CN112763809B - 一种电磁环境信号动态模拟装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁环境信号动态模拟装置及方法，涉及电磁模拟技术领域，以解决现有电磁环境考核验证试验，只施加不同频率不同幅度的电磁信号及其组合，施加的电磁信号是静态不变的，存在电磁环境考核不准确的问题。模拟装置的模拟信号发生装置，用于模拟生成电磁信号；发射天线，安装在暗室内，与对应的模拟信号发生装置连接，用于将接收到的电磁信号转换为无线信号，辐射到暗室的空间内；信号监测装置，安装在暗室内，与发射天线相对设置，用于对暗室内不同频率电磁环境信号下的电场强度进行监测。上述模拟装置及方法通过不同时间输出不同频率不同幅度等级的电磁信号，模拟装置可根据电磁环境模拟需要可以不断增加，具有很高的实用性。

Description

一种电磁环境信号动态模拟装置及方法

技术领域

本发明涉及电磁模拟技术领域，尤其涉及一种电磁环境信号动态模拟方法及装置。

背景技术

电磁环境是指存在于某场所的所有电磁现象的总合。随着电子设备的广泛应用，空间中的电磁环境越来越复杂多变，其特点为在时域上突发多变、空域上纵横交错、频域上拥挤重叠、能量上密度不均的无形环境。这些电磁信号，可对各种电器、电子设备的工作产生影响，使其工作性能降低，甚至破坏其正常工作。为了提高电子设备在不同电磁环境信号中的可靠工作，电子产品在交付前需要进行电磁环境考核验证试验，验证电子设备在不同电磁环境场景下的生存能力、可靠工作能力。而实际的电磁环境场景中，一般电磁环境信号是变化的，主要有三种情况：对干扰源信号是固定不变的，而电子设备是运动的，例如飞机、高铁、轮船、汽车等，电子设备所遭受到干扰源信号的幅度是随时间变化的，如图1所示；而另一种情况，干扰源是运动的，电子设备是固定不动的，电子设备所遭受到干扰源信号的幅度也是随时间变化的，如图2所示；最后一种情况是干扰源和电子设备同时是运动的，那么电子设备所遭受到干扰源信号的幅度是随时间变化的。目前的电磁环境考核验证试验，只是施加不同频率不同幅度的电磁信号及其组合，施加的电磁信号是静态不变的，存在电磁环境过考核或欠考核的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电磁环境信号动态模拟方法及装置，用于解决电磁环境考核验证试验，只是施加不同频率不同幅度的电磁信号及其组合，施加的电磁信号是静态不变的，存在电磁环境过考核或欠考核的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

提供一种电磁环境信号动态模拟装置，包括暗室、多套模拟信号发生装置以及配套的发射天线以及信号监测装置；

多套所述模拟信号发生装置，用于模拟生成电磁信号；

所述发射天线，安装在所述暗室内，与对应的所述模拟信号发生装置连接，用于将接收到的电磁信号转换为无线信号，辐射到所述暗室的空间内；

所述信号监测装置，安装在所述暗室内，与所述发射天线相对设置，用于对所述暗室内不同频率电磁环境信号下的电场强度进行监测。

本发明提供的电磁环境信号动态模拟装置，通过设置的模拟信号发生装置、发射天线和信号监测装置，通过暗室能够有效的模拟信号发送的环境，实现了对不同时间条件下不同频率电磁环境信号的电场强度的检测，即电子设备在不同空间位置遭遇不同频率的电磁信号转化为不同时间轴遭遇不同频率的电磁信号，即通过所施加电磁环境随时间变化的模拟，来模拟电子设备所遭受的电磁环境变化，从而实现实际试验中电子设备本身不运动、位置固定，通过不同时间输出不同频率不同幅度等级的电磁信号，模拟装置可根据电磁环境模拟需要可以不断增加，具有很高的实用性。

