数值分析法获得散射参数，符合实际应用情况。针对相控阵天线扫描不同角度的复杂耦合情况，通过改变激励入射波幅度和相位，获得实际数传天线动态扫描下的隔离度，隔离度对指导系统指标分配和电磁兼容预测非常重要。
附图说明
图1是本发明实施例中一种小卫星通信载荷电磁兼容预测方法的步骤流程图；
图2是本发明实施例中一种多端口网络等效原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明公开的实施方式作进一步详细描述。
本发明公开了一种小卫星通信载荷电磁兼容预测方法，本发明所要解决的技术问题是：对于收发系统均为单天线的情况，通过仿真系统天线散射参数可以直接得出系统间的隔离度。对于采用相控阵技术的通信载荷系统，由于系统天线的多端口特性，系统天线间的隔离度已无法直接从结果读出，如何利用散射参数，计算相控阵天线扫描不同角度时通信载荷系统间的隔离度是本发明主要解决的问题。在设计初期，进行小卫星通信载荷电磁兼容预测，采用天线模型和载荷系统多端口网络，可分析多个载荷系统间相互耦合情况，并通过多端口网络变换到单端口的等效分析模型，计算系统间的隔离度，为合理分配系统指标提供依据，实际应用时，收发系统间存在足够的隔离，可避免高功率数传信号或其底噪由于隔离度不够进入测控接收系统，出现接收饱和或接收灵敏度大大降低的情况出现。可见，本发明所述的小卫星通信载荷电磁兼容预测方法快速准确，可应用于采用相控阵技术的小卫星通信载荷系统设计分析，实现在设计初期系统电磁兼容性预测分析并制定解决措施。
参照图1，示出了本发明实施例中一种小卫星通信载荷电磁兼容预测方法的步骤流程图。在本实施例中，所述小卫星通信载荷电磁兼容预测方法，包括：
步骤101，根据载荷系统天线的电气指标和天线在整星的安装条件，确定边界条件，建立天线电磁场分析模型。
在本身实施例中，具体可以通过如下方式确定边界条件，建立天线电磁场分析模型：
子步骤1011，根据载荷系统天线的电气指标，确定天线实现形式、尺寸及端口数量。
子步骤1012，根据天线尺寸及端口数量，建立天线物理模型。
子步骤1013，根据天线在整星的安装条件和所述天线物理模型，确定边界条件，建立天线电磁场分析模型。
步骤102，将载荷系统天线、天线安装平台、辐射空间等效为一个多端口网络，各系统天线的馈电口均作为网络端口。
在本实施例中，电气指标包括但不仅限于：天线的工作频段、极化方式和方向图增益要求。具体的，该步骤102具体可以包括：
子步骤1021，将载荷系统天线的所有馈电口均作为网络端口；
子步骤1022，将天线在天线安装平台上的安装位置、辐射空间的大小和天线电磁场分析模型作为输入条件，建立多端口网络模型，作为等效的网络端口。
步骤103，根据建立的多端口网络、天线电磁场分析模型和确定的边界条件，采用电磁场数值分析的有限元法，获得多端口网络散射参数矩阵，并提取相关端口的散射参数，得到多载荷系统间的耦合分析结果。
在本实施例中，该步骤103具体可以包括：
子步骤1031，令多端口网络总端口数为n，定义输出端口号为n、输入端口号为1、2、3、…、n-1。
子步骤1032，根据建立的建立多端口网络模型，采用电磁场数值分析，得到多端口网络散射参数矩阵：
子步骤1033，从所述多端口网络散射参数矩阵中提取对应的端口的散射参数，得到新参数矩阵：
[Sn,1 Sn,2 … Sn,n-1]
步骤104，根据应用的载荷系统天线馈电端口数量，将分路后多端口馈电等效为单端口馈电，建立多端口微波网络到单端口变换的单端口天线等效分析模型。
在本实施例中，单端口输入信号功率为各端口馈电功率之和。其中，该步骤104具体可以包括：
子步骤1041，根据同一个系统天线的馈电端口数量，建立新网络，定义端口总数为n-1，端口号依次为1、2、3、…、n-1。
