CN110954770A - 一种防护模块强电磁脉冲综合防护性能自动化测试系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防护模块强电磁脉冲综合防护性能自动化测试系统与方法，所述系统包括：强电磁脉冲综合发生系统、自动化程控系统、防护模块功能监测系统和数据采集系统；所述强电磁脉冲综合发生系统用于提供激励；所述自动化程控系统用于控制各分系统的运行；所述防护模块功能监测系统用于监测防护模块的功能状态；所述数据采集系统用于数据的采集、存储与后处理，实现对强电磁脉冲综合发生系统发射激励的监测和残余信号的检测，最终获得防护模块对强电磁脉冲的防护性能指标参数。本发明克服了目前测试平台功能单一，测试指标不全的问题，实现使用一个测试系统即可获得防护模块综合防护性能参数指标的目的。

Description

一种防护模块强电磁脉冲综合防护性能自动化测试系统与 方法

技术领域

本发明涉及防护模块强电磁脉冲防护性能测试技术领域，尤其是一种防护模块强电磁脉冲综合防护性能自动化测试系统与方法。

背景技术

现今，随着电子信息技术在军事、民用领域的广泛应用，各种电磁辐射体如雷达、通信系统、导航设备使用数量成倍增加，使电磁环境复杂多变的特征在空间中表现得愈发突出和激烈；特别地，以高空核爆辐射的核电磁脉冲、大功率干扰机发射的高强度辐射环境以及高功率微波发射机产生的高功率微波为代表的强电磁脉冲，其发射功率可达吉瓦级甚至更高，从而导致空间电磁环境的强度越来越大，对各类电子系统的生存能力构成了极大威胁。与此同时，电子系统的信息化、智能化程度快速提升，集成度显著提高，致使其电磁敏感性降低，更容易受到外界电磁辐射干扰而出现不同程度的电磁环境效应，影响其效能发挥，甚至对其生存能力提出严峻考验。为保证电子系统在强电磁脉冲环境下能够正常工作，近年来各类电磁防护手段被逐步开发出来；其中，在电磁能量传播路径上使用各种防护模块进行电磁防护是一种重要的方法。

就防护模块实际应用而言，为确保电子系统在复杂电磁环境下的生存能力，防护模块需对多种电磁环境，特别是强电磁环境，具备防护能力。近年来，设计并研制出对多种强电磁脉冲具有综合防护能力的防护模块也逐渐成为电磁防护技术领域一种新的发展趋势。准确表征、测试防护模块对不同强电磁环境的防护性能，对其实际应用具有重要意义；然而，根据公开的文献资料，已有的器件防护性能测试平台仅能针对某特定电磁环境开展防护性能测试，难以满足多种电磁环境防护性能测试要求，更是难以实现防护模块强电磁脉冲综合防护性能测试。要实现防护模块多种强电磁脉冲防护性能测试，需要在多个地方进行测试，涉及多次拆装、转场，此过程会造成大量人力物力浪费，不仅测试效率低下，还可能会造成测试器件损坏。此外，已有的测试平台未集成有防护模块性能指标监测手段，难以实现器件状态的实时监测，也存在自动化程度低，易引入因人工操作带来的测试误差问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种防护模块强电磁脉冲综合防护性能自动化测试系统与方法，解决目前单一测试平台无法满足防护模块对多种强电磁脉冲防护性能的测试需求问题，同时提升测试效率，避免人为操作引入的测试误差；此外，该系统还集成有防护模块功能监测系统，可对防护模块功能参数进行监测，实现对防护模块在强电磁脉冲防护性能测试前后功能状态的快速诊断。

本发明提供的一种防护模块强电磁脉冲综合防护性能自动化测试系统，包括：强电磁脉冲综合发生系统、自动化程控系统、防护模块功能监测系统和数据采集系统；所述强电磁脉冲综合发生系统包括核电磁脉冲源、HIRF传导模拟源、HIRF辐射模拟源和高功率微波源；所述自动化程控系统包括上位机、测试主机以及一级程控微波开关、二级程控微波开关和三级程控微波开关；所述防护模块功能监测系统包括矢量网络分析仪和数据判断模块；所述数据采集系统包括虚拟示波器、数据采集卡、存储卡、前级电流探头、后级电流探头、前级定向耦合器和后级定向耦合器；其中，上位机和测试主机发生通信，测试主机和核电磁脉冲源、HIRF传导模拟源、HIRF辐射模拟源、高功率微波源、一级程控微波开关、二级程控微波开关、三级程控微波开关、矢量网络分析仪、前级电流探头、后级电流探头、前级定向耦合器、后级定向耦合器之间发生通信；

