CN115436717A - 一种线缆护套高频脉冲电磁屏蔽效能测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种线缆护套高频脉冲电磁屏蔽效能测试装置，包括：高频脉冲信号产生装置，用于产生并辐射高频电磁脉冲信号；测试主体装置，所述测试主体装置中配有测试线；所述测试线用于装载线缆护套以及与高频电磁脉冲信号相互耦合产生耦合信号；信号接收装置，与测试线连接，用于接收耦合信号。本发明能够实现近自由空间传播的外部电磁环境模拟，通过对比测试线在装载线缆护套与未装载线缆护套时的耦合信号来获取线缆护套高频脉冲电磁屏蔽效能，填补了线缆护套高频电磁脉冲防护性能测试技术领域空白，且装置具有抗电磁干扰能力强、测试结果准确度高等特点。

Description

一种线缆护套高频脉冲电磁屏蔽效能测试装置

技术领域

本发明涉及电磁屏蔽效能测试技术领域，具体而言，涉及一种线缆护套高频脉冲电磁屏蔽效能测试装置。

背景技术

随着电子信息系统的智能化、网络化发展以及电磁脉冲技术的突破性进展，电子信息系统面临的电磁环境愈发复杂、多变。线缆，作为电子信息系统中各设备间主要联通媒质，是外部电磁干扰耦合进入电子信息系统的主要途径。电磁脉冲通过互连线缆耦合进入电子信息系统中，将严重影响设备间信号的正常传输，扰乱甚至毁伤敏感电路或器件。为提升电子信息系统抗电磁脉冲能力，采用屏蔽护套对互连线缆进行防护加固是最直接有效的方法。对于线缆护套而言，屏蔽效能是衡量其电磁防护性能最重要的指标之一，准确表征、测试电磁脉冲环境下线缆护套电磁屏蔽效能对促进线缆护套实际电磁防护应用具有重要意义。

目前，现有的线缆护套电磁屏蔽效能测量方法主要是针对频率较低(一般小于3GHz)的连续波信号；由于线缆屏蔽层内部场强难以有效测量，通常在频域条件采用测量线缆屏蔽层转移阻抗的方式来获取其电磁屏蔽效能；难以实现通常以时域信号形式呈现的高频电磁脉冲作用下的线缆护套电磁屏蔽效能测试。

发明内容

本发明旨在提供一种线缆护套高频脉冲电磁屏蔽效能测试装置，以解决现有的线缆护套电磁屏蔽效能测量方法难以实现通常以时域信号形式呈现的高频电磁脉冲作用下的线缆护套电磁屏蔽效能测试的问题。

本发明提供的一种线缆护套高频脉冲电磁屏蔽效能测试装置，包括：

高频脉冲信号产生装置，用于产生并辐射高频电磁脉冲信号；

测试主体装置，所述测试主体装置中配有测试线；所述测试线用于装载线缆护套以及与高频电磁脉冲信号相互耦合产生耦合信号；

信号接收装置，与测试线连接，用于接收耦合信号；通过对比测试线在装载线缆护套与未装载线缆护套时的耦合信号来获取线缆护套高频脉冲电磁屏蔽效能。

在一些实施例中，所述高频脉冲信号产生装置包括相连接的高频电磁脉冲源和发射天线；

所述高频电磁脉冲源用于产生电磁信号；

所述发射天线用于将高频电磁脉冲源产生的电磁信号辐射至测试线。

在一些实施例中，所述测试主体装置包括测试架、第一金属屏蔽盒、第二金属屏蔽盒和支撑座；

所述第一金属屏蔽盒设置在测试架的顶部；所述第二金属屏蔽盒设置在支撑座上，所述支撑座设置在测试架的底部，所述测试线固定于第一金属屏蔽盒和第二金属屏蔽盒之间。

在一些实施例中，所述测试架采用非金属材质的中空结构设计；所述测试架顶部与底部间最小镂空距离X、测试架两侧边间最小镂空距离Y、非金属材质相对介电常数ε_r、发射天线主波束3dB均匀参数区间满足式(1)：