较优的，在上述技术方案中，所述模拟信号发生装置包括信号模拟器以及功率监测装置；

所述信号模拟器，用于模拟生成不同频率、波形和幅度的电磁信号；

所述功率监测装置，与所述信号模拟器和所述发射天线连接，用于对所述电磁信号的输出功率进行测量。

较优的，在上述技术方案中，所述模拟信号发生装置还包括功率放大装置；

所述功率放大器，分别与所述信号模拟器和所述功率监测装置连接，用于对所述电磁信号的幅度进行放大。

较优的，在上述技术方案中，所述功率监测装置还包括定向耦合器和峰值功率计；

所述定向耦合器的两端分别与所述发射天线和所述功率放大器连接，用于对所述电磁信号的输出功率进行分离；

所述峰值功率计的两端分别与所述定向耦合器的正向功率监测端和反向功率监测端连接，用于对分离出的所述电磁信号的输出功率的大小进行检测。

较优的，在上述技术方案中，所述信号监测装置包括监测设备和监测显示装置；

所述监测设备，安装在所述暗室内，与所述发射天线相对设置，与所述监测显示装置连接，用于对所述暗室内不同频率电磁环境信号下的电场强度进行监测；

所述监测显示装置，与所述监测设备连通，用于对所述监测设备监测到的无线信号的大小进行显示。

较优的，在上述技术方案中，所述监测设备与放置在所述暗室内的被考核电子设备的位置点在同一平面内。

较优的，在上述技术方案中，所述发射天线与放置在所述暗室内的被考核电子设备的位置点在同一平面内。

较优的，在上述技术方案中，所述发射天线在所述暗室内均匀间隔设置。

本发明还提供了一种基于电磁环境信号动态模拟装置的模拟方法，包括以下步骤：

步骤S10：对多套模拟信号发生装置的时间进行同步；

步骤S20：在同一时刻，多套所述模拟信号发生装置分别输出相同频率、不同功率的电磁信号；

步骤S30：在不同时刻，重复步骤S20，直至完成所有时序的实验；

步骤S40：信号监测装置对暗室内不同频率电磁环境信号下的电场强度进行监测。

本发明提供的电磁环境信号动态模拟方法，通过设置的模拟信号发生装置、发射天线和信号监测装置，通过暗室能够有效的模拟信号发送的环境，实现了对不同时间条件下不同频率电磁环境信号的电场强度的检测，即电子设备在不同空间位置遭遇不同频率的电磁信号转化为不同时间轴遭遇不同频率的电磁信号，即通过所施加电磁环境随时间变化的模拟，来模拟电子设备所遭受的电磁环境变化，从而实现实际试验中电子设备本身不运动、位置固定，通过不同时间输出不同频率不同幅度等级的电磁信号，模拟装置可根据电磁环境模拟需要可以不断增加，具有很高的实用性。

较优的，在上述技术方案中，在所述对多套模拟信号发生装置的时间进行同步之后，所述在同一时刻，多套所述模拟信号发生装置分别输出相同频率、不同功率的电磁信号之前，还包括以下步骤：

步骤S15：调节多套所述模拟信号发生装置的输出频率。

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为本发明实施例中运动的电子设备不同时间遭受不同电磁环境示意图；

图2为本发明实施例中运动的干扰源使固定位置的电子设备不同时间遭受不同电磁环境示意图；

图3为本发明实施例中电子设备不同时间遭受不同电磁环境示意图；

图4为本发明实施例中电磁环境信号动态模拟装置的模拟示意图。

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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图4所示，本发明提供的电磁环境信号动态模拟装置，包括暗室、多套模拟信号发生装置以及配套的发射天线以及信号监测装置；多套模拟信号发生装置，用于模拟生成电磁信号；发射天线，安装在暗室内，与对应的模拟信号发生装置连接，用于将接收到的电磁信号转换为无线信号，辐射到暗室的空间内；信号监测装置，安装在暗室内，与发射天线相对设置，用于对暗室内不同频率电磁环境信号下的电场强度进行监测。