所述强电磁脉冲综合发生系统用于为防护模块提供激励；

所述自动化程控系统用于控制强电磁脉冲综合发生系统、防护模块功能监测系统和数据采集系统的运行以及不同测试通道的切换和导通；

所述防护模块功能监测系统用于监测防护模块的功能状态，当数据判断模块检测到防护模块的功能状态的变化超出预设范围时，发出警告并停止检测；

所述数据采集系统用于数据的采集、存储与后处理，实现对强电磁脉冲综合发生系统发射激励的监测和残余信号的检测，最终获得防护模块对强电磁脉冲的防护性能指标参数。

进一步，所述测试通道包括低频测试通道和高频测试通道；

所述低频测试通道为：核电磁脉冲源和HIRF传导模拟源依次连接一级程控微波开关、前级电流探头、二级程控微波开关、防护模块、三级程控微波开关、后级电流探头和假负载后接地；

所述高频测试通道为：HIRF辐射模拟源和高功率微波源依次连接一级程控微波开关、前级定向耦合器、二级程控微波开关、防护模块、三级程控微波开关、后级定向耦合器和吸收负载。

进一步，所述强电磁脉冲综合发生系统还包括天线；所述天线包括HIRF发射天线、高功率微波发射天线、HIRF接收天线和高功率微波接收天线；所述HIRF辐射模拟源和高功率微波源采用“发射-接收-注入”的方式产生激励；所述HIRF发射天线连接HIRF辐射模拟源，所述HIRF接收天线对准HIRF发射天线放置，用于获取激励；所述高功率微波发射天线连接高功率微波源，所述高功率微波接收天线对准高功率微波发射天线放置，用于获取激励。

进一步，所述天线放置在微波暗室中，所述微波暗室上设置有1#微波暗室转接孔、2#微波暗室转接孔和3#微波暗室转接孔；其中，所述HIRF接收天线和高功率微波接收天线穿过1#微波暗室转接孔连接一级程控微波开关；所述HIRF发射天线穿过2#微波暗室转接孔连接HIRF辐射模拟源；所述高功率微波发射天线穿过3#微波暗室转接孔连接高功率微波源。

进一步，所述一级程控微波开关为双刀六掷开关；其中，所述一级程控微波开关的①号引脚和②号引脚分别用于高频测试通道和低频测试通道的连接，同时所述一级程控微波开关通过将①号引脚连接③号引脚以及②号引脚连接⑧号引脚的方式设置为高频测试通道和低频测试通道的开路状态；所述HIRF接收天线和一级程控微波开关的④号引脚连接；所述高功率微波接收天线和一级程控微波开关的⑤号引脚连接；所述HIRF传导模拟源和一级程控微波开关的⑥号引脚连接；所述核电磁脉冲源和一级程控微波开关的⑦号引脚连接。

进一步，所述二级程控微波开关和三级程控微波开关均为单刀四掷开关；所述二级程控微波开关和三级程控微波开关均通过将①号引脚连接②号引脚的方式设置为低频测试通道和高频测试通道的开路状态；

所述低频测试通道的连接关系为：所述一级程控微波开关的②号引脚与二级程控微波开关的⑤号引脚采用第一高压线缆连接，并在第一高压线缆上接入前级电流探头，二级程控微波开关的①号引脚经防护模块连接三级程控微波开关的①号引脚，三级程控微波开关的⑤号引脚与假负载采用第二高压线缆连接后接地，并在第二高压线缆上接入后级电流探头；

所述高频测试通道的连接关系为：所述一级程控微波开关的①号引脚经前级定向耦合器与二级程控微波开关的④号引脚连接，二级程控微波开关的①号引脚经防护模块连接三级程控微波开关的①号引脚，三级程控微波开关的④号引脚经后级定向耦合器与吸收负载连接。

进一步，所述测试通道还包括传输特性测试通道；所述传输特性测试通道为：依次连接的矢量网络分析仪的信号发射端、二级程控微波开关、防护模块、三级程控微波开关和矢量网络分析仪的信号接收端；其中，矢量网络分析仪的信号发射端连接二级程控微波开关的③号引脚，矢量网络分析仪的信号接收端连接三级程控微波开关的③号引脚。

进一步，前级电流探头与测试主机之间接入前级电流探头衰减器；后级电流探头与测试主机之间接入后级电流探头衰减器；前级定向耦合器与测试主机之间接入前级定向耦合器衰减器；后级定向耦合器与测试主机之间接入后级定向耦合器衰减器。

本发明还提供一种防护模块强电磁脉冲综合防护性能自动化测试方法，包括如下步骤：

步骤一，完成测试准备工作：确定所需进行试验的强电磁脉冲源，预设定所述防护模块传输特性变化的最大允许范围，将该预设值输入数据判断模块，并安装防护模块；

步骤二，通过上位机切换测试通道，进行防护模块的传输特性测试，获得防护模块传输特性的初始数据；

步骤三，通过上位机切换测试通道，使用低频测试通道或高频测试通道进行防护模块对强电磁脉冲的防护性能测试，获得本次使用低频测试通道或高频测试通道测试防护模块对强电磁脉冲源的防护性能指标参数；

