CN113030590B - 一种屏蔽线耦合通道大电流注入等效替代辐照试验方法 - Google Patents

一种屏蔽线耦合通道大电流注入等效替代辐照试验方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种屏蔽线耦合通道大电流注入等效替代辐照试验方法,所述试验方法如下:第一步,进行低场强预实验;第二步,进行高场强外推试验;本发明的屏蔽线耦合通道大电流注入等效替代辐照试验方法,以非线性响应系统作为受试设备,建立了辐照法和注入法两种条件下受试设备响应的分析模型,推导出了注入激励源电压与辐照场强之间的等效对应关系,提出了大电流单端注入等效替代辐照的条件和试验方法,并进行了试验验证;试验结果表明对于非线性响应系统,本发明提出的大电流单端注入的方法是可以精确等效受试设备的辐照效应试验,能够满足工程的实际需求。

Description

一种屏蔽线耦合通道大电流注入等效替代辐照试验方法
技术领域
本发明涉及一种屏蔽线耦合通道大电流注入等效替代辐照试验方法,属于大电流注入技术领域。
背景技术
大功率用频装备以及电磁脉冲武器的运用使得战场电磁环境愈发复杂,而武器装备置于这样的环境中,往往会造成干扰或损伤。为了更好地适应战场电磁环镜,就需要对武器装备进行强场辐射敏感度的试验考核。然而越来越复杂严苛的电磁环境迫使电磁兼容测试标准中对于电磁辐射敏感度测试场强的要求不断提高,MIL-STD-464C给出的舰船甲板以及空军驾驶舱的外部空间在某些特定频率范围将要面临的平均电场强度超过2000V/m,峰值场强甚至达到27460V/m。但在大范围空间模拟如此高强度的电磁环境难度十分巨大,在耗费大量人力物力的情况下有的时候甚至达不到理想中的效果。因此寻求一种可以替代模拟高场强电磁环境的方法迫在眉睫。
在此背景下,大电流注入的方法可以为解决此问题提供思路。然而,现有的大电流注入技术对于辐射敏感度的研究却存在一定的问题。目前的研究方法是以监测的感应电流作为等效依据,建立了辐照场强与监测感应电流之间的对应关系,而后进行高场强下的线性外推,这种方法在受试设备的阻抗不变的情况下成立。但当受试设备是非线性系统时,辐照场强与监测感应电流之间的线性关系往往就不成立了。
屏蔽多芯线是武器装备中常见的互联传输线,其应用范围十分广泛;这些屏蔽线可以是同轴线或者多导体传输线。屏蔽线缆的响应机理与非屏蔽线不同,在有外界干扰时,屏蔽线的外屏蔽层就会感应出皮电流,然后通过转移阻抗和转移导纳转化为内传输线的分布激励源,从而使设备产生干扰。尽管屏蔽线的耦合机理的研究较为成熟,但是目前在BCI等效替代屏蔽多芯线耦合通道辐照的试验方法还存在空白。本发明针对上述问题,在屏蔽线缆耦合通道中,以受试设备某一线对终端的输入端口响应相等作为等效依据,建立注入电压与辐射场的对应关系,提出了将注入激励源线性外推的试验方法,解决了非线性响应系统屏蔽线耦合通道注入等效替代辐照试验的难题。
发明内容
为解决上述问题,本发明提出了一种屏蔽线耦合通道大电流注入等效替代辐照试验方法,大电流单端注入的方法可以精确等效受试设备的辐照效应试验,能够满足工程的实际需求。
本发明的屏蔽线耦合通道大电流注入等效替代辐照试验方法,所述试验方法如下:
第一步,进行低场强预实验,
1)不接入注入探头,将屏蔽线右端的受试设备取下,其余电磁辐照试验配置与传统辐照试验一致,在已知某一低场强的辐照条件下,直接监测线缆终端响应;
2)开展注入试验,将注入探头接入受试系统,不同频点状态下,首先调整注入探头在线缆上位置,选取终端响应相对较大的注入位置,使得注入探头具备较高的耦合效率;选定注入位置后,调整大电流注入电压源的大小,使得注入激励时右侧终端响应与辐照激励时右端受试设备的响应相同,从而建立注入激励电压源与辐射场强的线性关系;
第二步,进行高场强外推试验,在第一步得到的线性关系的基础上,将激励源线性外推,同时,将原受试设备接回屏蔽线右端,此时大电流注入的激励对受试设备的响应即为辐照场强通过相同的线性外推对受试设备的响应,即大电流注入试验结果与不接入注入探头的传统辐射试验结果一致,能够直接与无注入探头的传统辐射试验结果等效,无需后续进一步校准,强场条件下大电流单端注入等效辐照试验完成。
进一步地,所述受试设备为测距雷达。
进一步地,所述低场强预实验和高场强外推试验均在微波暗室内进行,且操作中使用的屏蔽线长为2米,距离地面高度为1米。
