CN109613342B - 一种运载火箭电磁辐射发射分布式测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种运载火箭电磁辐射发射分布式测量方法，通过在运载火箭仪器舱内、外布置测点，采用分布式测量手段在单次模飞流程中同时获取运载火箭模飞流程中仪器舱内外的电磁辐射发射特征数据，大大的减少了模飞流程次数，从而降低了测量风险，提高了测量精度。同时本发明方法可以利用实时频谱捕获及存储技术获取运载火箭模飞流程中的辐射发射，为航天器电磁兼容性评估提供技术支撑。
Description
技术领域
本发明涉及一种运载火箭电磁辐射发射分布式测量方法，属于电磁兼容测试技术领域。
背景技术
随着运载火箭电气化程度的提高，各系统电气设备安装在有限的空间内，导致运载火箭舱内电磁环境更加恶劣。产品集成度的增大，在有限的空间内收发天线密集，使运载火箭所面临的电磁环境日趋复杂，因此，必须确认运载火箭内部电气设备及其电缆的电场发射是否满足规定限值，从而为运载火箭的成功飞行提供保障。
传统的测量方法有两种：
(1)通过对运载火箭内部各单机分别测量其辐射发射来评估整个运载火箭的辐射发射。该方法其优点在于试验方法成熟，操作性强；而缺点也十分明显，不能准确获得运载火箭内所有电气设备同时工作时的辐射发射。
(2)在运载火箭总装状态下，选取某个测点位置，执行模飞流程并进行辐射发射测量，该测点完成后，变动测点位置，再执行模飞流程进行测量。该方法优点在于能获得运载火箭所有电气设备在模飞流程过程中的辐射发射数据；缺点在于不能获得仪器舱内部的电场辐射，另外该方法需执行多个模飞流程，耗时较多，多次测量产生的不确定因素较多，对测量结果的精度影响较大。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种运载火箭电磁辐射发射分布式测量方法，执行一个模飞流程即可准确获得运载火箭内所有电气设备同时工作时仪器舱内外的辐射发射数据。
本发明的技术解决方案是：
一种运载火箭电磁辐射发射分布式测量方法，包括如下步骤：
(1)运载火箭仪器舱所有电气设备完成总装后，在屏蔽暗室采用非金属支架水平支撑运载火箭仪器舱，将仪器舱布置在屏蔽暗室转台上；
(2)根据测量需求确定仪器舱内和仪器舱外的测点位置；
(3)将测点与电磁辐射发射分布式测量系统连接；
(4)根据运载火箭模飞流程中各个测点的信号特性，确定电磁辐射发射分布式测量系统的参数配置；所述信号特性包括信号产生结束时刻、频谱范围、功率、带宽和谐波；
(5)运载火箭执行模飞流程，在流程开始时给电磁辐射发射分布式测量系统提供触发信号，电磁辐射发射分布式测量系统开展测量工作并记录数据；
(6)模飞流程结束时给电磁辐射发射分布式测量系统提供停止信号，停止电磁辐射发射测量。
电磁辐射发射分布式测量系统包括仪器舱内测量系统和仪器舱外测量系统。
仪器舱内测量系统包括非金属电场探头、光纤、场强监视仪、多通道接口和计算机，其中非金属电场探头布置在仪器舱内的测点位置，每个非金属电场探头通过光纤与场强监视仪连接，多个场强监视仪均通过多通道接口与计算机连接。
仪器舱外测量系统包括接收天线、射频线缆、接收机或实时频谱仪、射频开关、LAN和计算机；接收天线布置在仪器舱外的测点位置，每个接收天线通过射频线缆经射频开关与接收机或频谱仪连接，接收机或频谱仪通过LAN与计算机连接。
当仪器舱外测点信号较弱时，仪器舱外测量系统还包括低噪声放大器，用于将接收天线接收的射频信号放大后，通过射频开关输出给接收机或频谱仪。
当仪器舱外测点信号较强时，仪器舱外测量系统还包括衰减器，用于将接收天线接收的射频信号衰减后，通过射频开关输出给接收机或频谱仪。
所述仪器舱外测量系统和仪器舱内测量系统中得计算机为同一台计算机，当计算机接收到触发信号时，电磁辐射发射分布式测量系统开展测量工作并记录数据，当计算机接收到停止信号时，电磁辐射发射分布式测量系统停止电磁辐射发射测量。
电磁辐射发射分布式测量系统的参数配置如下：
(S1)根据每个测点的信号特性，在计算机中为每个测点设置通道参数，其中仪器舱内测点的通道参数包括测量频段、频率步进、探头量程和修正系数，仪器舱外测点的通道参数包括测量频段、分辨率带宽、检波方式、中频带宽、参考电平、内部衰减、路径系数；
(S2)根据每个测点信号的产生结束时刻，在计算机中设置每个通道的测量起止时间。