步骤四，通过上位机切换测试通道，对防护模块的功能状态进行检测，以确定获得的本次使用低频测试通道或高频测试通道测试防护模块对强电磁脉冲的防护性能指标参数的有效性；

步骤五，通过上位机改变强电磁脉冲源的输出，重复步骤三、四，直至完成使用低频测试通道或高频测试通道进行防护模块对强电磁脉冲的防护性能测试。

进一步，测试主机中的数据采集卡的响应时间小于激励信号上升沿时间，采样带宽大于激励信号带宽。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明的系统具有防护模块强电磁脉冲综合防护性能测试能力，通过程控改变微波开关的导通状态，即可实现核电磁脉冲、HIRF、高功率微波等强电磁脉冲环境条件下防护模块防护性能的测试，克服目前测试平台功能单一，测试指标不全的问题，实现使用一个测试系统，即可获得防护模块综合防护性能参数指标的目的。

2、本发明的系统通过程控，可实现防护模块强电磁脉冲防护性能测试通路与传输特性测试通路的灵活切换，虚拟示波器对测试结果进行后处理，进而获得防护模块强电磁脉冲综合防护性能；系统自动化程度高，可减少因人工操作而引入的误差，显著提高测试效率与测试精度。

3、本发明的系统具备防护模块功能状态监测能力，通过上位机程控矢量网络分析仪完成防护模块传输特性测试，结合数据判断模块的判别功能，可实现对防护模块功能状态进行监测，可准确排除无效的强电磁脉冲防护性能测试数据。

4、本发明的系统不仅可以满足防护模块综合防护性能测试要求，还能用于强电磁脉冲防护模块效应试验研究，获得防护模块在不同强电磁脉冲条件下的效应规律与机理，对新型强电磁脉冲防护模块的研发也具有积极的促进作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的防护模块强电磁脉冲综合防护性能自动化测试系统原理图。

图2为本发明的一级程控微波开关的结构示意图。

图3为本发明的二级程控微波开关的结构示意图。

图4为本发明的三级程控微波开关的结构示意图。

附图标记：1-防护模块、2-核电磁脉冲源、3-HIRF传导模拟源、4-HIRF辐射模拟源、5-高功率微波源、6-上位机、7-测试主机、8-一级程控微波开关、9-二级程控微波开关、10-三级程控微波开关、11-矢量网络分析仪、12-前级定向耦合器、13-后级定向耦合器、14-前级电流探头、15-后级电流探头、16-前级定向耦合器衰减器、17-后级定向耦合器衰减器、18-前级电流探头衰减器、19-后级电流探头衰减器、20-吸收负载、21-假负载、22-HIRF发射天线、23-高功率微波发射天线、24-HIRF接收天线、25-高功率微波接收天线、26-1#微波暗室转接孔、27-2#微波暗室转接孔、28-3#微波暗室转接孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

如图1所示，本实施例提供的一种防护模块1强电磁脉冲综合防护性能自动化测试系统，包括：强电磁脉冲综合发生系统、自动化程控系统、防护模块1功能监测系统和数据采集系统；所述强电磁脉冲综合发生系统包括核电磁脉冲源2、HIRF(高强度辐射场)传导模拟源3、HIRF辐射模拟源4和高功率微波源5；所述自动化程控系统包括上位机6、测试主机7以及一级程控微波开关8、二级程控微波开关9和三级程控微波开关10；所述防护模块1功能监测系统包括矢量网络分析仪11和数据判断模块；所述数据采集系统包括虚拟示波器、数据采集卡、存储卡、前级电流探头14、后级电流探头15、前级定向耦合器12和后级定向耦合器13；其中，上位机6和测试主机7发生通信，测试主机7和核电磁脉冲源2、HIRF传导模拟源3、HIRF辐射模拟源4、高功率微波源5、一级程控微波开关8、二级程控微波开关9、三级程控微波开关10、矢量网络分析仪11、前级电流探头14、后级电流探头15、前级定向耦合器12、后级定向耦合器13之间发生通信；一般地，数据采集卡和存储卡集成在测试主机7中，虚拟示波器设置在上位机6中；

所述强电磁脉冲综合发生系统用于为防护模块1提供激励；

所述自动化程控系统用于控制强电磁脉冲综合发生系统、防护模块1功能监测系统和数据采集系统的运行以及不同测试通道的切换和导通，可以通过在上位机中设置控制软件实现程控。