其中：D为发射天线口面中心到测试线中心的距离，满足远场测试条件；θ为发射天线主波束3dB波束宽度弧度值。

在一些实施例中，所述第一金属屏蔽盒内设有线缆接头，所述第二金属屏蔽盒内设有线缆连接器；所述第一金属屏蔽盒和第二金属屏蔽盒均在测试线引入端面处设有截止波导；

所述测试线的一端穿过第一金属屏蔽盒的截止波导固定于第一金属屏蔽盒内的线缆接头上，并与线缆接头的芯线相连；所述测试线的另一端穿过第二金属屏蔽盒的截止波导并通过第二金属屏蔽盒内的线缆连接器与信号接收装置相连。

在一些实施例中，所述测试线的布设方向与发射天线的电场极化方向平行。

在一些实施例中，所述发射天线和所述支撑座的高度可调节，以实现不同长度线缆护套电磁屏蔽效能测试。

在一些实施例中，所述测试架底部设有可移动结构。

在一些实施例中，所述信号接收装置包括依次连接的同轴电缆、“衰减–放大”调节装置以及信号采集模块；

所述同轴电缆的一端与线缆连接器相连，另一端与“衰减–放大”调节装置相连，用于传输测试线耦合的电磁信号；

所述“衰减–放大”调节装置用于衰减或放大进入信号采集模块的耦合信号，使得信号采集模块接收的耦合信号能够在信号采集模块合适的量程范围内显示；

所述信号采集模块用于采集、存储及显示耦合信号波形。

在一些实施例中，所述同轴电缆表面加装有在宽频带范围内具有优异电磁屏蔽效能的电磁防护加固结构；

所述电磁防护加固结构拥有不低于所述电磁信号的频率范围；

所述加装有电磁防护加固结构的同轴电缆上产生的耦合信号，低于装载线缆护套的测试线耦合信号20dB以上。

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、本发明的一种线缆护套高频脉冲电磁屏蔽效能测试装置，能够实现通过对比测试线在装载线缆护套与未装载线缆护套时的耦合信号来获取线缆护套高频(1GHz～18GHz)脉冲电磁屏蔽效能，填补了线缆护套高频电磁脉冲防护性能测试技术领域空白。

2、本发明通过设计测试架为非金属中空结构，并合理设置测试架相关参数与发射天线主波束3dB均匀区参数间关系，减小测试架对高频电磁脉冲辐射信号的影响，实现近自由空间电磁信号“传播–耦合”场景模拟，从而提高测试的客观性、真实性。

3、本发明通过对同轴电缆加装满足一定电磁屏蔽要求的电磁防护加固结构，解决了线缆护套电磁屏蔽效能测试过程中，因发射天线主波束3dB均匀区外的主瓣、旁瓣以及各种散射、折反射信号等与同轴电缆相互耦合，产生的耦合信号过大进而影响测试结果准确性的问题，提升了测试装置抗电磁脉冲干扰能力。

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是本发明的一种线缆护套高频脉冲电磁屏蔽效能测试装置整体结构示意图。

图2为第一金属屏蔽盒剖面图。

图3为第二金属屏蔽盒连接加装有电磁防护加固结构的同轴电缆的剖面图。

图标：1-高频电磁脉冲源、2-发射天线、3-测试架、4-第一金属屏蔽盒、5-第二金属屏蔽盒、6-截止波导、7-支撑座、8-测试线、9-同轴电缆、10-电磁防护加固结构、11-“衰减–放大”调节装置、12-信号采集模块、13-线缆接头、14-线缆连接器、15-万向轮。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

实施例

如图1所示，本实施例提出一种线缆护套高频脉冲电磁屏蔽效能测试装置，包括：

高频脉冲信号产生装置，用于产生并辐射高频电磁脉冲信号；

测试主体装置，所述测试主体装置中配有测试线8；所述测试线8用于装载线缆护套以及与高频电磁脉冲信号相互耦合产生耦合信号；

信号接收装置，与测试线8连接，用于接收耦合信号；通过对比测试线8在装载线缆护套与未装载线缆护套时的耦合信号来获取线缆护套高频脉冲电磁屏蔽效能。

进一步地，所述高频脉冲信号产生装置包括相连接的高频电磁脉冲源1和发射天线2；

所述高频电磁脉冲源1用于产生电磁信号；在本实施例中，所述高频电磁脉冲源1可生成频率在1GHz～18GHz的高频电磁脉冲信号，如中心频率为1.35GHz的窄带高功率微波信号；