子步骤1042，将每个端口激励信号的幅度和相位值表示为：
其中，1≤i≤n-1，ai表示端口的激励信号，|ai|表示端口激励信号幅度，θi表示端口激励信号相位。
子步骤1043，将n-1个端口等效为单端口网络；其中，等效后的单端口网络的激励总功率为：
子步骤1044，通过分配激励信号，实现多端口到单端口变换。
步骤105，根据单端口天线等效分析模型，计算相应的多端口天线激励幅度和相位值，并设置各端口激励条件；根据所述耦合分析结果，计算得到在系统天线输出端口的信号幅度，将幅度转化为特征阻抗下的功率值，计算单端口输入信号总功率和系统天线输出端口信号功率的差值，获得系统间隔离度。
在本实施例中，具体可以通过如下方式获得系统间隔离度：
子步骤1051，根据天线扫描方向和总增益，分别计算n-1个端口激励的|ai|值和θi值，共计算n-1个端口的激励情况。
子步骤1052，根据新参数矩阵[Sn,1 Sn,2 … Sn,n-1]和每个端口激励的|ai|值和θi值，计算得到激励下多端口网络n中的端口号n的信号幅度值bn。
子步骤1053，根据bn，计算得到归一化阻抗下的功率值
子步骤1054，对和分别取对数后做差，得到系统间隔离度Φ。
步骤106，根据计算获得的系统间隔离度，计算实际采用的载荷系统发射信号功率经隔离后在接收系统入口处功率和发射信号经隔离后在接收频段的噪声功率；根据计算得到的实际采用的载荷系统发射信号功率经隔离后在接收系统入口处功率和发射信号经隔离后在接收频段的噪声功率，进行小卫星通信载荷电磁兼容预测。
在本实施例中，可以根据计算得到的实际采用的载荷系统发射信号功率经隔离后在接收系统入口处功率和发射信号经隔离后在接收频段的噪声功率，评估接收系统入口处发射信号功率与接收系统输入1dB压缩点功率的大小、以及发射信号经隔离后在接收频段的噪声功率值与接收系统基底噪声功率值5％的大小；进而，根据评估结果，进行小卫星通信载荷电磁兼容预测。
具体的，该步骤106具体可以包括：
子步骤1061，确定载荷系统发射信号功率Pt，载荷系统发射信号功率Pt的大小为等效的单端口网络输入功率。
子步骤1062，计算得到Pt与Φ的差值Δ1，比较Δ1与接收系统输入1dB压缩功率值的大小。
子步骤1063，确定载荷系统发射信号功率在接收频段底噪Ptnoise，并计算得到Ptnoise与Φ的差值Δ2，比较Δ2与接收系统底噪5％的大小。
子步骤1064，根据Δ1与接收系统输入1dB压缩功率值的大小比较结果，以及，Δ2与接收系统底噪5％的大小比较结果，进行小卫星通信载荷电磁兼容预测。
在上述实施例的基础上，下面结合具体实例进行说明。
实例1
参照图2，示出了本发明实施例中一种多端口网络等效原理图。如图2，相控阵天线和测控天线馈电端均作为网络的端口，端口总数为n，数传相控阵天线端口号为1～(n-1)，测控天线端口号为n，用散射参数表征网络特性，包括输入反射系数、传输系数和输出反射系数。
定义该多端口微波网络散射参数如下：
其中，a1、a2、…、an为各个端口的归一化入射波，b1、b2、…、bn为各个端口的归一化反射波。
数传天线端口的ai和bi分别表示单元入射波和反射波，bn表示接收天线的接收信号。相控阵天线是一个p单元的相控阵天线，接收天线是单端口，两个天线的单元总数为n＝p+1，仿真总端口数为n，根据以上定义，可得发射天线的激励信号为a1、a2、…、ap，反射信号为b1、b2、…、bp，接收天线的接收信号为bn，采用数值分析方法获得n端口网络散射参数，可表示如下：
其中，1≤i，j≤n，Si,j表示端口网络散射参数、表示散射参数相位。
数传天线由p个端口可等效为1个端口，接收天线为1个端口，根据获得的n端口网络散射参数，提取等效后的单端口数传天线与接收天线之间的传输参数为：
S＝[Sn,1 Sn,2 … Sn,n-1]