所述防护模块1功能监测系统用于监测防护模块1的功能状态，当数据判断模块检测到防护模块1的功能状态的变化超出预设范围时，发出警告并停止检测；

所述数据采集系统用于数据的采集、存储与后处理，实现对强电磁脉冲综合发生系统发射激励的监测和残余信号的检测，最终获得防护模块1对强电磁脉冲源的防护性能指标参数。

在所述防护模块1强电磁脉冲综合防护性能自动化测试系统中，为使特征差异明显的多种激励源能在测试通道中有效传输，所述测试通道包括低频测试通道和高频测试通道；

所述低频测试通道为：核电磁脉冲源2和HIRF传导模拟源3依次连接一级程控微波开关8、前级电流探头14、二级程控微波开关9、防护模块1、三级程控微波开关10、后级电流探头15和假负载21后接地；

所述高频测试通道为：HIRF辐射模拟源4和高功率微波源5依次连接一级程控微波开关8、前级定向耦合器12、二级程控微波开关9、防护模块1、三级程控微波开关10、后级定向耦合器13和吸收负载20。

其中，所述强电磁脉冲综合发生系统还包括天线；所述天线包括HIRF发射天线22、高功率微波发射天线23、HIRF接收天线24和高功率微波接收天线25；所述HIRF辐射模拟源4和高功率微波源5采用“发射-接收-注入”的方式产生激励；所述HIRF发射天线22连接HIRF辐射模拟源4，所述HIRF接收天线24对准HIRF发射天线22放置，用于获取激励；所述高功率微波发射天线23连接高功率微波源5，所述高功率微波接收天线25对准高功率微波发射天线23放置，用于获取激励。

为避免HIRF辐射模拟源4和高功率微波源5发射的电磁信号对人员以及周围电磁环境产生影响，所述天线放置在微波暗室中，所述微波暗室上设置有1#微波暗室转接孔26、2#微波暗室转接孔27和3#微波暗室转接孔28；其中，所述HIRF接收天线24和高功率微波接收天线25穿过1#微波暗室转接孔26连接一级程控微波开关8；所述HIRF发射天线22穿过2#微波暗室转接孔27连接HIRF辐射模拟源4；所述高功率微波发射天线23穿过3#微波暗室转接孔28连接高功率微波源5。

如图2所示，所述一级程控微波开关8为双刀六掷开关；其中，所述一级程控微波开关8的①号引脚和②号引脚分别用于高频测试通道和低频测试通道的连接，同时所述一级程控微波开关8通过将①号引脚连接③号引脚以及②号引脚连接⑧号引脚的方式设置为高频测试通道和低频测试通道的开路状态，防止误操作；所述HIRF接收天线24和一级程控微波开关8的④号引脚连接；所述高功率微波接收天线25和一级程控微波开关8的⑤号引脚连接；所述HIRF传导模拟源3和一级程控微波开关8的⑥号引脚连接；所述核电磁脉冲源2和一级程控微波开关8的⑦号引脚连接。

如图3和4所示，所述二级程控微波开关9和三级程控微波开关10均为单刀四掷开关；所述二级程控微波开关9和三级程控微波开关10均通过将①号引脚连接②号引脚的方式设置为低频测试通道和高频测试通道的开路状态，防止误操作；

所述低频测试通道的连接关系为：所述一级程控微波开关8的②号引脚与二级程控微波开关9的⑤号引脚采用第一高压线缆连接，并在第一高压线缆上接入前级电流探头14，二级程控微波开关9的①号引脚经防护模块1连接三级程控微波开关10的①号引脚，三级程控微波开关10的⑤号引脚与假负载21采用第二高压线缆连接后接地，并在第二高压线缆上接入后级电流探头15。在使用时，接通所述低频测试通道的方法为：通过上位机6的程控，将二级程控微波开关9的①号引脚和⑤号引脚连接，三级程控微波开关10的①号引脚和⑤号引脚连接；

所述高频测试通道的连接关系为：所述一级程控微波开关8的①号引脚经前级定向耦合器12与二级程控微波开关9的④号引脚连接，二级程控微波开关9的①号引脚经防护模块1连接三级程控微波开关10的①号引脚，三级程控微波开关10的④号引脚经后级定向耦合器13与吸收负载20连接。在使用时，接通所述高频测试通道的方法为：通过上位机6的程控，将二级程控微波开关9的①号引脚和④号引脚连接，三级程控微波开关10的①号引脚和④号引脚连接。