进一步地,所述第一步的具体操作步骤如下:首先,在辐照条件下,将信号源通过小功率的功率放大器连接至定向耦合器;将定向耦合器输出端与双锥天线连接;将两个监测端口与功率计连接;将电流探头端接匹配负载50Ω;取下线缆右端的测距雷达,并将线缆通过光电转换模块接入频谱仪,用来记录线缆终端的响应;然后,在注入条件下,信号源通过小功率的功率放大器连接至定向耦合器;将定向耦合器输出端与电流探头连接;将两个监测端口与功率计连接;取下线缆右端的测距雷达,并将线缆通过光电转换模块接入频谱仪,用来记录线缆终端的响应。
进一步地,所述第二步的具体操作步骤如下:首先,在辐照条件下,将信号源通过大功率的功率放大器连接至定向耦合器;定向耦合器输出端与双锥天线连接;将两个监测端口与功率计连接;将电流探头端接匹配负载50Ω,将测距雷达接回线缆右端;然后,在注入条件下,信号源通过小功率的功率放大器连接至定向耦合器,定向耦合器输出端与电流探头连接。
进一步地,所述小功率的功率放大器其功率为100W。
进一步地,所述大功率的功率放大器其功率为1000W。
进一步地,辐照条件下,所述定向耦合器的耦合度为63dB;注入条件下,所述定向耦合器的耦合度为40dB。
进一步地,所述监测端口包括与功率计连接的场强计端口和监视器端口,且监视器输入端与摄像机连接。
与现有技术相比较,本发明的屏蔽线耦合通道大电流注入等效替代辐照试验方法,以非线性响应系统作为受试设备,建立了辐照法和注入法两种条件下受试设备响应的分析模型,推导出了注入激励源电压与辐照场强之间的等效对应关系,提出了大电流单端注入等效替代辐照的条件和试验方法,并进行了试验验证;试验结果表明对于非线性响应系统,本发明提出的大电流单端注入的方法是可以精确等效受试设备的辐照效应试验,能够满足工程的实际需求。
附图说明
图1是本发明的屏蔽线内部负载响应模型示意图。
图2是本发明的在注入条件下屏蔽线外部的等效模型示意图。
图3是本发明的模型转化示意图。
图4是本发明的在注入条件下内部响应求解模型。
图5是本发明的屏蔽电缆的外部同地平面构成的传输线结构。
图6是本发明的在辐照条件下内部响应求解模型。
图7是本发明的屏蔽线耦合通道大电流注入等效替代辐照试验方法的流程示意图。
图8是本发明的低场强预实验时,在辐照条件下的试验装置连接示意图。
图9是本发明的低场强预实验时,在注入条件下的试验装置连接示意图。
图10是本发明的高场强外推试验时,在辐照条件下的试验装置连接示意图。
图11是本发明的高场强外推试验时,在注入条件下的试验装置连接示意图。
图12是本发明的400MHz电流探头线性度变化曲线示意图。
图13是本发明的试验结果示意图。
图14是本发明的不同频率下的辐照和注入等效试验的曲线示意图。
图15是本发明的不同频率下的辐照和注入等效试验的误差分析示意图。
具体实施方式
本发明的屏蔽线耦合通道大电流注入等效替代辐照试验方法其研究过程如下:
首先,通过理论推导,建立了屏蔽线精确的传输网络模型,计算出了辐照条件下和大电流注入条件下右端受试设备的差模响应;建立等效关系之后,发现大电流注入的方法通过场强外推测试方法可以准确地线性等效辐照激励下的设备响应,与右端受试设备的阻抗是否为非线性无关,具体如下:
屏蔽设备和电缆通常被置于导电的地平面上,电缆线距地面的高度为h,如图1所示,两个屏蔽设备通过外部阻抗Z(e)同地面相连;Z(i)为设备两端的内部阻抗;IS(x)、QS(x)和VS(x)为屏蔽多芯线表面的分布电流、电荷和电压;上角标(e)表示外部传输线的量,上角标(i)表示内部传输线的量;其中,Z1 (e)为屏蔽设备1的外部阻抗,Z2 (e)为屏蔽设备2的外部阻抗;Z1 (i)为屏蔽设备1的内部阻抗,Z2 (i)为屏蔽设备2的内部阻抗;
求屏蔽线内部负载响应的问题,可以分解成两个独立的传输线问题:第一个是外部问题,入射平面波或者注入激励电压源相当于激励源,电缆屏蔽体上产生的电流(或者电压)是响应;另一个是内传输线问题,由于线缆屏蔽层和芯线之间存在转移阻抗和转移导纳,感应皮电流会通过转移阻抗和转移导纳的作用在芯线上形成分布激励源,并在线缆终端形成内传输线的共模响应,最终由于线缆终端的不平衡性,共模干扰信号转化为终端设备的差模响应;
确定内部负载响应的方法是:
首先采用BLT方程、链路参数及网络分析理论,推导出屏蔽体表面上分布电流和电荷的表达式,然后利用转移阻抗和转移导纳求出内激励源的表达式,再使用BLT方程、网络模态域分析的方法确定内部差模响应;
