CN111624425A - 一种电磁脉冲信号屏蔽效能的测量系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电磁脉冲信号屏蔽效能的测量系统及方法，该系统由电磁脉冲信号发生器、发射天线、接收天线及电磁脉冲接收设备组成，接收天线至少设有两根，电磁脉冲接收设备与接收天线对应设置，发射天线与电磁脉冲信号发生器连接，接收天线与电磁脉冲接收设备连接。本发明在测量过程中利用两根接收天线，分别获得在自由空间中及金属壳体内的接收信号，将两次测量中两根接收天线获得的接收信号差值进行对比，来表征金属壳体对电磁脉冲辐射信号的减弱程度，有效避免电磁脉冲信号发生器在两次测量过程中的变化而引入的测量误差。
Description
技术领域
本发明涉及一种电磁脉冲信号屏蔽效能的测量系统及方法，尤其涉及一种准确表征金属壳体对电磁脉冲信号屏蔽效能的测量系统及方法。
背景技术
电子设备在民用、军用领域的发展日新月异，在电子设备正常工作时，其自身会向外产生电磁辐射信号，同时也会受到外界电磁辐射信号的影响。为了减小外界电磁辐射信号对电子设备性能的影响，确保电子设备在外界电磁辐射信号作用下能够正常工作，通常在电子设备的设计过程中在其外表加装金属壳体。金属壳体由于其材料特性可以对电磁辐射信号产生减弱效果，用壳体的屏蔽效能来表示。通常地，屏蔽效能是频率的参数，表征壳体对不同频率电磁辐射信号的减弱能力。
对于壳体的屏蔽效能，常用的测量方法采用两个天线分别作为发射天线与接收天线，其中发射天线与信号源连接，接收天线与接收设备连接。首先，将两天线置于自由空间中，收发天线正对照射，信号源产生某一频率特定幅度的电磁辐射信号，通过发射天线辐射出去，接收设备通过接收天线获得同一频率信号的幅度；然后将接收天线置于被测金属壳体内，其余设置保持不变，重复测量过程，采用接收设备再次获得同样频率信号的幅度。根据两次获得幅度之差，来计算金属壳体的屏蔽效能。
随着电磁脉冲技术的发展，电磁脉冲信号的应用越来越广，金属壳体对电磁脉冲信号的减弱作用日益受到重视。由于在金属壳体电磁脉冲信号屏蔽效能测量时，电磁脉冲信号发生器存在不稳定性，因此，采用上述方法测量金属壳体对电磁脉冲信号屏蔽效能时，电磁脉冲信号发生器输出幅度的变化会影响金属壳体对电磁脉冲信号屏蔽效能测量的准确性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种准确表征金属壳体对电磁脉冲信号屏蔽效能的测量系统。
本发明的另一目的在于提供一种采用上述测量系统来准确表征金属壳体对电磁脉冲信号屏蔽效能的测量方法。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明是一种电磁脉冲信号屏蔽效能的测量系统，其特点是，该系统由电磁脉冲信号发生器、发射天线、接收天线及电磁脉冲接收设备组成，发射天线与电磁脉冲信号发生器信号连接，接收天线与电磁脉冲接收设备信号连接。
优选地，所述接收天线至少设有两根，电磁脉冲接收设备与接收天线对应设置，所述接收天线与发射天线的相对位置不变，所述接收天线与发射天线之间的距离为1-3m，优选1m。
优选地，所述发射天线是TEM喇叭天线，接收天线是偶极子天线。
优选地，所述发射天线的长度为1m，接收天线的长度为75cm。
本发明另外提供一种采用上述测量系统来表征金属壳体对电磁脉冲信号屏蔽效能的测量方法，其特点是，该方法为，首先将发射天线与两根接收天线置于自由空间中，分别获取接收信号；然后，保持发射天线与两根接收天线的相对位置不变，将其中一个接收天线置于金属壳体内，再次获得接收信号；将两次测量中两根接收天线获得的接收信号差值进行对比，得到金属壳体对电磁脉冲辐射信号的减弱程度，从而获得金属壳体对电磁脉冲辐射信号的屏蔽效能。