具体实施时：

a.试验装置由信号模拟器、功率放大设备、功率监测设备、峰值功率计、发射天线、监测设备、监测显示设备等；

b.信号模拟器可以设置频率、波形、幅度等参数，可以为射频信号源、微波信号源、函数发生器、任意波形发生器、捷变频信号源、专用模拟器等；

c.功率放大设备可以信号幅度放大，可以是连续波功率放大器、脉冲功率放大器；

d.功率监测设备可以测量输出的功率，可以为普通功率计、脉冲功率计、频谱仪、信号分析仪、接收机、实时频谱仪等；

e.发射天线可以将信号转变为无线电波向周围空间辐射，可以是E场发生器、双锥天线、对数周期天线、喇叭天线、螺旋天线等；

f.监测设备是监测发射信号的大小，可以是接收天线、场强探头等；

g.监测显示设备是显示监测信号大小，可以是频谱仪、功率计、示波器、接收机、信号分析仪、场强计等；

h.按照图4所示进行试验布置，信号模拟器1通过射频电缆连接功率放大器1，功率放大器1通过射频电缆连接定向耦合器1，定向耦合器1通过射频电缆连接发射天线1，其中定向耦合器1的正向功率监测端和反向功率监测端通过射频电缆连接峰值功率计1，发射天线1和被考核电子设备位置点高度一致，监测设备1和被考核电子设备位置点高度也一致；

i.将信号模拟器1到信号模拟器n等设备重复h步骤；

j.同步信号模拟器1到信号模拟器n的时间；

k.时间t＝0时刻，将信号模拟器1到信号模拟器n按要求输出不同功率；

l.时间t不同时刻，重复k步骤，直至完成所有要求时序的试验；

m.测试其他频率点组合，重复步骤j、步骤k和步骤l；

n.如需改变天线极化，重复步骤j、步骤k、步骤l和步骤m；

o.如需更换不同频段的设备(包括信号模拟器、功率放大器、定向耦合器、功率计、发射天线、监测设备等)，更换设备，重复步骤j、步骤k、步骤l、步骤m和步骤n；

p.如有不同信号形式的组合，换信号模拟器，重复以上步骤至完成所有组合的实验。

为了实现电子设备所遭受到干扰源信号的幅度是随时间变化的，信号输出幅度控制方式，包括以下方式，但不限以下方式：

(1)通过时间和幅度数据列表实现控制；

可根据数据列表中的时间参数和幅度参数实现对电磁信号的输出。

(2)通过初始值幅度及单位时间递减量实现控制；

(3)通过初始值幅度及单位时间递增量实现控制；

(4)通过时间与幅度函数形式实现控制。

最终得到不同时间条件下不同频率电磁环境信号的电场强度，示意图如图3所示，即电子设备在不同空间位置遭遇不同频率的电磁信号转化为不同时间轴遭遇不同频率的电磁信号，即通过所施加电磁环境随时间变化的模拟，来模拟电子设备所遭受的电磁环境变化，从而实现实际试验中电子设备本身不运动、位置固定，通过不同时间输出不同频率不同幅度等级的电磁信号，多频率随时间变化的电磁环境信号动态模拟示意图如图4所示，信号模拟器可根据电磁环境模拟需要可以不断增加，信号形式可以是连续波、调幅、脉冲调制、调频、调相、白噪声信号、梳状谱信号、捷变频信号等。

本发明提供的电磁环境信号动态模拟装置，通过设置的模拟信号发生装置、发射天线和信号监测装置，通过暗室能够有效的模拟信号发送的环境，实现了对不同时间条件下不同频率电磁环境信号的电场强度的检测，即电子设备在不同空间位置遭遇不同频率的电磁信号转化为不同时间轴遭遇不同频率的电磁信号，即通过所施加电磁环境随时间变化的模拟，来模拟电子设备所遭受的电磁环境变化，从而实现实际试验中电子设备本身不运动、位置固定，通过不同时间输出不同频率不同幅度等级的电磁信号，模拟装置可根据电磁环境模拟需要可以不断增加，具有很高的实用性。

作为一种可实施方式，模拟信号发生装置包括信号模拟器以及功率监测装置；信号模拟器，用于模拟生成不同频率、波形和幅度的电磁信号；功率监测装置，与信号模拟器和发射天线连接，用于对电磁信号的输出功率进行测量。