针对屏蔽线的自身结构及电磁特性,如果屏蔽层性能良好,内传输线的注入等效电路可以不考虑电流探头的影响,即无π型电路;由于注入与辐照试验线性外推(由低场强外推至高场强)后严格等效,需要满足两个条件;一是注入与辐照无源等效电路模型要相同,二是注入激励源与辐射场强为线性变化关系;根据第一个等效条件,在内传输线辐照等效电路中可以无π型电路,也就是辐照试验没有注入探头;对于第二个等效条件,注入激励源与辐射场强是否满足线性变化关系,同时这一关系与那些因素有关,关系到屏蔽线耦合通道大电流注入能否等效替代强场辐照效应试验及其实现技术,这是需要重点通过理论建模来解决的关键问题;
1.注入条件,
1)外部传输线,
注入条件下屏蔽线外部的等效模型如图2所示,Vs为耦合到屏蔽线外皮上的电压源,ZP为耦合到屏蔽线外皮上的阻抗,YP为耦合到屏蔽线外皮上的导纳;电流探头左端屏蔽线的长度为L1,探头右端屏蔽线的长度为L2;V(I)和I(I)分别代表屏蔽线外部某一位置的电压和电流;
Figure BDA0002949918110000061
Figure BDA0002949918110000062
通过链路参数及电路理论,可得:
Figure BDA0002949918110000071
Figure BDA0002949918110000072
当0<X<L1时,
Figure BDA0002949918110000073
当L1<X<L1+L2时,
Figure BDA0002949918110000074
Figure BDA0002949918110000075
Figure BDA0002949918110000076
其中,
Figure BDA0002949918110000077
Figure BDA0002949918110000078
为外部传输线的特性阻抗,
Figure BDA0002949918110000079
是外传输线传播常数,可以用单位长度阻抗和导纳参数确定;
2)内激励源,
设内部的两条芯线与外屏蔽层的位置关系及性质相同,即转移阻抗Z't和转移导纳Y't相同;电缆内传输线的激励可由分布电压源V'si=Z'tIS和电流源I'si=-Y'tVS,得到:
Figure BDA0002949918110000081
Figure BDA0002949918110000082
Z't为屏蔽线的转移阻抗,Y't为屏蔽线的转移导纳;
3)内负荷响应,
用内传输线的适当参数进行积分,使用BLT方程,就可以确定内负荷电流和电压响应;此时,屏蔽线内传输线的源S1、S2为:
Figure BDA0002949918110000083
Figure BDA0002949918110000084
通过计算可得:
Figure BDA0002949918110000085
Figure BDA0002949918110000091
Figure BDA0002949918110000092
是内传输线传播常数,也可以用单位长度阻抗和导纳参数确定;
由于探究的是终端响应情况,因此可以将芯线上的转化分布源等效成两端的集总源
Figure BDA0002949918110000093
其中,
Figure BDA0002949918110000094
Figure BDA0002949918110000095
每根芯线与屏蔽线外皮构成了共模回路,为方便计算,进行转化,如图3所示;
Figure BDA0002949918110000096
共模回路等效模型中的
Figure BDA0002949918110000097
组成的集总源向量可转换ΦW(L1+L2)为左端的源向量
Figure BDA0002949918110000098
V(1)′、I(1)′、V(2)′、I(2)′分别为二端口网络左右两端的电压和电流,
Figure BDA0002949918110000099
为传输线两端的集总激励电压源,
Figure BDA00029499181100000910
为传输线左端的集总激励电压源和集总激励电流源;
Figure BDA00029499181100000911
内部响应求解模型如图4所示,两芯线与屏蔽线外皮分别构成共模回路,两芯线构成差模回路;
根据共差模的定义,
Figure BDA0002949918110000101