数传天线端口入射激励信号表示如下：
对于相控阵天线，设置每个单元激励信号的幅度和相位值，即中的不同|ai|值和θi值，模拟实际波束合成和角度扫描的不同状态。
数传天线入射激励信号ai，此时接收天线的接收信号bn为：
当相控阵各单元激励幅度相同时，
通过输入不同的θi求和后得到bn的值，计算得到接收信号功率，等效后的单端口模型输入信号功率两者计算比值可得到扫描动态下的发射系统与接收系统隔离度，该值取对数后隔离度单位是dB。
实例2
根据指标要求建立天线电磁场分析模型，加入卫星平台、天线布局约束条件，设置边界条件，建立多端口网络。
计算多端口网络散射参数，得到数传发射频率ft下的散射参数。
提取ft时处的前(n-1)个散射参数中的传输参数，并将同一系统的多端口网络等效成单端口网络。
根据等效单端口总功率Pt(ft)，设置ai不同的激励幅度相位值，获得在数传发射频率ft下的动态扫描下的接收功率Bn(ft)，单位为dBm。
等效单端口输入功率Pt(ft)是数传系统发射功率，单位为dBm。
由动态扫描下的Bn(ft)，计算得到发射频段ft系统隔离度I(ft)如下：
I(ft)＝Pt(ft)-Bn(ft)
找到最小值Imin(ft)，单位为dB；Imin(ft)是数传信号动态扫描下隔离度下限。
Prs为接收系统输入1dB压缩点功率值，单位为dBm。
分析数传信号作为接收系统带外干扰功率对接收系统影响，此时有：
IM(ft)＝Pt(ft)-Imin(ft)-Prs
当IM(ft)＜0dB时，接收通道工作在线性工作状态，不会存在数传信号过高使得接收机饱和。IM(ft)表示系统余量。
计算多端口网络模型散射参数，提取测控接收频率fr时散射参数。
将多端口网络等效成单端口网络，提取fr处的散射参数中的传输参数。
单端口总功率P(fr)，设置ai不同的激励幅度相位值，获得在测控接收频率fr下的动态扫描下的接收功率Bn(fr)，单位dBm。
动态扫描下的Bn(fr)，计算得到接收频段fr系统隔离度I(fr)如下：
I(fr)＝P(fr)-Bn(fr)
比较I(fr)和Imin(ft)，取其中的小者，单位为dB。
Ptn(fr)为数传信号在接收频段的杂散信号，单位为dBm。
为接收系统灵敏度，单位为dB。
分析数传信号杂散信号对接收系统灵敏度影响，此时有：
当IM(fr)<-3dB时，信号杂散谱落在接收系统频带内的干扰功率不会影响接收机灵敏度，系统可正常工作。IM(fr)表示系统干扰程度。
另，Ptnoise(fr)为数传信号在接收频段的底噪信号，单位为dBm/Hz；Prnoise(fr)为接收系统底噪，此时有：
IMnoise(fr)＝Ptnoise(fr)-MIN[I(fr),Imin(ft)]-Ptnoise(fr)
IMnoise(fr)为数传信号基底噪声对接收系统信噪比的影响，当IMnoise(fr)<-10dB时，数传信号基底噪声不会抬高接收系统基底噪声从而影响接收信噪比。
综上所述，本发明所述的小卫星通信载荷电磁兼容预测方法可快速计算多载荷系统间天线动态扫描情况下的系统隔离度，计算准确高效，在设计初期获得载荷系统间隔离度，利用隔离度指标对小卫星通信载荷进行电磁兼容预测分析，进而合理分配各系统指标，成为缩短卫星研制周期，提高系统工作可靠性，节省人力、物力的有效手段，应用于小卫星多种通信载荷系统电磁兼容预测和评估分析。
本说明中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (9)

1.一种小卫星通信载荷电磁兼容预测方法，其特征在于，包括：
根据载荷系统天线的电气指标和天线在整星的安装条件，确定边界条件，建立天线电磁场分析模型；
将载荷系统天线、天线安装平台、辐射空间等效为一个多端口网络，各系统天线的馈电口均作为网络端口；