所述发射天线2用于将高频电磁脉冲源1产生的电磁信号辐射至测试线8。在本实施例中，所述发射天线2选用双脊喇叭天线，并且优选发射天线2的高度可调节。

进一步地，所述测试主体装置包括测试架3、第一金属屏蔽盒4、第二金属屏蔽盒5和支撑座7；

所述第一金属屏蔽盒4设置在测试架3的顶部；所述第二金属屏蔽盒5设置在支撑座7上，所述支撑座7设置在测试架3的底部，所述测试线8固定于第一金属屏蔽盒4和第二金属屏蔽盒5之间。

其中，所述测试架3采用非金属材质的中空结构设计；所述测试架3顶部与底部间最小镂空距离X、测试架3两侧边间最小镂空距离Y、非金属材质相对介电常数ε_r、发射天线2主波束3dB均匀参数区间满足式(1)，以实现近自由空间电磁信号“传播–耦合”场景模拟，减小测试架3对高频电磁脉冲辐射信号的影响。

其中：D为发射天线2口面中心到测试线8中心的距离，满足远场测试条件，本实施例中D＝1500mm；θ为发射天线2主波束3dB波束宽度弧度值，本实施例中为θ＝π/4。所述测试架3的形状、具体非金属材质以及最小镂空距离依据实际需求进行设计选择。本实施例中，所述测试架3设计为矩形中空支架，由聚碳酸酯(PC)材质制作而成，其相对介电常数ε_r为2.8；测试架3的顶部与底部间镂空距离X设计为2200mm，左右两侧边间镂空距离Y设计为1000mm。

进一步地，所述第一金属屏蔽盒4内设有线缆接头13，如图2所示，线缆接头13阻抗选定为50Ω；所述第二金属屏蔽盒5内设有线缆连接器14，如图3所示；所述第一金属屏蔽盒4和第二金属屏蔽盒5均在测试线8引入端面处设有截止波导6；本实施例中，所述第一金属屏蔽盒4和第二金属屏蔽盒5选用铝合金材质；

所述测试线8的一端穿过第一金属屏蔽盒4的截止波导6固定于第一金属屏蔽盒4内的线缆接头13上，并与线缆接头13的芯线相连；所述测试线8的另一端穿过第二金属屏蔽盒5的截止波导6并通过第二金属屏蔽盒5内的线缆连接器14与信号接收装置相连。

进一步地，所述测试线8的布设方向与发射天线2的电场极化方向平行，本实施例中设置为垂直极化。

进一步地，所述支撑座7的高度可调节，通过协同调节支撑座7、发射天线2高度以实现不同长度线缆护套电磁屏蔽效能测试。本实施例中，所述支撑座7的材质与测试架3相同。

进一步地，所述测试架3底部设有可移动结构，如万向轮15，用以灵活调整测试主体装置位置，从而满足多种不同场景的测试。

进一步地，所述信号接收装置包括依次连接的同轴电缆9、“衰减–放大”调节装置11以及信号采集模块12；

所述同轴电缆9的一端与线缆连接器14相连，另一端与“衰减–放大”调节装置11相连，用于传输测试线8耦合的电磁信号；

所述“衰减–放大”调节装置用于衰减或放大进入信号采集模块12的耦合信号，使得信号采集模块12接收的耦合信号能够在信号采集模块12合适的量程范围内显示；

所述信号采集模块12用于采集、存储及显示耦合信号波形。所述信号采集模块12优选为示波器，如型号为Lecroy Runner 640Zi的示波器。

进一步地，所述同轴电缆9表面加装有在宽频带范围内具有优异电磁屏蔽效能的电磁防护加固结构10，以避免因发射天线2主波束3dB均匀区外的主瓣、旁瓣以及各种散射、折反射信号等与同轴电缆9相互耦合，产生的耦合信号叠加于测试线8耦合信号上，进而影响屏蔽效能测试结果的准确性；可选地，所述电磁防护加固结构10采用500目的屏蔽铜网，满足加装有屏蔽铜网的同轴电缆9在1GHz～18GHz频率范围内的屏蔽效能不低于80dB；