Figure BDA0002949918110000102
由于本发明探究的是测试设备的差模响应,因此可以将各矩阵写成模态域条件下的转化式:
Figure BDA0002949918110000103
Figure BDA0002949918110000104
ZΔX为左右两端设备的不平衡度,ZXCM左右两端的共模阻抗,ZXDM左右两端的差模阻抗;
Figure BDA0002949918110000105
Figure BDA0002949918110000106
Figure BDA0002949918110000107
Figure BDA0002949918110000108
Figure BDA0002949918110000109
为注入条件下屏蔽多芯线内部右端EUT的模态域响应矩阵;
Figure BDA00029499181100001010
为注入条件下屏蔽多芯线左端测试设备的模态域响应矩阵;
Figure BDA00029499181100001011
12×2为2x2的单位阵;
右端受试设备的响应矩阵为:
Figure BDA0002949918110000111
2.辐照条件,
1)外部传输线,
求屏蔽线外的分布电流和分布电压,可以通过Agrawal模型进行分析计算,分析的第一步是确定屏蔽多芯线外部的电流和电荷密度;屏蔽电缆的外部同地平面构成了如图5所示的传输线结构;外传输线半径是屏蔽体外半径b,两个屏蔽设备分别通过终端阻抗
Figure BDA0002949918110000112
Figure BDA0002949918110000113
和地面相连;
对入射场激励,任意位置x处线电流的一般解可以表示为格林函数解的叠加;
Figure BDA0002949918110000114
其中,
Figure BDA0002949918110000115
Figure BDA0002949918110000116
这里标准符号x<表示x和xs中的较小者,x>表示x和xs中的较大者,GI表达式表示传输线电流的格林函数,GV则表示传输线电压的格林函数;δ是一个折返函数,定义为δ=2U(x-xs)-1,这里U(x-xs)是单位海维赛德阶跃函数,因此,x>xs时δ=1,x<xs时δ=-1;
当入射波是平面波时,入射角为φ和ψ,极化角为α,源同入射电场E相关;假设地面是良导体,则源的解析表达式为:
Figure BDA0002949918110000117
其中入射方向在x方向上的分量kx=k0cosψcosφ,
入射方向在z方向上的分量kz=k0sinψ,
传播常数k0=w/c,w为频率,c为真空中的光速;定义V'x为:
V'x≈jk2hsinψE0(w)[cosαsinψcosφ+sinαsinφ],
传输线两端的集总电压源为:
Figure BDA0002949918110000121
Figure BDA0002949918110000122
当激励场的变化处于指数期时,线电流的解析式为:
Figure BDA0002949918110000123
系数K1、K2、K3分别为:
Figure BDA0002949918110000124
Figure BDA0002949918110000125
Figure BDA0002949918110000126
式中
Figure BDA0002949918110000127
Figure BDA0002949918110000128
是外电路负载电压反射系数,传播常数
Figure BDA0002949918110000129
Figure BDA00029499181100001210
分别为:
Figure BDA00029499181100001211
Figure BDA00029499181100001212
Figure BDA00029499181100001213
是用单位长度线参数定义的外传输线特征阻抗;
计算电缆透射需要的第二个外部响应是电缆外表面电荷,用下面的连续性方程是很容易得到,
Figure BDA00029499181100001214
把方程代入可得外部电荷为:
Figure BDA0002949918110000131
2)内激励源,
电缆内传输线的激励可以由分布电压源V'si=Z'tIs和电流源I'si=-Y'tVs确定,内部电流源表示为:Isi'=-jwSSC'Q'S