信号模拟器的设置，能够有效的对不同功率、波形等的电磁信号进行模拟，能够模拟出不同环境下的电磁信号，功率监测装置的设置，实现了对信号模拟器生成的电磁信号的检测。

作为一种可实施方式，模拟信号发生装置还包括功率放大装置；功率放大器，分别与信号模拟器和功率监测装置连接，用于对电磁信号的幅度进行放大。

功率放大器的设置，有效的实现了对电磁信号幅度的放大，使得电磁信号传输更加的稳定。

作为一种可实施方式，功率监测装置还包括定向耦合器和峰值功率计；定向耦合器的两端分别与发射天线和功率放大器连接，用于对电磁信号的输出功率进行分离；峰值功率计的两端分别与定向耦合器的正向功率监测端和反向功率监测端连接，用于对分离出的电磁信号的输出功率的大小进行检测。

定向耦合器的设置，能够有效的对经功率放大器幅度放大后的电磁信号进行稳幅操作，确保输出信号的稳定性，峰值功率计的设置，实现了对信号模拟器模拟的电磁信号输出功率的检测。

作为一种可实施方式，信号监测装置包括监测设备和监测显示装置；监测设备，安装在暗室内，与发射天线相对设置，与监测显示装置连接，用于对暗室内不同频率电磁环境信号下的电场强度进行监测；监测显示装置，与监测设备连通，用于对监测设备监测到的无线信号的大小进行显示。

监测设备能够对接收到的电磁环境的电场强度进行监测，而监测显示装置，能够更好的对监测到的电场强度进行显示，结果显示更加的直观。

作为一种可实施方式，监测设备与放置在暗室内的被考核电子设备的位置点在同一平面内。进一步的，发射天线与放置在暗室内的被考核电子设备的位置点在同一平面内。发射天线在暗室内均匀间隔设置。

能够更好的对被考核电子设备所处的电磁环境进行模拟，采用均匀间隔的设置，布局更加的合理，相互间的干扰也更小，确保了对电磁环境下电场强度监测的准确性。

本发明还提供了一种基于电磁环境信号动态模拟装置的模拟方法，包括以下步骤：

步骤S10：对多套模拟信号发生装置的时间进行同步；

步骤S20：在同一时刻，多套模拟信号发生装置分别输出相同频率、不同功率的电磁信号；

步骤S30：在不同时刻，重复步骤S20，直至完成所有时序的实验；

步骤S40：信号监测装置对暗室内不同频率电磁环境信号下的电场强度进行监测。

本发明提供的电磁环境信号动态模拟方法，通过设置的模拟信号发生装置、发射天线和信号监测装置，通过暗室能够有效的模拟信号发送的环境，实现了对不同时间条件下不同频率电磁环境信号的电场强度的检测，即电子设备在不同空间位置遭遇不同频率的电磁信号转化为不同时间轴遭遇不同频率的电磁信号，即通过所施加电磁环境随时间变化的模拟，来模拟电子设备所遭受的电磁环境变化，从而实现实际试验中电子设备本身不运动、位置固定，通过不同时间输出不同频率不同幅度等级的电磁信号，模拟装置可根据电磁环境模拟需要可以不断增加，具有很高的实用性。

作为一种可实施方式，在对多套模拟信号发生装置的时间进行同步之后，在同一时刻，多套模拟信号发生装置分别输出相同频率、不同功率的电磁信号之前，还包括以下步骤：

步骤S15：调节多套模拟信号发生装置的输出频率。

通过对模拟信号发生装置输出功率的调节，实现了同套模拟装置下对不同功率电磁干扰的模拟和检测。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

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 (8)