根据建立的多端口网络、天线电磁场分析模型和确定的边界条件，采用电磁场数值分析的有限元法，获得多端口网络散射参数矩阵，并提取相关端口的散射参数，得到多载荷系统间的耦合分析结果；
根据应用的载荷系统天线馈电端口数量，将分路后多端口馈电等效为单端口馈电，建立多端口微波网络到单端口变换的单端口天线等效分析模型；其中，单端口输入信号功率为各端口馈电功率之和；
根据单端口天线等效分析模型，计算相应的多端口天线激励幅度和相位值，并设置各端口激励条件；根据所述耦合分析结果，计算得到在系统天线输出端口的信号幅度，将幅度转化为特征阻抗下的功率值，计算单端口输入信号总功率和系统天线输出端口信号功率的差值，获得系统间隔离度；
根据计算获得的系统间隔离度，计算实际采用的载荷系统发射信号功率经隔离后在接收系统入口处功率和发射信号经隔离后在接收频段的噪声功率；根据计算得到的实际采用的载荷系统发射信号功率经隔离后在接收系统入口处功率和发射信号经隔离后在接收频段的噪声功率，进行小卫星通信载荷电磁兼容预测。
2.根据权利要求1所述的小卫星通信载荷电磁兼容预测方法，其特征在于，所述根据计算得到的实际采用的载荷系统发射信号功率经隔离后在接收系统入口处功率和发射信号经隔离后在接收频段的噪声功率，进行小卫星通信载荷电磁兼容预测，包括：
根据计算得到的实际采用的载荷系统发射信号功率经隔离后在接收系统入口处功率和发射信号经隔离后在接收频段的噪声功率，评估接收系统入口处发射信号功率与接收系统输入1dB压缩点功率的大小、以及发射信号经隔离后在接收频段的噪声功率值与接收系统基底噪声功率值5％的大小；
根据评估结果，进行小卫星通信载荷电磁兼容预测。
3.根据权利要求1所述的小卫星通信载荷电磁兼容预测方法，其特征在于，所述根据载荷系统天线的电气指标和天线在整星的安装条件，确定边界条件，建立天线电磁场分析模型，包括：
根据载荷系统天线的电气指标，确定天线实现形式、尺寸及端口数量；
根据天线尺寸及端口数量，建立天线物理模型；
根据天线在整星的安装条件和所述天线物理模型，确定边界条件，建立天线电磁场分析模型。
4.根据权利要求1所述的小卫星通信载荷电磁兼容预测方法，其特征在于，所述将载荷系统天线、天线安装平台、辐射空间等效为一个多端口网络，各系统天线的馈电口均作为网络端口，包括：
将载荷系统天线的所有馈电口均作为网络端口；
将天线在天线安装平台上的安装位置、辐射空间的大小和天线电磁场分析模型作为输入条件，建立多端口网络模型，作为等效的网络端口。
5.根据权利要求4所述的小卫星通信载荷电磁兼容预测方法，其特征在于，所述根据建立的多端口网络、天线电磁场分析模型和确定的边界条件，采用电磁场数值分析的有限元法，获得多端口网络散射参数矩阵，并提取相关端口的散射参数，得到多载荷系统间的耦合分析结果，包括：
令多端口网络总端口数为n，定义输出端口号为n、输入端口号为1、2、3、…、n-1；
根据建立的建立多端口网络模型，采用电磁场数值分析，得到多端口网络散射参数矩阵：
从所述多端口网络散射参数矩阵中提取对应的端口的散射参数，得到新参数矩阵：
[Sn,1 Sn,2 … Sn,n-1]。
6.根据权利要求5所述的小卫星通信载荷电磁兼容预测方法，其特征在于，所述根据应用的载荷系统天线馈电端口数量，将分路后多端口馈电等效为单端口馈电，建立多端口微波网络到单端口变换的单端口天线等效分析模型，包括：
根据同一个系统天线的馈电端口数量，建立新网络，定义端口总数为n-1，端口号依次为1、2、3、…、n-1；
将每个端口激励信号的幅度和相位值表示为：
其中，1≤i≤n-1；
将n-1个端口等效为单端口网络；其中，等效后的单端口网络的激励总功率为：
通过分配激励信号，实现多端口到单端口变换。