3)内负荷响应,
用内传输线的适当参数在内部源V'S和I'S上积分,使用BLT方程,就可以确定内负荷响应;用这种方法,电缆内传输线的源
Figure BDA0002949918110000132
为:
Figure BDA0002949918110000133
Figure BDA0002949918110000134
因为V'si和I'si只由传输线位置参数x的指数函数决定,使用这些积分也可以进行解析式估算;其内部BLT源的结果表达式为:
Figure BDA0002949918110000135
Figure BDA0002949918110000136
其中,Z'eff定义为:
Figure BDA0002949918110000137
通过计算可知,该过程为线性过程;设辐照条件下屏蔽线内传输线的源为
Figure BDA0002949918110000138
Figure BDA0002949918110000139
因此,
Figure BDA00029499181100001310
与场强大小E0成线性关系;即
Figure BDA00029499181100001311
Figure BDA0002949918110000141
共模回路等效模型中的
Figure BDA0002949918110000142
组成的集总源向量可转换为ΦW(L1+L2)左端的源向量
Figure BDA0002949918110000143
Figure BDA0002949918110000144
Figure BDA0002949918110000145
Figure BDA0002949918110000146
内部响应求解模型如图6所示,两芯线与屏蔽线外皮分别构成共模回路,两芯线构成差模回路;
根据共差模的定义,同注入条件类似,可以将各矩阵写成模态域条件下的转化式;右端的响应矩阵计算过程为:
Figure BDA0002949918110000147
Figure BDA0002949918110000148
Figure BDA0002949918110000149
Figure BDA00029499181100001410
为辐照条件下屏蔽多芯线内部右端EUT的模态域响应矩阵;
Figure BDA00029499181100001411
为辐照条件下屏蔽多芯线左端测试设备的模态域响应矩阵;
通过计算,辐照条件下右端受试设备的响应矩阵为:
Figure BDA00029499181100001412
3.建立等效关系,
以屏蔽线内部的右端受试设备响应相等作为等效依据,即
Figure BDA00029499181100001413
可得:
Figure BDA0002949918110000151
Figure BDA0002949918110000152
第二行的元素相等即可;
Figure BDA0002949918110000153
Figure BDA0002949918110000154
通过计算可得,需要满足
Figure BDA0002949918110000155
就可以使屏蔽线内部右端受试设备得差模响应相等;即:
Figure BDA0002949918110000156
从上述推导的过程中可以看出:注入激励电压源与辐照场强成线性变化关系,这种对应关系与屏蔽体外传输线的性质、屏蔽多芯线的转移阻抗和转移导纳有关,与屏蔽体内传输线右端受试设备的阻抗特性无关,这种性质为低场强预试验中获取等效注入电压源提供了便利条件,即监测线缆终端的响应可以改变端接负载的阻抗;综上所述,屏蔽多芯线耦合通道大电流注入采用线性外推的方法理论上能够等效替代辐照效应试验。
然后,提出了屏蔽线耦合通道大电流单端注入等效替代辐照试验方法,具体如下:
如图7所示的屏蔽线耦合通道大电流注入等效替代辐照试验方法,所述试验方法如下:
第一步,进行低场强预实验,
1)不接入注入探头,将屏蔽线右端的受试设备取下,其余电磁辐照试验配置与传统辐照试验一致,在已知某一低场强的辐照条件下,直接监测线缆终端响应;
2)开展注入试验,将注入探头接入受试系统,不同频点状态下,首先调整注入探头在线缆上位置,选取终端响应相对较大的注入位置,使得注入探头具备较高的耦合效率;选定注入位置后,调整大电流注入电压源的大小,使得注入激励时右侧终端响应与辐照激励时右端受试设备的响应相同,从而建立注入激励电压源与辐射场强的线性关系;具体如下:
首先,在辐照条件下,如图8所示,将信号源通过小功率的功率放大器(100W)连接至定向耦合器(63dB);将定向耦合器输出端与双锥天线连接;将两个监测端口与功率计连接;将电流探头端接匹配负载50Ω;取下线缆右端的测距雷达,并将线缆通过光电转换模块接入频谱仪,用来记录线缆终端的响应;然后,在注入条件下,如图9所示,信号源通过小功率的功率放大器(100W)连接至定向耦合器(40dB);将定向耦合器输出端与电流探头连接;将两个监测端口与功率计连接;取下线缆右端的测距雷达,并将线缆通过光电转换模块接入频谱仪,用来记录线缆终端的响应;
第二步,进行高场强外推试验,在第一步得到的线性关系的基础上,将激励源线性外推,同时,将原受试设备接回屏蔽线右端,此时大电流注入的激励对受试设备的响应即为辐照场强通过相同的线性外推对受试设备的响应,即大电流注入试验结果与不接入注入探头的传统辐射试验结果一致,能够直接与无注入探头的传统辐射试验结果等效,无需后续进一步校准,强场条件下大电流单端注入等效辐照试验完成;具体如下:
首先,在辐照条件下,如图10所示,将信号源通过大功率的功率放大器(1000W)连接至定向耦合器(63dB);定向耦合器输出端与双锥天线连接;将两个监测端口与功率计连接;将电流探头端接匹配负载50Ω,将测距雷达接回线缆右端;然后,在注入条件下,如图11所示,信号源通过小功率的功率放大器(100W)连接至定向耦合器(40dB),定向耦合器输出端与电流探头连接。
其中,所述低场强预实验和高场强外推试验均在微波暗室内进行,且操作中使用的屏蔽线长为2米,距离地面高度为1米。所述监测端口包括与功率计连接的场强计端口和监视器端口,且监视器输入端与摄像机连接。
试验验证,
由于电流注入探头可能在高场强条件下其内部参数可能发生非线性变化;因此,试验过程中采用的是可以耐受高功率,注入效率随功率增加不超过1dB的电流注入探头,以尽可能减少电流探头对试验结果的影响;对其的插入损耗结果如图12所示。
进行低场强预实验中,为了防止直流电源损坏光电模块,关闭直流电源;由于注入激励电压源与辐照场强的对应关系与右端受试设备无关,因此可以将雷达从RS232延长线断开;选取某一特定频点,使用天线对RS232延长线进行辐照,记录此频点下频谱仪的数值,该数值即为线缆终端响应;记录功率计的前向功率以及场强计的示数;使电流注入探头工作,调整信号源的注入功率,使得线缆终端响应与辐照时一致;记录此时功率计的前向功率;
在进行高场强外推试验时,将雷达接回线缆右端,打开直流电源;分别调整辐照和注入时的信号源功率,使得雷达出现测距不准的效应;记录这两次出现效应时功率计的前向功率以及场强计的示数;计算外推之后辐照和注入条件下的误差。
试验结果及分析,
在低场强预实验中,电流注入的方法是可以精确等效辐照时的线缆终端响应;在这个前提下,以11线对为试验对象进行等效试验,如图13至图15所示,线性外推后,除了80MHz和300MHz外,其余各频点的误差均小于4dB;因此可以得出结论,大电流注入的方法是可以用RS232延长线耦合通道等效替代辐照试验的,即对屏蔽多芯线缆终端某一关键线对的差模响应进行等效模拟,即使强场电磁辐射下该差模响应是非线性的,也可实现对该辐射响应的等效。
试验中出现误差可能的原因有:
RS232延长线自身存在的插入损耗,导致在能量传输过程中有损失;受测试设备精确度的限制,对测量结果存在一定的影响;但是这些因素都不影响结论的得出。
上述实施例,仅是本发明的较佳实施方式,故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰,均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (9)

1.一种屏蔽线耦合通道大电流注入等效替代辐照试验方法,其特征在于,所述试验方法如下:
第一步,进行低场强预实验,
1)不接入注入探头,将屏蔽线右端的受试设备取下,在已知某一低场强的辐照条件下,直接监测线缆终端响应;
2)开展注入试验,将注入探头接入受试系统,不同频点状态下,首先调整注入探头在线缆上位置,选取终端响应相对较大的注入位置,使得注入探头具备较高的耦合效率;选定注入位置后,调整大电流注入电压源的大小,使得注入激励时右侧终端响应与辐照激励时右端受试设备的响应相同,从而建立注入激励电压源与辐射场强的线性关系;