1.一种电磁环境信号动态模拟装置，包括暗室，其特征在于，还包括多套模拟信号发生装置以及配套的发射天线以及信号监测装置；

多套所述模拟信号发生装置，用于模拟生成电磁信号；

所述发射天线，安装在所述暗室内，与对应的所述模拟信号发生装置连接，用于将接收到的电磁信号转换为无线信号，辐射到所述暗室的空间内；

所述信号监测装置，安装在所述暗室内，与所述发射天线相对设置，用于对所述暗室内不同频率电磁环境信号下的电场强度进行监测；

所述信号监测装置包括监测设备和监测显示装置；

所述监测设备，安装在所述暗室内，与所述发射天线相对设置，与所述监测显示装置连接，用于对所述暗室内不同频率电磁环境信号下的电场强度进行监测；

所述监测显示装置，与所述监测设备连通，用于对所述监测设备监测到的电场强度进行显示；

被考核电子设备放置在所述暗室内，所述被考核电子设备与所述发射天线和所述信号监测装置的位置点高度一致；

所述模拟信号发生装置包括信号模拟器以及功率监测装置；

所述信号模拟器，用于模拟生成不同频率、波形和幅度的电磁信号；

所述功率监测装置，与所述信号模拟器和所述发射天线连接，用于对所述电磁信号的输出功率进行测量；

同步信号模拟器1到信号模拟器n的时间；

时间t＝0时刻，将信号模拟器1到信号模拟器n按要求输出不同功率；

时间t不同时刻，重复将信号模拟器1到信号模拟器n按要求输出不同功率步骤，直至完成所有要求时序的试验；

为实现电子设备所遭受到干扰源信号的幅度是随时间变化的，信号输出幅度控制方式，包括以下方式，但不限以下方式：

(1)通过时间和幅度数据列表实现控制；

根据数据列表中的时间参数和幅度参数实现对电磁信号的输出；

(2)通过初始值幅度及单位时间递减量实现控制；

(3)通过初始值幅度及单位时间递增量实现控制；

(4)通过时间与幅度函数形式实现控制；

最终得到不同时间条件下不同频率电磁环境信号的电场强度，即电子设备在不同空间位置遭遇不同频率的电磁信号转化为不同时间轴遭遇不同频率的电磁信号，即通过所施加电磁环境随时间变化的模拟，来模拟电子设备所遭受的电磁环境变化，从而实现实际试验中电子设备本身不运动、位置固定，通过不同时间输出不同频率不同幅度等级的电磁信号。

2.根据权利要求1所述的电磁环境信号动态模拟装置，其特征在于，所述模拟信号发生装置还包括功率放大装置；

所述功率放大装置，分别与所述信号模拟器和所述功率监测装置连接，用于对所述电磁信号的幅度进行放大。

3.根据权利要求2所述的电磁环境信号动态模拟装置，其特征在于，所述功率监测装置还包括定向耦合器和峰值功率计；

所述定向耦合器的两端分别与所述发射天线和所述功率放大装置连接，用于对所述电磁信号的输出功率进行分离；

所述峰值功率计的两端分别与所述定向耦合器的正向功率监测端和反向功率监测端连接，用于对分离出的所述电磁信号的输出功率的大小进行检测。

4.根据权利要求1所述的电磁环境信号动态模拟装置，其特征在于，所述监测设备与放置在所述暗室内的被考核电子设备的位置点在同一平面内。

5.根据权利要求1所述的电磁环境信号动态模拟装置，其特征在于，所述发射天线与放置在所述暗室内的被考核电子设备的位置点在同一平面内。

6.根据权利要求1所述的电磁环境信号动态模拟装置，其特征在于，所述发射天线在所述暗室内均匀间隔设置。

7.一种基于权利要求1至6任一项所述电磁环境信号动态模拟装置的模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S10：对多套模拟信号发生装置的时间进行同步；

步骤S20：在同一时刻，多套所述模拟信号发生装置分别输出相同频率、不同功率的电磁信号；

步骤S30：在不同时刻，重复步骤S20，直至完成所有时序的实验；

步骤S40：信号监测装置对暗室内不同频率电磁环境信号下的电场强度进行监测。

8.根据权利要求7所述的模拟方法，其特征在于，在所述对多套模拟信号发生装置的时间进行同步之后，所述在同一时刻，多套所述模拟信号发生装置分别输出相同频率、不同功率的电磁信号之前，还包括以下步骤：

步骤S15：调节多套所述模拟信号发生装置的输出频率。