7.根据权利要求6所述的小卫星通信载荷电磁兼容预测方法，其特征在于，所述根据单端口天线等效分析模型，计算相应的多端口天线激励幅度和相位值，并设置各端口激励条件；根据所述耦合分析结果，计算得到在系统天线输出端口的信号幅度，将幅度转化为特征阻抗下的功率值，计算单端口输入信号总功率和系统天线输出端口信号功率的差值，获得系统间隔离度，包括：
根据天线扫描方向和总增益，分别计算n-1个端口激励的|ai|值和θi值，共计算n-1个端口的激励情况；
根据新参数矩阵[Sn,1 Sn,2 … Sn,n-1]和每个端口激励的|ai|值和θi值，计算得到激励下多端口网络n中的端口号n的信号幅度值bn；
根据bn，计算得到归一化阻抗下的功率值
对和分别取对数后做差，得到系统间隔离度Φ。
8.根据权利要求7所述的小卫星通信载荷电磁兼容预测方法，其特征在于，所述根据计算获得的系统间隔离度，计算实际采用的载荷系统发射信号功率经隔离后在接收系统入口处功率和发射信号经隔离后在接收频段的噪声功率；根据计算得到的实际采用的载荷系统发射信号功率经隔离后在接收系统入口处功率和发射信号经隔离后在接收频段的噪声功率，进行小卫星通信载荷电磁兼容预测，包括：
确定载荷系统发射信号功率Pt，载荷系统发射信号功率Pt的大小为等效的单端口网络输入功率；
计算得到Pt与Φ的差值Δ1，比较Δ1与接收系统输入1dB压缩功率值的大小；
确定载荷系统发射信号功率在接收频段底噪Ptnoise，并计算得到Ptnoise与Φ的差值Δ2，比较Δ2与接收系统底噪5％的大小；
根据Δ1与接收系统输入1dB压缩功率值的大小比较结果，以及，Δ2与接收系统底噪5％的大小比较结果，进行小卫星通信载荷电磁兼容预测。
9.根据权利要求1所述的小卫星通信载荷电磁兼容预测方法，其特征在于，电气指标，包括：天线的工作频段、极化方式和方向图增益要求。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112394245A (zh) * 2020-09-29 2021-02-23 北京空间飞行器总体设计部 带大尺寸多波位sar天线卫星系统电磁兼容性分析方法
CN113392522A (zh) * 2021-06-11 2021-09-14 中国科学院空天信息创新研究院 一种面向航空遥感平台多天线系统的电磁兼容评估方法
CN116979278A (zh) * 2023-09-22 2023-10-31 武汉大学 星载低频电小宽带三轴矢量阵及信号方向和极化估计方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008033514A2 (en) * 2006-09-15 2008-03-20 Itron, Inc. Metering rf lan protocol and cell/node utilization and management
CN101344564A (zh) * 2008-08-14 2009-01-14 西安电子科技大学 基于机电热三场耦合的有源相控阵天线电性能预测方法
CN101436221A (zh) * 2008-12-02 2009-05-20 北京航空航天大学 一种飞机整机电磁兼容数字化模型系统
CN103455680A (zh) * 2013-07-01 2013-12-18 陕西海泰电子有限责任公司 系统内电磁兼容性预测分析系统及分析方法
CN103647590A (zh) * 2013-11-21 2014-03-19 航天恒星科技有限公司 一种相控阵天线收发隔离度的确定方法
CN103973624A (zh) * 2014-04-28 2014-08-06 北京遥测技术研究所 一种星用Ka频段基于单脉冲0/π调制的接收通道
