CN113092916B - 一种孔缝端口的电磁环境适应性边界场景快速推演方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种孔缝端口的电磁环境适应性边界场景快速推演方法，包括以下步骤：S1：开展电子设备电磁敏感试验，找到其电磁环境适应性边界；S2：建立孔缝端口电磁特性参数集；S3：建立电子设备工作场景电磁环境指标参数集；S4：建立电子设备工作场景电磁信号传播模型；S5：根据边界测试结果，结合孔缝端口响应等效，对试验边界对应的工作场景进行快速推演。本发明不需要对电子设备实际工作场景完全进行遍历模拟就可以得到不同工作场景下的电磁环境适应性，提高电子设备电磁环境适应性评估全面性和可信度。

Description

一种孔缝端口的电磁环境适应性边界场景快速推演方法
技术领域
本发明涉及电磁环境适应性领域，特别是涉及一种孔缝端口的电磁环境适应性边界场景快速推演方法。
背景技术
孔缝端口作为电子设备与电磁环境交互的主要耦合端口，是电磁环境进入并影响电子设备工作性能的主要通道，电子设备外部电磁环境通过孔缝端口，经过孔缝端口对电磁信号的反射、透射、绕射等影响，在电子设备内部会形成与外部电磁环境不同的电场分布，考虑到电子设备内部模块对电场有不同的敏感阈值，因此，对于孔缝端口作为电磁环境主要耦合通道的电子设备，明确其对不同工作场景的电磁环境适应性边界，对其电磁环境适应性设计及评估、确保电子设备正常工作至关重要。
目前，通常采用在电子设备内部布设电场传感器，测试外部电磁环境作用下，电子设备内部的电场分布，由于受仪器和试验水平的限制，现有的试验手段难以遍历电子设备实际工作面临的复杂电磁环境，只能得到在某些场景或某些信号下电子设备内部的电场分布以及内部模块敏感时的电磁环境适应性边界，因此，对电子设备实际工作场景下电磁环境适应性边界评估不全面不准确。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种孔缝端口的电磁环境适应性边界场景快速推演方法，不需要对电子设备实际工作场景完全进行遍历模拟就可以得到不同工作场景下的电磁环境适应性，提高电子设备电磁环境适应性评估全面性和可信度。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种孔缝端口的电磁环境适应性边界场景快速推演方法：包括以下步骤：
S1：开展电子设备电磁敏感试验，找到其电磁环境适应性边界；所述适应性边界是指电子设备敏感时，电场传感器记录的电场值。
S2：建立孔缝端口电磁特性参数集；
S3：建立电子设备工作场景电磁环境指标参数集；电子设备工作场景电磁环境指标参数集包括：脉冲电磁环境信息和连续波电磁环境信息
S4：建立电子设备工作场景电磁信号传播模型；
S5：根据边界测试结果，结合孔缝端口响应等效，对试验边界对应的工作场景进行快速推演：
对于连续波电磁环境，构建连续波试验环境，E1代表试验期间电子设备敏感时，电子设备外部电磁环境电场值，E2代表试验期间电子设备敏感时，内部电场传感器记录的电场值，即电磁环境适应性边界，SE是屏蔽效能，用于表征电子设备壳体对外部电磁环境的屏蔽效果：
Figure GDA0003232004440000021
以SE为桥梁，E3为实际工作场景时，电子设备外部电磁环境电场值，H(E)是根据工作场景选择的电磁信号传播模型，因此只要保证满足下式，就能够实现对边界场景的快速推演，本质是结合H(E)，利用E2推演E3：
Figure GDA0003232004440000022
对于脉冲电磁环境，构建脉冲试验环境，E1代表试验期间电子设备敏感时，电子设备外部电磁环境峰值电场值，E2代表试验期间电子设备敏感时，内部电场传感器记录的峰值电场值，即电磁环境适应性边界，SEt是时域屏蔽效能，用于表征电子设备壳体对外部脉冲电磁环境的屏蔽效果：