由于所述防护模块1强电磁脉冲综合防护性能自动化测试系统中，上位机6和测试主机7发生通信，测试主机7和核电磁脉冲源2、HIRF传导模拟源3、HIRF辐射模拟源4、高功率微波源5、一级程控微波开关8、二级程控微波开关9、三级程控微波开关10、矢量网络分析仪11、前级电流探头14、后级电流探头15、前级定向耦合器12、后级定向耦合器13之间发生通信；可以使用自动化程控系统实现对各个分系统的控制：通过上位机6的程控，实现对强电磁脉冲综合发生系统中核电磁脉冲源2、HIRF传导模拟源3、HIRF辐射模拟源4、高功率微波源5的动作控制、发射功率调节等操作；实现改变一级程控微波开关8、二级程控微波开关9、三级程控微波开关10的连接状态，完成不同测试通道的切换和导通，如：核电磁脉冲源2、HIRF传导模拟源3与低频测试通道的切换和导通，HIRF辐射模拟源4、高功率微波源5与高频测试通道的切换和导通等；实现防护模块1功能监测系统中矢量网络分析仪11对防护模块1的功能状态的监测；实现数据采集系统对前级电流探头14、后级电流探头15与前级定向耦合器12、后级定向耦合器13测得数据的实时采集。

上述技术方案中，可对防护模块1的功能状态进行实时监测，可通过检测防护模块1的传输特性(S₂₁)的变化来实现。由此所述防护模块1强电磁脉冲综合防护性能自动化测试系统中，传输特性测试和强电磁脉冲防护性能测试差异较大，由此所述测试通道还包括传输特性测试通道；所述传输特性测试通道为：依次连接的矢量网络分析仪11的信号发射端、二级程控微波开关9、防护模块1、三级程控微波开关10和矢量网络分析仪11的信号接收端；其中，矢量网络分析仪11的信号发射端连接二级程控微波开关9的③号引脚，矢量网络分析仪11的信号接收端连接三级程控微波开关10的③号引脚。通过上位机6的程控，二级程控微波开关9的①号引脚与③号引脚接通，三级程控微波开关10的①号引脚与③号引脚接通，使得传输特性测试通道导通，矢量网络分析仪11，如Agilent E5071C，开始对防护模块1的传输特性进行测试，并将获得的防护模块1传输特性数据自动发送至数据判断模块，根据数据判断模块预先设定好的判别准则，断定防护模块1的功能状态以及在强电磁脉冲综合防护性能测试中是否有损坏。

上述技术方案中，数据采集系统使用前级电流探头14、后级电流探头15、前级定向耦合器12和后级定向耦合器13作为防护模块1强电磁脉冲综合防护性能测试数据的获取手段。低频测试通道采用前级电流探头14，如Pearson 6600C，检测激励信号，并采用后级电流探头15，如Pearson 8585C，检测激励信号经过防护模块1后的残余信号；同理，高频测试通道采用前级定向耦合器12，如DTO-L-1410A，检测激励信号，并采用后级定向耦合器13，如DTO-400/2700-40H，检测激励信号经过防护模块1后的残余信号。通过上位机6的程控，测试主机7中的数据采集卡获取测试数据，并将测试数据反馈到上位机6中的虚拟示波器，使用虚拟示波器对测试数据进行波形还原、画图、显示等数据后处理，获得防护模块1对强电磁脉冲综合防护性能指标参数。

进一步地，为确保测试主机7中的数据采集卡不受到强电磁脉冲影响而损坏，前级电流探头14与测试主机7之间接入前级电流探头衰减器18，如DTS150-40-1；后级电流探头15与测试主机7之间接入后级电流探头衰减器19，如DTS50-40-1-A；前级定向耦合器12与测试主机7之间接入前级定向耦合器衰减器16，如DTS150-40-2；后级定向耦合器13与测试主机7之间接入后级定向耦合器衰减器17，如DTS50-40-2-A。

基于上述的防护模块1强电磁脉冲综合防护性能自动化测试系统，可以实现防护模块1强电磁脉冲综合防护性能自动化测试，以下通过详细描述利用所述防护模块1强电磁脉冲综合防护性能自动化测试系统，测试防护模块1，如电源脉冲抑制器，对核电磁脉冲和高功率微波的防护性能指标参数的过程，对本发明的防护模块1强电磁脉冲综合防护性能自动化测试方法进行解释说明：

首先，设定测试主机7中的数据采集卡的响应时间小于激励信号上升沿时间，采样带宽大于激励信号带宽，可实现对激励信号与经过防护模块1后残余信号的数据采样。所述防护模块1强电磁脉冲综合防护性能自动化测试方法，包括如下步骤：

S1，完成测试准备工作：确定所需进行试验的强电磁脉冲源为核电磁脉冲和高功率微波，预设定所述防护模块1传输特性变化的最大允许范围，如5％，将该预设值输入数据判断模块，并安装防护模块1；