优选地，该方法包括如下具体步骤，
(1)先将发射天线及接收天线位于自由空间内，电磁脉冲信号发生器输出幅度信号U0，通过发射天线辐射到自由空间中，由接收天线I接收进入电磁脉冲接收设备I的信号幅度为U1，由接收天线II接收进入电磁脉冲接收设备II的信号幅度为U2；
(2)发射天线与接收天线I、接收天线II的相对位置保持不变，将接收天线I置于金属壳体中；
(3)电磁脉冲信号发生器输出同一幅度信号U0，通过发射天线辐射到自由空间中，由接收天线I接收进入电磁脉冲接收设备I的信号幅度为U11，由接收天线II接收进入电磁脉冲接收设备II的信号幅度为U22；
(4)将电磁脉冲接收设备I获得的信号U1和U11分别用电磁脉冲接收设备II获得的信号U2和U22来表征，得到自由空间测量信号ΔU1＝U1-U2以及金属壳体测量信号ΔU2＝U11-U22；
(5)通过比较步骤(4)获得的自由空间测量信号与金属壳体测量信号的差值，来表征金属壳体对电磁脉冲辐射信号的减弱程度。
优选地，所述电磁脉冲信号发生器输出的幅度信号U0为直流DC～200MHz信号。
优选地，所述电磁脉冲信号形式为双指数脉冲形式，脉冲上升时间为2ns±0.5ns，脉冲宽度为20ns±0.5ns。
与现有技术相比，本发明在测量过程中利用两根接收天线，分别获得在自由空间中及金属壳体内的接收信号，将两次测量中两根接收天线获得的接收信号差值进行对比，来表征金属壳体对电磁脉冲辐射信号的减弱程度，有效避免电磁脉冲信号发生器在两次测量过程中的变化而引入的测量误差。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明所述测量系统在自由空间内的测量示意图；
图2为本发明所述测量系统在金属壳体内的测量示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1和图2，本发明提供了一种电磁脉冲信号屏蔽效能的测量系统，该系统由电磁脉冲信号发生器、发射天线、接收天线及电磁脉冲接收设备组成，接收天线至少设有两根，电磁脉冲接收设备与接收天线对应设置，发射天线与电磁脉冲信号发生器连接，接收天线与电磁脉冲接收设备连接。
本发明另外提供了一种采用上述测量系统来准确表征金属壳体对电磁脉冲信号屏蔽效能的测量方法，该方法包括如下具体步骤，
(1)先将发射天线及接收天线位于自由空间内，电磁脉冲信号发生器输出一定幅度信号U0，通过发射天线辐射到自由空间中，由接收天线I接收进入电磁脉冲接收设备I的信号幅度为U1，由接收天线II接收进入电磁脉冲接收设备II的信号幅度为U2；
(2)发射天线与接收天线I、接收天线II的相对位置保持不变，将接收天线I置于金属壳体中；
(3)电磁脉冲信号发生器输出同一幅度信号U0，通过发射天线辐射到自由空间中，由接收天线I接收进入电磁脉冲接收设备I的信号幅度为U11，由接收天线II接收进入电磁脉冲接收设备II的信号幅度为U22；
(4)将电磁脉冲接收设备I获得的信号U1和U11分别用电磁脉冲接收设备II获得的信号U2和U22来表征，得到自由空间测量信号ΔU1＝U1-U2以及金属壳体测量信号ΔU2＝U11-U22；
(5)通过比较步骤(4)获得的自由空间测量信号与金属壳体测量信号的差值，来表征金属壳体对电磁脉冲辐射信号的减弱程度。