Figure GDA0003232004440000023
以SEt为桥梁，E3为实际工作场景时，电子设备外部电磁环境峰值电场值，H(E)是根据工作场景选择的电磁信号传播模型，因此只要保证满足下式，就能够实现对边界场景的快速推演，本质是结合H(E)，利用E2推演E3：
Figure GDA0003232004440000024
本发明的有益效果是：本发明通过对孔缝端口对电子设备内部电场分布影响特点、变化规律以及电磁环境传播特性的分析，在复杂电磁环境下电子设备孔缝端口对应的敏感剖面是不变的。因此，依据电子设备孔缝端口对各类电磁信号的响应特性，在试验得到电磁适应性边界的基础上，通过设备孔缝端口响应，对边界所对应的工作场景进行快速推演，不需要对电子设备实际工作场景完全进行遍历模拟就可以得到不同工作场景下的电磁环境适应性，提高电子设备电磁环境适应性评估全面性和可信度。
附图说明
图1为本发明的方法流程图；
图2为寻找电子设备电磁环境适应性边界的流程图；
图3为孔缝端口电磁特性参数集的示意图；
图4为电子设备工作场景电磁环境指标参数集的示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种孔缝端口的电磁环境适应性边界场景快速推演方法，包括以下步骤：
S1：开展电子设备电磁敏感试验，找到其电磁环境适应性边界；
S2：建立孔缝端口电磁特性参数集；
S3：建立电子设备工作场景电磁环境指标参数集；
S4：建立电子设备工作场景电磁信号传播模型；
S5：根据边界测试结果，结合孔缝端口响应等效，对试验边界对应的工作场景进行快速推演。
如图2所示，所述步骤S1包括：
S101.对电子设备进行开机预热；
S102.对电子设备进行系统校准；
S103.构建电子设备功能电磁环境，判断电子设备是否可以正常工作；
若否，则返回步骤S102,重新进行电子设备系统校准；该过程是为了确保没有干扰的情况下，电子设备可以正常工作；
若是，则在电子设备内部布设电场传感器，进入步骤S104；
由于孔缝端口本身不具有辐射性，并且其自身的电磁特性参数会影响设备内部的电场分布，一旦设备内部的电场值超过了设备可以承受的敏感阈值，那么就会造成设备敏感。因此布设电场传感器就是为了测量外部不同试验环境下，通过孔缝端口后设备内部的电场值，并以此作为场景推演的依据；
S104.设置试验环境参数，对电子设备开展电磁敏感测试；这里的试验环境与电磁环境指标参数集相对应，主要是为了判断其能否对电子设备产生干扰；
S105.调节输出信号功率，判断电子设备是否出现敏感现象；
若否，继续调节输出信号功率直至电子设备出现敏感现象；
若是，进入步骤S106；
S106.根据试验需要，判断是否继续重新设置试验环境参数；
若是，则返回步骤S104；
若否，则记录电子设备当前环境的适应性边界，所述适应性边界是指电子设备敏感时，电场传感器记录的电场值，也称为敏感边界。
进一步地，所述步骤S2中，将电子设备看作具有一定形状的腔体，在外部电磁环境激励下，根据波导传输理论，电场在腔体内存在多种模式，每一种模式对应着谐振频率，谐振频率与腔体材料、结构及尺寸有关，孔缝端口的结构、尺寸、位置会影响腔体内部的电场模式，最终影响电子设备内部的电场分布，如图3所示，建立的孔缝端口电磁特性参数集包括孔缝端口信息和孔缝端口外部电磁环境信息；
所述孔缝端口信息包括孔缝结构及尺寸、孔缝位置、设备壳体材料、设备壳体结构及尺寸；
所述孔缝端口外部电磁环境由多个辐射源对外辐射信号形成，所述孔缝端口外部电磁环境信息包括每一个辐射源的位置信息、波形参数信息和信号传播方向信息。
如图4所示，所述步骤S3中，电子设备工作场景电磁环境指标参数集包括脉冲电磁环境信息或连续波电磁环境信息中的一种；
所述脉冲电磁环境由多个脉冲辐射源对外辐射信号形成，所述脉冲电磁环境信息包括每一个脉冲辐射源的上升沿信息、脉宽信息、峰值电场信息和位置信息；