S2，通过上位机6切换测试通道，进行防护模块1的传输特性测试，获得防护模块1传输特性的初始数据：

(1)上位机6发出传输特性测试通道接通指令，测试主机7解析所述传输特性测试通道接通指令，控制二级程控微波开关9的①号引脚和③号引脚连接，三级程控微波开关10的①号引脚和③号引脚连接，使得防护模块1的传输特性测试通道导通；

(2)上位机6发出传输特性测试指令，测试主机7解析所述传输特性测试指令，控制矢量网络分析仪11对防护模块1的传输特性进行测试，将测试数据反馈给数据判断模块，作为防护模块1传输特性的初始数据并保存；

S3，通过上位机6切换测试通道，使用低频测试通道进行防护模块1对核电磁脉冲的防护性能测试，获得本次使用低频测试通道测试防护模块1对核电磁脉冲的防护性能指标参数：

(1)上位机6发出核电磁脉冲源2与低频通道接通指令，测试主机7解析所述核电磁脉冲源2与低频通道接通指令，控制一级程控微波开关8的②号引脚和⑦号引脚连接，二级程控微波开关9的①号引脚和⑤号引脚连接，三级程控微波开关10的①号引脚和⑤号引脚连接，使得低频测试通道和核电磁脉冲源2接通；

(2)上位机6发出核电磁脉冲源2动作指令，核电磁脉冲源2开始发射激励，如输出峰值电压为50kV的双指数脉冲；同时，数据采集系统开始工作，通过前级电流探头14，检测实际注入到防护模块1的电流波形，通过后级电流探头15，检测经过防护模块1后的残余电流波形；通过上位机6中的虚拟示波器对所述实际注入到防护模块1的电流波形以及经过防护模块1后的残余电流波形进行后处理，获得本次使用低频测试通道测试防护模块1对核电磁脉冲的防护性能指标参数；

S4，通过上位机6切换测试通道，对防护模块1的功能状态进行检测，以确定获得的本次使用低频测试通道测试防护模块1对核电磁脉冲的防护性能指标参数的有效性：

(1)上位机6发出传输特性通道接通指令，测试主机7解析所述传输特性测试通道接通指令，控制二级程控微波开关9的①号引脚和③号引脚连接，三级程控微波开关10的①号引脚和③号引脚连接，使得防护模块1的传输特性测试通道导通；

(2)上位机6发出传输特性测试指令，测试主机7解析所述传输特性测试指令，控制矢量网络分析仪11对防护模块1的传输特性进行测试，将测试数据反馈给数据判断模块，数据判断模块将本次测试的传输特性数据和初始数据对比，确定变化是否超过预设值(5％)，从而确定本次使用低频测试通道测试防护模块1对核电磁脉冲的防护性能指标参数的有效性；

S5，通过上位机6改变核电磁脉冲源2的输出，重复步骤S3～S4，直至完成使用低频测试通道进行防护模块1对核电磁脉冲的防护性能测试；测试过程中，若防护模块1损坏，试验停止。特别地，每次核电磁脉冲测试，都需采用防护模块1功能监测系统对测试数据的有效性进行判别，保证测试数据有效、准确；

S6，通过上位机6切换测试通道，使用高频测试通道进行防护模块1对高功率微波的防护性能测试，获得本次使用高频测试通道测试防护模块1对高功率微波的防护性能指标参数：

(1)上位机6发出高功率微波源5与高频测试通道接通指令，测试主机7解析所述高功率微波源5与高频测试通道接通指令，控制一级程控微波开关8的①号引脚和⑤号引脚连接，二级程控微波开关9的①号引脚④号引脚连接，三级程控微波开关10的①号引脚和④号引脚连接，使得高功率微波源5与高频测试通道导通；

(2)上位机6发出高功率微波源5动作指令，高功率微波源5开始发射激励，如输出中心频率为1.35GHz、脉宽100ns、峰值功率60dBm的高功率微波；同时，数据采集系统开始工作，通过前级定向耦合器12，检测实际注入到防护模块1中的信号，通过后级定向耦合器13，检测经过防护模块1后的残余信号；通过上位机6中的虚拟示波器对所述实际注入到防护模块1中的信号以及经过防护模块1后的残余信号进行后处理，获得本次使用高频测试通道进行防护模块1对高功率微波的防护性能指标参数；

S7，通过上位机6切换测试通道，对防护模块1的功能状态进行检测，以确定获得的本次使用高频测试通道测试防护模块1对高功率微波的防护性能指标参数的有效性：

(1)上位机6发出传输特性通道接通指令，测试主机7解析所述传输特性测试通道接通指令，控制二级程控微波开关9的①号引脚和③号引脚连接，三级程控微波开关10的①号引脚和③号引脚连接，使得防护模块1的传输特性测试通道导通；