所述路径系数包括射频线缆的插损和射频开关的插损，当仪器舱外测量系统包括衰减器或低噪声放大器时，所述路径系数还包括衰减器的衰减系数或低噪声放大器的放大系数。
在步骤(6)完成后，计算机对电磁辐射发射数据进行预分析，根据电磁辐射发射信号的幅值、带宽和谐波判断是否需要对电磁辐射发射测量参数配置进行调整，如果需要调整，则调整后重复运载火箭模飞流程，开展电磁辐射发射测量，并进行数据分析，直到得到电磁辐射发射数据满足要求。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明提出了一种运载火箭电磁辐射发射分布式测量方法，能够在单次模飞流程中同时获取运载火箭仪器舱内外多个测点位置的电磁辐射发射分布特征数据，大大的减少了模飞流程次数，从而降低了测量风险，提高了测量精度。
(2)本发明仪器舱外测量系统选用接收机或实时频谱仪，当选用实时频谱仪时，仪器舱外测量系统能够通过实时频谱捕获及存储技术，获取电磁信号随时间的变化情况，将测量数据与模飞流程的时序匹配，能够准确的对运载火箭飞行过程中的辐射发射进行精准分析，对提高飞行可靠性提供技术支撑。
(3)当仪器舱外测点信号较弱时，仪器舱外测量系统通过低噪声放大器对信号进行放大，以提高测量精度。
(4)当仪器舱外测点信号较强时，仪器舱外测量系统通过衰减器对射频信号进行衰减，以保护接收机不被损坏。
附图说明
图1为本发明流程图；
图2为电磁辐射发射分布式测量系统示意图。
具体实施方式
本发明提出一种运载火箭电磁辐射发射分布式测量方法，通过在运载火箭仪器舱内、外布置测点，采用分布式测量手段获取运载火箭模飞流程中的电磁辐射发射特征数据，同时可以利用实时频谱捕获及存储技术获取运载火箭模飞流程中的辐射发射，为航天器电磁兼容性评估提供技术支撑。
如图1所示，本发明的流程如下：
(1)运载火箭仪器舱所有电气设备完成总装后，采用非金属支架支撑，布置在大型屏蔽暗室转台上方。
(2)根据测量需求确定仪器舱内和仪器舱外的测点位置。
(3)将测点与电磁辐射发射分布式测量系统连接。
如图2所示，电磁辐射发射分布式测量系统包括仪器舱内测量系统和仪器舱外测量系统。
为降低测量系统对电磁场分布的影响，仪器舱内测量系统采用非金属电场探头，经光纤传输至计算机的方式进行测量。具体地，仪器舱内测量系统包括非金属电场探头、光纤、场强监视仪、多通道接口和计算机，其中非金属电场探头布置在仪器舱内的测点位置，每个非金属电场探头通过光纤与场强监视仪连接，多个场强监视仪均通过多通道接口与计算机连接。
仪器舱外测量系统，为提高测量精度，采用单个或多个接收天线组合，经射频线缆传输至暗室内部接收机或实时频谱仪，接收机通过LAN转光纤传输至控制计算机的方式进行测量。具体地，仪器舱外测量系统包括接收天线、射频线缆、接收机或实时频谱仪、射频开关、LAN和计算机；接收天线布置在仪器舱外的测点位置，每个接收天线通过射频线缆经射频开关与接收机或频谱仪连接，接收机或频谱仪通过LAN与计算机连接。
当仪器舱外测点信号较弱时，仪器舱外测量系统还包括低噪声放大器，用于将接收天线接收的射频信号放大后，通过射频开关输出给接收机或频谱仪，提高测量精度。
当仪器舱外测点信号较强时，仪器舱外测量系统还包括衰减器，用于将接收天线接收的射频信号衰减后，通过射频开关输出给接收机或频谱仪，以保护接收机不被损坏。
(4)根据运载火箭模飞流程中各个测点的信号特性，确定电磁辐射发射分布式测量系统的参数配置；所述信号特性包括信号产生结束时刻、频谱范围、功率、带宽和谐波。
电磁辐射发射分布式测量系统的参数配置如下：
(S1)根据每个测点的信号特性，在计算机中为每个测点设置通道参数，其中仪器舱内测点的通道参数包括测量频段、频率步进、探头量程和修正系数，仪器舱外测点的通道参数包括测量频段、分辨率带宽、检波方式、中频带宽、参考电平、内部衰减、路径系数(射频线缆的插损、射频开关的插损、衰减器的衰减系数或低噪声放大器的放大系数)；
(S2)根据每个测点信号的产生结束时刻，在计算机中设置每个通道的测量起止时间。
(5)运载火箭执行模飞流程，在流程开始时给电磁辐射发射分布式测量系统提供触发信号，电磁辐射发射分布式测量系统开展测量工作并记录数据。
(6)模飞流程结束时给电磁辐射发射分布式测量系统提供停止信号，停止电磁辐射发射测量。
(7)计算机对电磁辐射发射数据进行预分析，根据电磁辐射发射数据的幅值、带宽和谐波判断是否需要对电磁辐射发射测量参数配置进行调整，如果需要调整，则调整后重复运载火箭模飞流程，开展电磁辐射发射测量，并进行数据分析，直到得到的电磁辐射发射数据满足要求。
