CN115902428A

CN115902428A - 一种低电平扫描场校准测试装置和方法

Info

Publication number: CN115902428A
Application number: CN202211558804.4A
Authority: CN
Inventors: 石国昌; 肖寅澍; 廖意; 任平
Original assignee: Shanghai Radio Equipment Research Institute
Current assignee: Shanghai Radio Equipment Research Institute
Priority date: 2022-12-06
Filing date: 2022-12-06
Publication date: 2023-04-04

Abstract

本发明公开了一种低电平扫描场校准测试装置和方法，底座；竖直设置于底座上的高度杆；活动设置于高度杆上的升降座，所述升降座可以依附于高度杆上下滑动；发射端，用于生成HIRF模拟信号，其包括发射天线；接收端，用于采集飞机内的电磁信号，所述的接收端包括一接收天线；接收天线固定件和线缆套筒，其分别设置于升降座的两端，所述的接收天线固定件用于固定接收天线；滑轮组件，其包括：设置于高度杆上的滑轮；固件绳，其一端连接于升降座，另一端穿过所述滑轮连接于驱动电机，所述驱动电机带动固定绳传动，使得所述的升降座上下移动。本发明提高低电平扫描场测试的效率和精度，为飞机高强辐射场效应的防护设计和安全性评估提供试验手段。

Description

一种低电平扫描场校准测试装置和方法

技术领域

本发明涉及电磁环境效应技术领域，特别涉及一种低电平扫描场校准测试装置和方法。

背景技术

高强度辐射场(HIRF)是由人类活动造成的单位面积辐射能量较高的电磁环境，主要是来自地面、舰船、海上平台或航空器上的雷达、无线电、导航、广播等高功率发射机的辐射。HIRF具有频带宽、峰值高和作用时间长等特点，使得飞机系统内电子设备面临潜在的电磁损伤，主要体现在外部强电磁场与电子系统的耦合，从而影响飞机关键/重要电子系统的正常工作。从飞行安全性考虑，美国联邦适航局(FAA)、欧洲联合适航局(JAA)相继颁布了条款，强制规定各类飞机必须满足HIRF适航认证要求，我国民航总局参照FAA和JAA的相关要求，也颁布了相应专用条件和问题纪要，论证研制的新型国产飞机，无论是国内使用还是出口，都需要满足HIRF安全性评估要求。

国内在飞机高强度辐射场(HIRF)效应方面的研究开展较晚，相关的研究成果较少。根据FAA等国外权威机构在近几十年飞机研制过程中的分析，HIRF耦合到飞机电子系统的方式可概括为：1)高于100MHz频段，HIRF能量主要通过舱室开孔、缝隙等途径耦合；2)在1MHz～400MHz频段，飞机电子系统互联线束起到了天线作用，HIRF能量主要通过机内互联线束感应耦合；3)低于1MHz的HIRF能量，一般以飞机表面电流到线缆束感应电流耦合为主。目前，针对飞机高频段的HIRF效应研究在主要采用扫描场的方式，通过模拟外部高强辐射场环境，然后在飞机舱室内采集电场场强值，从而获取飞机舱室的衰减特性。低电平扫描场测试包括校准和测试两部分，由于地面多路径的影响，接收端得到的结果为直射波和地面反射波之和。因此，为了提高飞机低电平扫描场试验精度，需要提出一种低电平扫描场校准测试装置及方法，辅助完成该项测试。

发明内容

本发明的目的是提供一种低电平扫描场校准测试装置和方法，可解决由于飞机全机HIRF效应试验中的低电平扫描场校准测试时的地面多路径干扰问题，提高低电平扫描场测试的效率和精度，为飞机高强辐射场效应的防护设计和安全性评估提供试验手段。