(2)上位机6发出传输特性测试指令，测试主机7解析所述传输特性测试指令，控制矢量网络分析仪11对防护模块1的传输特性进行测试，将测试数据反馈给数据判断模块，数据判断模块将本次测试的传输特性数据和初始数据对比，确定变化是否超过预设值(5％)，从而确定本次使用高频测试通道测试防护模块1对高功率微波的防护性能指标参数的有效性；

S8，通过上位机6程控改变高功率微波源5的输出，重复步骤S6～S7，直至完成使用高频测试通道进行防护模块1对高功率微波的防护性能测试；测试过程中，若防护模块1损坏，试验停止。特别地，每次高功率微波测试，都需运用防护模块1功能监测系统对测试数据的有效性进行判别，保证测试数据有效、准确。

通过上述内容可知，本发明具有的有益效果如下：

1、本发明的系统具有防护模块强电磁脉冲综合防护性能测试能力，通过程控改变微波开关的导通状态，即可实现核电磁脉冲、HIRF、高功率微波等强电磁脉冲环境条件下防护模块防护性能的测试，克服目前测试平台功能单一，测试指标不全的问题，实现使用一个测试系统，即可获得防护模块综合防护性能参数指标的目的。

2、本发明的系统通过程控，可实现防护模块强电磁脉冲防护性能测试通路与传输特性测试通路的灵活切换，虚拟示波器对测试结果进行后处理，进而获得防护模块强电磁脉冲综合防护性能；系统自动化程度高，可减少因人工操作而引入的误差，显著提高测试效率与测试精度。

3、本发明的系统具备防护模块功能状态监测能力，通过上位机程控矢量网络分析仪完成防护模块传输特性测试，结合数据判断模块的判别功能，可实现对防护模块功能状态进行监测，可准确排除无效的强电磁脉冲防护性能测试数据。

4、本发明的系统不仅可以满足防护模块综合防护性能测试要求，还能用于强电磁脉冲防护模块效应试验研究，获得防护模块在不同强电磁脉冲条件下的效应规律与机理，对新型强电磁脉冲防护模块的研发也具有积极的促进作用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防护模块强电磁脉冲综合防护性能自动化测试系统，其特征在于，包括：强电磁脉冲综合发生系统、自动化程控系统、防护模块功能监测系统和数据采集系统；所述强电磁脉冲综合发生系统包括核电磁脉冲源、HIRF传导模拟源、HIRF辐射模拟源和高功率微波源；所述自动化程控系统包括上位机、测试主机以及一级程控微波开关、二级程控微波开关和三级程控微波开关；所述防护模块功能监测系统包括矢量网络分析仪和数据判断模块；所述数据采集系统包括虚拟示波器、数据采集卡、存储卡、前级电流探头、后级电流探头、前级定向耦合器和后级定向耦合器；其中，上位机和测试主机发生通信，测试主机和核电磁脉冲源、HIRF传导模拟源、HIRF辐射模拟源、高功率微波源、一级程控微波开关、二级程控微波开关、三级程控微波开关、矢量网络分析仪、前级电流探头、后级电流探头、前级定向耦合器、后级定向耦合器之间发生通信；

所述强电磁脉冲综合发生系统用于为防护模块提供激励；

所述自动化程控系统用于控制强电磁脉冲综合发生系统、防护模块功能监测系统和数据采集系统的运行以及不同测试通道的切换和导通；

所述防护模块功能监测系统用于监测防护模块的功能状态，当数据判断模块检测到防护模块的功能状态的变化超出预设范围时，发出警告并停止检测；

所述数据采集系统用于数据的采集、存储与后处理，实现对强电磁脉冲综合发生系统发射激励的监测和残余信号的检测，最终获得防护模块对强电磁脉冲的防护性能指标参数。

2.根据权利要求1所述的防护模块强电磁脉冲综合防护性能自动化测试系统，其特征在于，所述测试通道包括低频测试通道和高频测试通道；

所述低频测试通道为：核电磁脉冲源和HIRF传导模拟源依次连接一级程控微波开关、前级电流探头、二级程控微波开关、防护模块、三级程控微波开关、后级电流探头和假负载后接地；

所述高频测试通道为：HIRF辐射模拟源和高功率微波源依次连接一级程控微波开关、前级定向耦合器、二级程控微波开关、防护模块、三级程控微波开关、后级定向耦合器和吸收负载。

3.根据权利要求1所述的防护模块强电磁脉冲综合防护性能自动化测试系统，其特征在于，所述强电磁脉冲综合发生系统还包括天线；所述天线包括HIRF发射天线、高功率微波发射天线、HIRF接收天线和高功率微波接收天线；所述HIRF辐射模拟源和高功率微波源采用“发射-接收-注入”的方式产生激励；所述HIRF发射天线连接HIRF辐射模拟源，所述HIRF接收天线对准HIRF发射天线放置，用于获取激励；所述高功率微波发射天线连接高功率微波源，所述高功率微波接收天线对准高功率微波发射天线放置，用于获取激励。