所述电磁防护加固结构10拥有不低于所述电磁信号的频率范围；

所述加装有电磁防护加固结构10的同轴电缆9上产生的耦合信号，低于装载线缆护套的测试线8耦合信号20dB以上，以确保屏蔽效能测试结果的准确性。

根据装载线缆护套或未装载线缆护套的测试线8的耦合信号、信号接收装置全链路衰减值，可计算得到待测线缆护套的电磁屏蔽效能，其表达式为：

其中，V₀为未装载线缆护套的测试线8耦合信号电压值，V₁为装载线缆护套的测试线8耦合信号电压值，R₀为测试线8未装载线缆护套时信号接收装置全链路衰减值，R₁为测试线8装载线缆护套时信号接收装置全链路衰减值。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种线缆护套高频脉冲电磁屏蔽效能测试装置，其特征在于，包括：

高频脉冲信号产生装置，用于产生并辐射高频电磁脉冲信号；

测试主体装置，所述测试主体装置中配有测试线；所述测试线用于装载线缆护套以及与高频电磁脉冲信号相互耦合产生耦合信号；

信号接收装置，与测试线连接，用于接收耦合信号；通过对比测试线在装载线缆护套与未装载线缆护套时的耦合信号来获取线缆护套高频脉冲电磁屏蔽效能；

所述测试主体装置包括测试架、第一金属屏蔽盒、第二金属屏蔽盒和支撑座；所述第一金属屏蔽盒设置在测试架的顶部；所述第二金属屏蔽盒设置在支撑座上，所述支撑座设置在测试架的底部，所述测试线固定于第一金属屏蔽盒和第二金属屏蔽盒之间；

所述测试架采用非金属材质的中空结构设计；所述测试架顶部与底部间最小镂空距离X、测试架两侧边间最小镂空距离Y、非金属材质相对介电常数ε_r、发射天线主波束3dB均匀参数区间满足式(1)：

其中：D为发射天线口面中心到测试线中心的距离，满足远场测试条件；θ为发射天线主波束3dB波束宽度弧度值。

2.根据权利要求1所述的线缆护套高频脉冲电磁屏蔽效能测试装置，其特征在于，所述高频脉冲信号产生装置包括相连接的高频电磁脉冲源和发射天线；

所述高频电磁脉冲源用于产生电磁信号；

所述发射天线用于将高频电磁脉冲源产生的电磁信号辐射至测试线。

3.根据权利要求1所述的线缆护套高频脉冲电磁屏蔽效能测试装置，其特征在于，所述第一金属屏蔽盒内设有线缆接头，所述第二金属屏蔽盒内设有线缆连接器；所述第一金属屏蔽盒和第二金属屏蔽盒均在测试线引入端面处设有截止波导；

所述测试线的一端穿过第一金属屏蔽盒的截止波导固定于第一金属屏蔽盒内的线缆接头上，并与线缆接头的芯线相连；所述测试线的另一端穿过第二金属屏蔽盒的截止波导并通过第二金属屏蔽盒内的线缆连接器与信号接收装置相连。

4.根据权利要求1所述的线缆护套高频脉冲电磁屏蔽效能测试装置，其特征在于，所述测试线的布设方向与发射天线的电场极化方向平行。

5.根据权利要求1所述的线缆护套高频脉冲电磁屏蔽效能测试装置，其特征在于，所述发射天线和所述支撑座的高度可调节，以实现不同长度线缆护套电磁屏蔽效能测试。

6.根据权利要求1所述的线缆护套高频脉冲电磁屏蔽效能测试装置，其特征在于，所述测试架底部设有可移动结构。

7.根据权利要求1所述的线缆护套高频脉冲电磁屏蔽效能测试装置，其特征在于，所述信号接收装置包括依次连接的同轴电缆、“衰减–放大”调节装置以及信号采集模块；

所述同轴电缆的一端与线缆连接器相连，另一端与“衰减–放大”调节装置相连，用于传输测试线耦合的电磁信号；

所述“衰减–放大”调节装置用于衰减或放大进入信号采集模块的耦合信号，使得信号采集模块接收的耦合信号能够在信号采集模块合适的量程范围内显示；

所述信号采集模块用于采集、存储及显示耦合信号波形。

8.根据权利要求7所述的线缆护套高频脉冲电磁屏蔽效能测试装置，其特征在于，所述同轴电缆表面加装有在宽频带范围内具有优异电磁屏蔽效能的电磁防护加固结构；

所述电磁防护加固结构拥有不低于所述电磁信号的频率范围；

所述加装有电磁防护加固结构的同轴电缆上产生的耦合信号，低于装载线缆护套的测试线耦合信号20dB以上。

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