所述连续波电磁环境由多个连续辐射源对外辐射信号形成，所述连续波电磁环境信息包括每一个连续辐射源的位置信息、时域信息、能量信息和频域信息。
其中，步骤S4中建立的电子设备工作场景电磁信号传播模型用于表征电磁信号从辐射源到孔缝端口的电波传播特性；在一些实施例中，电磁信号传播模型可以采用经验传播模型，经验传播模型通过在不同传播环境中通过大量的实测数据进行统计来获得；
在另外一些实施例中，电磁信号传播模型也可以采用确定性模型，所述确定性模型的建立主要基于对环境的描述和电磁波传播损耗，环境的描述由不同的精度等级的地形地物数据库中得到；确定性模型通常会直接查找相关的数据库来进行获取。
其中，所述步骤S5中，通过试验得到的边界，其本质是电子设备敏感时对应电场传感器记录的电场值，因此试验边界对应的工作场景快速推演，其本质是：根据电子设备的工作场景，推演出试验边界对应的在该工作场景下会造成电子设备敏感的电场值，具体地：
所述步骤S5包括以下子步骤：
对于连续波电磁环境：构建连续波试验环境，E1代表试验期间电子设备敏感时，电子设备外部电磁环境电场值，E2代表试验期间电子设备敏感时，内部电场传感器记录的电场值，即电磁环境适应性边界，SE是屏蔽效能，用于表征电子设备壳体对外部电磁环境的屏蔽效果：
Figure GDA0003232004440000041
以SE为桥梁，E3为实际工作场景时，电子设备外部电磁环境电场值，H(E)是根据工作场景选择的电磁信号传播模型，因此只要保证满足下式，就能够实现对边界场景的快速推演，本质是结合H(E)，利用E2推演E3：
Figure GDA0003232004440000042
对于脉冲电磁环境：构建脉冲试验环境，E1代表试验期间电子设备敏感时，电子设备外部电磁环境峰值电场值，E2代表试验期间电子设备敏感时，内部电场传感器记录的峰值电场值，即电磁环境适应性边界，SEt是时域屏蔽效能，用于表征电子设备壳体对外部脉冲电磁环境的屏蔽效果：
Figure GDA0003232004440000051
以SEt为桥梁，E3为实际工作场景时，电子设备外部电磁环境峰值电场值，H(E)是根据工作场景选择的电磁信号传播模型，因此只要保证满足下式，就能够实现对边界场景的快速推演，本质是结合H(E)，利用E2推演E3：
Figure GDA0003232004440000052
综上，本发明通过对孔缝端口对电子设备内部电场分布影响特点、变化规律以及电磁环境传播特性的分析，在复杂电磁环境下电子设备孔缝端口对应的敏感剖面是不变的。因此，依据电子设备孔缝端口对各类电磁信号的响应特性，在试验得到电磁适应性边界的基础上，通过设备孔缝端口响应，对边界所对应的工作场景进行快速推演，不需要对电子设备实际工作场景完全进行遍历模拟就可以得到不同工作场景下的电磁环境适应性，提高电子设备电磁环境适应性评估全面性和可信度。
上述说明示出并描述了本发明的一个优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种孔缝端口的电磁环境适应性边界场景快速推演方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：开展电子设备电磁敏感试验，找到其电磁环境适应性边界；
S2：建立孔缝端口电磁特性参数集；
S3：建立电子设备工作场景电磁环境指标参数集；
S4：建立电子设备工作场景电磁信号传播模型；
S5：根据边界测试结果，结合孔缝端口响应等效，对试验边界对应的工作场景进行快速推演；通过试验得到的边界，即电子设备敏感时电子设备内的电场值，试验边界对应的工作场景快速推演，即根据电子设备的工作场景，推演出试验边界对应的在该工作场景下会造成电子设备敏感的电场值。
2.根据权利要求1所述的一种孔缝端口的电磁环境适应性边界场景快速推演方法，其特征在于：所述步骤S1包括：
S101.对电子设备进行开机预热；