CN105514979A (zh) * 2015-11-30 2016-04-20 上海卫星工程研究所 高电磁兼容性能的卫星配电系统
CN105633567A (zh) * 2014-12-26 2016-06-01 刘良骥 一种高增益窄波束天线
CN108959777A (zh) * 2018-07-05 2018-12-07 中国舰船研究设计中心 一种阵列天线近场电磁兼容精确预报方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008033514A2 (en) * 2006-09-15 2008-03-20 Itron, Inc. Metering rf lan protocol and cell/node utilization and management
CN101344564A (zh) * 2008-08-14 2009-01-14 西安电子科技大学 基于机电热三场耦合的有源相控阵天线电性能预测方法
CN101436221A (zh) * 2008-12-02 2009-05-20 北京航空航天大学 一种飞机整机电磁兼容数字化模型系统
CN103455680A (zh) * 2013-07-01 2013-12-18 陕西海泰电子有限责任公司 系统内电磁兼容性预测分析系统及分析方法
CN103647590A (zh) * 2013-11-21 2014-03-19 航天恒星科技有限公司 一种相控阵天线收发隔离度的确定方法
CN103973624A (zh) * 2014-04-28 2014-08-06 北京遥测技术研究所 一种星用Ka频段基于单脉冲0/π调制的接收通道
CN105633567A (zh) * 2014-12-26 2016-06-01 刘良骥 一种高增益窄波束天线
CN105514979A (zh) * 2015-11-30 2016-04-20 上海卫星工程研究所 高电磁兼容性能的卫星配电系统
CN108959777A (zh) * 2018-07-05 2018-12-07 中国舰船研究设计中心 一种阵列天线近场电磁兼容精确预报方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张金祥，等: "小卫星总体电路电磁兼容性设计", 《哈尔滨工业大学学报》 *
郑戈，等: "同频同向卫星网络间的干扰分析", 《遥测遥控》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112394245A (zh) * 2020-09-29 2021-02-23 北京空间飞行器总体设计部 带大尺寸多波位sar天线卫星系统电磁兼容性分析方法
CN112394245B (zh) * 2020-09-29 2023-08-15 北京空间飞行器总体设计部 带大尺寸多波位sar天线卫星系统电磁兼容性分析方法
CN113392522A (zh) * 2021-06-11 2021-09-14 中国科学院空天信息创新研究院 一种面向航空遥感平台多天线系统的电磁兼容评估方法
CN113392522B (zh) * 2021-06-11 2022-06-24 中国科学院空天信息创新研究院 一种面向航空遥感平台多天线系统的电磁兼容评估方法
CN116979278A (zh) * 2023-09-22 2023-10-31 武汉大学 星载低频电小宽带三轴矢量阵及信号方向和极化估计方法
CN116979278B (zh) * 2023-09-22 2023-12-19 武汉大学 星载低频电小宽带三轴矢量阵及信号方向和极化估计方法

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