本发明根据屏蔽效能测量原理，由一个电磁脉冲信号发生器与发射天线相连，产生电磁脉冲信号辐射到空间，两根接收天线分别与两个电磁脉冲接收设备相连，获得接收电磁脉冲信号幅度；在进行金属壳体测量时，发射天线与两根接收天线的相对位置保持不变，将其中一根接收天线置于金属壳体中，再次由电磁脉冲信号发生器产生电磁脉冲信号辐射到空间，由两根接收天线分别获得电磁脉冲信号；对两次测量过程所获得的4组电磁脉冲信号进行处理，即可获得金属壳体对电磁脉冲信号屏蔽效能。由上可知，本发明进行了两次测量，一次是在自由空间中进行，防止外界电磁辐射信号对测量结果的影响；另一次是在金属壳体内进行，以获得经过金属壳体减弱后电磁脉冲辐射信号的幅度，从而有效避免电磁脉冲信号发生器在两次测量过程中的变化而引入的测量误差。
本发明在实际应用中，可对金属壳体对电磁脉冲辐射信号的减弱程度进行测量，从而达到合理表征金属壳体性能的目的。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种电磁脉冲信号屏蔽效能的测量系统，其特征在于：该系统由电磁脉冲信号发生器、发射天线、接收天线及电磁脉冲接收设备组成，发射天线与电磁脉冲信号发生器信号连接，接收天线与电磁脉冲接收设备信号连接。
2.根据权利要求1所述电磁脉冲信号屏蔽效能的测量系统，其特征在于：所述接收天线至少设有两根，电磁脉冲接收设备与接收天线对应设置。
3.根据权利要求1或2所述电磁脉冲信号屏蔽效能的测量系统，其特征在于：所述接收天线与发射天线的相对位置不变。
4.根据权利要求3所述电磁脉冲信号屏蔽效能的测量系统，其特征在于：所述接收天线与发射天线之间的距离为1-3m。
5.根据权利要求1所述电磁脉冲信号屏蔽效能的测量系统，其特征在于：所述发射天线是TEM喇叭天线，接收天线是偶极子天线。
6.根据权利要求1或5所述电磁脉冲信号屏蔽效能的测量系统，其特征在于：所述发射天线的长度为1m，接收天线的长度为75cm。
7.一种采用权利要求1-6任一项所述测量系统来表征金属壳体对电磁脉冲信号屏蔽效能的测量方法，其特征在于：该方法为，首先将发射天线与两根接收天线置于自由空间中，分别获取接收信号；然后，保持发射天线与两根接收天线的相对位置不变，将其中一个接收天线置于金属壳体内，再次获得接收信号；将两次测量中两根接收天线获得的接收信号差值进行对比，得到金属壳体对电磁脉冲辐射信号的减弱程度，从而获得金属壳体对电磁脉冲辐射信号的屏蔽效能。
8.根据权利要求7所述的测量方法，其特征在于：该方法包括如下具体步骤，
(1)先将发射天线及接收天线位于自由空间内，电磁脉冲信号发生器输出幅度信号U0，通过发射天线辐射到自由空间中，由接收天线I接收进入电磁脉冲接收设备I的信号幅度为U1，由接收天线II接收进入电磁脉冲接收设备II的信号幅度为U2；
(2)发射天线与接收天线I、接收天线II的相对位置保持不变，将接收天线I置于金属壳体中；
(3)电磁脉冲信号发生器输出同一幅度信号U0，通过发射天线辐射到自由空间中，由接收天线I接收进入电磁脉冲接收设备I的信号幅度为U11，由接收天线II接收进入电磁脉冲接收设备II的信号幅度为U22；
(4)将电磁脉冲接收设备I获得的信号U1和U11分别用电磁脉冲接收设备II获得的信号U2和U22来表征，得到自由空间测量信号ΔU1＝U1-U2以及金属壳体测量信号ΔU2＝U11-U22；
(5)通过比较步骤(4)获得的自由空间测量信号与金属壳体测量信号的差值，来表征金属壳体对电磁脉冲辐射信号的减弱程度。
9.根据权利要求7或8所述的测量方法，其特征在于：所述电磁脉冲信号发生器输出的幅度信号U0为直流DC～200MHz信号。
10.根据权利要求7或8所述的测量方法，其特征在于：所述电磁脉冲信号形式为双指数脉冲形式，脉冲上升时间为2ns±0.5ns，脉冲宽度为20ns±0.5ns。
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