S102.对电子设备进行系统校准；
S103.构建电子设备功能电磁环境，判断电子设备是否可以正常工作；
若否，则返回步骤S102,重新进行电子设备系统校准；
若是，则在电子设备内部布设电场传感器，进入步骤S104；
S104.设置试验环境参数，对电子设备开展电磁敏感测试；
S105.调节输出信号功率，判断电子设备是否出现敏感现象；
若否，继续调节输出信号功率直至电子设备出现敏感现象；
若是，进入步骤S106；
S106.根据试验需要，判断是否继续重新设置试验环境参数；
若是，则返回步骤S104；
若否，则记录电子设备当前环境的适应性边界，所述适应性边界是指电子设备敏感时，电场传感器记录的电场值。
3.根据权利要求1所述的一种孔缝端口的电磁环境适应性边界场景快速推演方法，其特征在于：所述步骤S2中，将电子设备看作具有一定形状的腔体，在外部电磁环境激励下，根据波导传输理论，电场在腔体内存在多种模式，每一种模式对应着谐振频率，谐振频率与腔体材料、结构及尺寸有关，孔缝端口的结构、尺寸、位置会影响腔体内部的电场模式，最终影响电子设备内部的电场分布，故建立的孔缝端口电磁特性参数集包括孔缝端口信息和孔缝端口外部电磁环境信息；
所述孔缝端口信息包括孔缝结构及尺寸、孔缝位置、设备壳体材料、设备壳体结构及尺寸；
所述孔缝端口外部电磁环境由多个辐射源对外辐射信号形成，所述孔缝端口外部电磁环境信息包括每一个辐射源的位置信息、波形参数信息和信号传播方向信息。
4.根据权利要求1所述的一种孔缝端口的电磁环境适应性边界场景快速推演方法，其特征在于：所述步骤S3中，电子设备工作场景电磁环境指标参数集包括脉冲电磁环境信息或连续波电磁环境信息中的一种；
所述脉冲电磁环境由多个脉冲辐射源对外辐射信号形成，所述脉冲电磁环境信息包括每一个脉冲辐射源的上升沿信息、脉宽信息、峰值电场信息和位置信息；
所述连续波电磁环境由多个连续辐射源对外辐射信号形成，所述连续波电磁环境信息包括每一个连续辐射源的位置信息、时域信息、能量信息和频域信息。
5.根据权利要求1所述的一种孔缝端口的电磁环境适应性边界场景快速推演方法，其特征在于：步骤S4中建立的电子设备工作场景电磁信号传播模型用于表征电磁信号从辐射源到孔缝端口的电波传播特性。
6.根据权利要求1所述的一种孔缝端口的电磁环境适应性边界场景快速推演方法，其特征在于：所述步骤S5包括以下子步骤：
对于连续波电磁环境：构建连续波试验环境，E1代表试验期间电子设备敏感时，电子设备外部电磁环境电场值，E2代表试验期间电子设备敏感时，内部电场传感器记录的电场值，即电磁环境适应性边界，SE是屏蔽效能，用于表征电子设备壳体对外部电磁环境的屏蔽效果：
Figure FDA0003232004430000021
以SE为桥梁，E3为实际工作场景时，电子设备外部电磁环境电场值，H(E)是根据工作场景选择的电磁信号传播模型，因此只要保证满足下式，就能够实现对边界场景的快速推演，本质是结合H(E)，利用E2推演E3：
Figure FDA0003232004430000022
对于脉冲电磁环境：构建脉冲试验环境，E1代表试验期间电子设备敏感时，电子设备外部电磁环境峰值电场值，E2代表试验期间电子设备敏感时，内部电场传感器记录的峰值电场值，即电磁环境适应性边界，SEt是时域屏蔽效能，用于表征电子设备壳体对外部脉冲电磁环境的屏蔽效果：
Figure FDA0003232004430000023
以SEt为桥梁，E3为实际工作场景时，电子设备外部电磁环境峰值电场值，H(E)是根据工作场景选择的电磁信号传播模型，因此只要保证满足下式，就能够实现对边界场景的快速推演，本质是结合H(E)，利用E2推演E3：
Figure FDA0003232004430000031
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