本发明提出了一种运载火箭电磁辐射发射分布式测量方法，能够在单次模飞流程中同时获取运载火箭多个测点位置的电磁辐射发射分布特征数据，大大的减少了模飞流程次数，从而降低了测量风险，提高了测量精度。该测量方法采用实时频谱捕获及存储技术，可以获取电磁信号随时间的变化情况，将测量数据与模飞流程的时序匹配，能够准确的对运载火箭飞行过程中的辐射发射进行精准分析，对提高飞行可靠性提供技术支撑。
本发明未进行详细描述部分属于本领域技术人员公知常识。
Claims (10)
1.一种运载火箭电磁辐射发射分布式测量方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）运载火箭仪器舱所有电气设备完成总装后，在屏蔽暗室采用非金属支架水平支撑运载火箭仪器舱，将仪器舱布置在屏蔽暗室转台上；
（2）根据测量需求确定仪器舱内和仪器舱外的测点位置；
（3）将测点与电磁辐射发射分布式测量系统连接；
（4）根据运载火箭模飞流程中各个测点的信号特性，确定电磁辐射发射分布式测量系统的参数配置；所述信号特性包括信号产生结束时刻、频谱范围、功率、带宽和谐波；
（5）运载火箭执行模飞流程，在流程开始时给电磁辐射发射分布式测量系统提供触发信号，电磁辐射发射分布式测量系统开展测量工作并记录数据；
（6）模飞流程结束时给电磁辐射发射分布式测量系统提供停止信号，停止电磁辐射发射测量。
2.根据权利要求1所述的一种运载火箭电磁辐射发射分布式测量方法，其特征在于：电磁辐射发射分布式测量系统包括仪器舱内测量系统和仪器舱外测量系统。
3.根据权利要求2所述的一种运载火箭电磁辐射发射分布式测量方法，其特征在于：仪器舱内测量系统包括非金属电场探头、光纤、场强监视仪、多通道接口和计算机，其中非金属电场探头布置在仪器舱内的测点位置，每个非金属电场探头通过光纤与场强监视仪连接，多个场强监视仪均通过多通道接口与计算机连接。
4.根据权利要求3所述的一种运载火箭电磁辐射发射分布式测量方法，其特征在于：仪器舱外测量系统包括接收天线、射频线缆、接收机或实时频谱仪、射频开关、LAN和计算机；接收天线布置在仪器舱外的测点位置，每个接收天线通过射频线缆经射频开关与接收机或频谱仪连接，接收机或频谱仪通过LAN与计算机连接。
5.根据权利要求4所述的一种运载火箭电磁辐射发射分布式测量方法，其特征在于：当仪器舱外测点信号较弱时，仪器舱外测量系统还包括低噪声放大器，用于将接收天线接收的射频信号放大后，通过射频开关输出给接收机或频谱仪。
6.根据权利要求4所述的一种运载火箭电磁辐射发射分布式测量方法，其特征在于：当仪器舱外测点信号较强时，仪器舱外测量系统还包括衰减器，用于将接收天线接收的射频信号衰减后，通过射频开关输出给接收机或频谱仪。
7.根据权利要求4或5或6所述的一种运载火箭电磁辐射发射分布式测量方法，其特征在于：所述仪器舱外测量系统和仪器舱内测量系统中得计算机为同一台计算机，当计算机接收到触发信号时，电磁辐射发射分布式测量系统开展测量工作并记录数据，当计算机接收到停止信号时，电磁辐射发射分布式测量系统停止电磁辐射发射的测量。
8.根据权利要求7所述的一种运载火箭电磁辐射发射分布式测量方法，其特征在于：
电磁辐射发射分布式测量系统的参数配置如下：
（S1）根据每个测点的信号特性，在计算机中为每个测点设置通道参数，其中仪器舱内测点的通道参数包括测量频段、频率步进、探头量程和修正系数，仪器舱外测点的通道参数包括测量频段、分辨率带宽、检波方式、中频带宽、参考电平、内部衰减、路径系数；
（S2）根据每个测点信号的产生结束时刻，在计算机中设置每个通道的测量起止时间。
9.根据权利要求8所述的一种运载火箭电磁辐射发射分布式测量方法，其特征在于：所述路径系数包括射频线缆的插损和射频开关的插损，当仪器舱外测量系统包括衰减器或低噪声放大器时，所述路径系数还包括衰减器的衰减系数或低噪声放大器的放大系数。
10.根据权利要求9所述的一种运载火箭电磁辐射发射分布式测量方法，其特征在于：在步骤（6）完成后，计算机对电磁辐射发射数据进行预分析，根据电磁辐射发射信号的幅值、带宽和谐波判断是否需要对电磁辐射发射测量参数配置进行调整，如果需要调整，则调整后重复运载火箭模飞流程，开展电磁辐射发射测量，并进行数据分析，直到得到电磁辐射发射数据满足要求。
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