4.根据权利要求3所述的防护模块强电磁脉冲综合防护性能自动化测试系统，其特征在于，所述天线放置在微波暗室中，所述微波暗室上设置有1#微波暗室转接孔、2#微波暗室转接孔和3#微波暗室转接孔；其中，所述HIRF接收天线和高功率微波接收天线穿过1#微波暗室转接孔连接一级程控微波开关；所述HIRF发射天线穿过2#微波暗室转接孔连接HIRF辐射模拟源；所述高功率微波发射天线穿过3#微波暗室转接孔连接高功率微波源。

5.根据权利要求2-4任一项所述的防护模块强电磁脉冲综合防护性能自动化测试系统，其特征在于，所述一级程控微波开关为双刀六掷开关；其中，所述一级程控微波开关的①号引脚和②号引脚分别用于高频测试通道和低频测试通道的连接，同时所述一级程控微波开关通过将①号引脚连接③号引脚以及②号引脚连接⑧号引脚的方式设置为高频测试通道和低频测试通道的开路状态；所述HIRF接收天线和一级程控微波开关的④号引脚连接；所述高功率微波接收天线和一级程控微波开关的⑤号引脚连接；所述HIRF传导模拟源和一级程控微波开关的⑥号引脚连接；所述核电磁脉冲源和一级程控微波开关的⑦号引脚连接。

6.根据权利要求5所述的防护模块强电磁脉冲综合防护性能自动化测试系统，其特征在于，所述二级程控微波开关和三级程控微波开关均为单刀四掷开关；所述二级程控微波开关和三级程控微波开关均通过将①号引脚连接②号引脚的方式设置为低频测试通道和高频测试通道的开路状态；

所述低频测试通道的连接关系为：所述一级程控微波开关的②号引脚与二级程控微波开关的⑤号引脚采用第一高压线缆连接，并在第一高压线缆上接入前级电流探头，二级程控微波开关的①号引脚经防护模块连接三级程控微波开关的①号引脚，三级程控微波开关的⑤号引脚与假负载采用第二高压线缆连接后接地，并在第二高压线缆上接入后级电流探头；

所述高频测试通道的连接关系为：所述一级程控微波开关的①号引脚经前级定向耦合器与二级程控微波开关的④号引脚连接，二级程控微波开关的①号引脚经防护模块连接三级程控微波开关的①号引脚，三级程控微波开关的④号引脚经后级定向耦合器与吸收负载连接。

7.根据权利要求6所述的防护模块强电磁脉冲综合防护性能自动化测试系统，其特征在于，所述测试通道还包括传输特性测试通道；所述传输特性测试通道为：依次连接的矢量网络分析仪的信号发射端、二级程控微波开关、防护模块、三级程控微波开关和矢量网络分析仪的信号接收端；其中，矢量网络分析仪的信号发射端连接二级程控微波开关的③号引脚，矢量网络分析仪的信号接收端连接三级程控微波开关的③号引脚。

8.根据权利要求1所述的防护模块强电磁脉冲综合防护性能自动化测试系统，其特征在于，前级电流探头与测试主机之间接入前级电流探头衰减器；后级电流探头与测试主机之间接入后级电流探头衰减器；前级定向耦合器与测试主机之间接入前级定向耦合器衰减器；后级定向耦合器与测试主机之间接入后级定向耦合器衰减器。

9.一种防护模块强电磁脉冲综合防护性能自动化测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，完成测试准备工作：确定所需进行试验的强电磁脉冲源，预设定所述防护模块传输特性变化的最大允许范围，将该预设值输入数据判断模块，并安装防护模块；

步骤二，通过上位机切换测试通道，进行防护模块的传输特性测试，获得防护模块传输特性的初始数据；

步骤三，通过上位机切换测试通道，使用低频测试通道或高频测试通道进行防护模块对强电磁脉冲的防护性能测试，获得本次使用低频测试通道或高频测试通道测试防护模块对强电磁脉冲的防护性能指标参数；

步骤四，通过上位机切换测试通道，对防护模块的功能状态进行检测，以确定获得的本次使用低频测试通道或高频测试通道测试防护模块对强电磁脉冲的防护性能指标参数的有效性；

步骤五，通过上位机改变强电磁脉冲源的输出，重复步骤三、四，直至完成使用低频测试通道或高频测试通道进行防护模块对强电磁脉冲源的防护性能测试。

10.根据权利要求9所述的防护模块强电磁脉冲综合防护性能自动化测试方法，其特征在于，测试主机中的数据采集卡的响应时间小于激励信号上升沿时间，采样带宽大于激励信号带宽。

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