第二步,进行高场强外推试验,在第一步得到的线性关系的基础上,将激励源线性外推,同时,将原受试设备接回屏蔽线右端,此时大电流注入的激励对受试设备的响应即为辐照场强通过相同的线性外推对受试设备的响应,即大电流注入试验结果与不接入注入探头的传统辐射试验结果一致,无需后续进一步校准,强场条件下大电流单端注入等效辐照试验完成;
等效替代试验前,还包括理论推导,具体如下:
首先,建立屏蔽线精确的传输网络模型,计算出大电流注入条件下和辐照条件下右端受试设备的差模响应;
(1)在大电流注入条件下,
建立内部响应求解模型,模型中,两芯线与屏蔽线外皮分别构成共模回路,两芯线构成差模回路;并根据共差模的定义,将各矩阵写成模态域条件下的转化式,通过推导得到注入条件下右端受试设备的响应矩阵;
其中,可根据共模回路转换的共模回路等效模型,将传输线两端的集总激励电压源组成的集总源向量转换为受试设备左端的源向量;
(2)辐照条件下,
建立内部响应求解模型,模型中,两芯线与屏蔽线外皮分别构成共模回路,两芯线构成差模回路;并根据共差模的定义,将各矩阵写成模态域条件下的转化式,通过推导计算得到注入条件下右端受试设备的响应矩阵;
其中,可根据共模回路转换的共模回路等效模型,将传输线两端的集总激励电压源组成的集总源向量可转换为受试设备左端的源向量;
其次,以屏蔽线内部的右端受试设备响应相等作为等效依据,建立等效关系;并通过计算可得,只需要满足
Figure QLYQS_1
,其中,
Figure QLYQS_2
为注入条件下右侧传输线的集总激励电压源,
Figure QLYQS_3
为辐照条件下右侧传输线的集总激励电压源,就可以使屏蔽线内部右端受试设备得差模响应相等;
最后,通过推导可以得出:注入激励电压源与辐照场强成线性变化关系,这种对应关系与屏蔽体外传输线的性质、屏蔽多芯线的转移阻抗和转移导纳有关,与屏蔽体内传输线右端受试设备的阻抗特性无关;屏蔽多芯线耦合通道大电流注入采用线性外推的方法理论上能够等效替代辐照效应试验。
2.根据权利要求1所述的屏蔽线耦合通道大电流注入等效替代辐照试验方法,其特征在于:所述受试设备为测距雷达。
3.根据权利要求1所述的屏蔽线耦合通道大电流注入等效替代辐照试验方法,其特征在于:所述低场强预实验和高场强外推试验均在微波暗室内进行,且操作中使用的屏蔽线长为2米,距离地面高度为1米。
4.根据权利要求1所述的屏蔽线耦合通道大电流注入等效替代辐照试验方法,其特征在于:所述第一步的具体操作步骤如下:首先,在辐照条件下,将信号源通过小功率的功率放大器连接至定向耦合器;将定向耦合器输出端与双锥天线连接;将两个监测端口与功率计连接;将电流探头端接匹配负载50Ω;取下线缆右端的测距雷达,并将线缆通过光电转换模块接入频谱仪,用来记录线缆终端的响应;然后,在注入条件下,信号源通过小功率的功率放大器连接至定向耦合器;将定向耦合器输出端与电流探头连接;将两个监测端口与功率计连接;取下线缆右端的测距雷达,并将线缆通过光电转换模块接入频谱仪,用来记录线缆终端的响应。
5.根据权利要求1所述的屏蔽线耦合通道大电流注入等效替代辐照试验方法,其特征在于:所述第二步的具体操作步骤如下:首先,在辐照条件下,将信号源通过大功率的功率放大器连接至定向耦合器;定向耦合器输出端与双锥天线连接;将两个监测端口与功率计连接;将电流探头端接匹配负载50Ω,将测距雷达接回线缆右端;然后,在注入条件下,信号源通过小功率的功率放大器连接至定向耦合器,定向耦合器输出端与电流探头连接。
6.根据权利要求4或5所述的屏蔽线耦合通道大电流注入等效替代辐照试验方法,其特征在于:所述小功率的功率放大器其功率为100W。
7.根据权利要求5所述的屏蔽线耦合通道大电流注入等效替代辐照试验方法,其特征在于:所述大功率的功率放大器其功率为1000W。
8.根据权利要求4或5所述的屏蔽线耦合通道大电流注入等效替代辐照试验方法,其特征在于:辐照条件下,所述定向耦合器的耦合度为63dB;注入条件下,所述定向耦合器的耦合度为40dB。
9.根据权利要求4或5所述的屏蔽线耦合通道大电流注入等效替代辐照试验方法,其特征在于:所述监测端口包括与功率计连接的场强计端口和监视器端口,且监视器输入端与摄像机连接。
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