为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种低电平扫描场校准测试装置，其特点是，包括：

底座；

竖直设置于底座上的高度杆；

活动设置于高度杆上的升降座，所述升降座可以依附于高度杆上下滑动；

发射端，用于生成HIRF模拟信号，其包括发射天线；

接收端，用于采集飞机内的电磁信号，所述的接收端包括一接收天线；

接收天线固定件和线缆套筒，其分别设置于升降座的两端，所述的接收天线固定件用于固定接收天线；

滑轮组件，其包括：设置于高度杆上的滑轮；固件绳，其一端连接于升降座，另一端穿过所述滑轮连接于驱动电机，所述驱动电机带动固定绳传动，使得所述的升降座上下移动。

所述的高度杆、接收天线固定件、线缆套筒和滑轮均为非金属结构。

所述的发射端还包括依次相连的信号源、功率放大器和切换开关。

所述的接收端还包括与接收天线相连的频谱分析仪和控制模块。

所述的接收天线与发射天线的极化方式保持一致。

一种低电平扫描场校准测试方法，其利用上述的低电平扫描场校准测试装置，所述的方法包括如下步骤：

S1，建立HIRF环境下飞机的低电平扫描场校准测试三维仿真模型，并仿真得到接收区域不同高度下的电磁场强值；

S2，根据得到的电磁场强值确定接收天线的移动高度；

S3，于待测区域放置低电平扫描场校准测试装置，分别固定接收天线和发射天线，并使得接收天线与发射天线之间相隔预设距离；

S4，接收天线阵列以步骤S2中所确定的移动高度连续移动；

S5，在接收天线阵列不断连续移动过程中，所述接收端进行数据采集，建立不同高度下场强测试结果集合；

S6，当接收端的场强测试曲线不再上升时停止测试，将不同高度下的场强测试结果取包络，从而获取对应高度下的校准结果。

所述的步骤S1中的仿真频率为100MHz～18GHz。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明可解决由于飞机全机HIRF效应试验中的低电平扫描场校准测试时的地面多路径干扰问题，提高低电平扫描场测试的效率和精度，为飞机高强辐射场效应的防护设计和安全性评估提供试验手段。

附图说明

图1为本发明一种低电平扫描场校准测试装置的结构图；

图2为低电平扫描场校准测试图

图3为本发明一种低电平扫描场校准测试方法的流程图；

图4为本发明一种低电平扫描场校准测试的三维仿真模型图；

图5为低电平扫描场校准测试结果图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图1、2所示，一种低电平扫描场校准测试装置，包括：底座1；竖直设置于底座1上的高度杆2；活动设置于高度杆2上的升降座3，所述升降座3可以依附于高度杆2上下滑动；发射端，用于生成HIRF模拟信号，其包括发射天线4；接收端，用于采集飞机内的电磁信号，所述的接收端包括一接收天线5；接收天线固定件6和线缆套筒7，其分别设置于升降座3的两端，所述的接收天线固定件用于固定接收天线；滑轮组件，其包括：设置于高度杆上的滑轮81；固件绳82，其一端连接于升降座3，另一端穿过所述滑轮81连接于驱动电机83，所述驱动电机83带动固定绳传动，使得所述的升降座3上下移动，所述的驱动电机83还连接于电机控制器84，电机控制器84控制驱动电机83运动，实现接收天线5上升或下降，以及移动的速度。

上述的底座1起固定作用，线缆套筒7用于光纤/射频电缆走线，所述的高度杆2、接收天线固定件6、线缆套筒7和滑轮均为非金属结构，避免对测试结果产生影响；所述的发射端还包括依次相连的信号源、功率放大器和切换开关；所述的接收端还包括与接收天线相连的频谱分析仪和控制模块。所述的接收天线与发射天线的极化方式保持一致。

具体地，上述发射天线与接收天线距离为10m。

如图3所示，一种低电平扫描场校准测试方法，利用上述的低电平扫描场校准测试装置，所述的方法包括如下步骤：

S1，建立HIRF环境下飞机的低电平扫描场校准测试三维仿真模型，并仿真得到接收区域不同高度下的电磁场强值(参见图4)；具体地，根据低电平扫描场校准测试要求，建立包含发射天线、地平面、接收区域的三维仿真模型。发射天线为实际测试所用天线，为双锥对周天线和喇叭天线。

S2，根据得到的电磁场强值确定接收天线的移动高度；

具体地，将接收天线移动范围设置为电磁场场强接收区域，发射天线与接收天线距离为10m，仿真频段范围为100MHz～18GHz，获取接收天线在发射天线高度上下3m且可实现的高度范围内的电磁场强变化值；根据接收区域不同高度下的电磁场强值，获取接收端的场强变化规律，通过分析得到在发射天线高度一定的前提下，接收端场强变化距离的区间范围，以此作为接收端天线的移动高度。

S4，接收天线阵列以步骤S2中所确定的移动高度连续移动，接收天线的移动速度可调，在接收天线移动过程中，低电平扫描场校准测试系统进行100MHz～18GHz全频段范围内的连续扫描并将结果进行实时保存；

S6，当接收端的场强测试曲线不再上升时停止测试，将不同高度下的场强测试结果取包络，从而获取对应高度下的校准结果(参见图5)。

在接收天线上下连续扫描过程中，低电平扫描场校准测试系统所采集到的曲线不再高于当前所有曲线的包络时即可停止测试，此时的曲线包络即为最终的校准结果。

综上所述，本发明一种低电平扫描场校准测试装置和方法，可解决由于飞机全机HIRF效应试验中的低电平扫描场校准测试时的地面多路径干扰问题，提高低电平扫描场测试的效率和精度，为飞机高强辐射场效应的防护设计和安全性评估提供试验手段。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims

1.一种低电平扫描场校准测试装置，其特征在于，包括：

底座；

竖直设置于底座上的高度杆；

发射端，用于生成HIRF模拟信号，其包括发射天线；

接收端，用于采集飞机内的电磁信号，所述的接收端包括一接收天线；接收天线固定件和线缆套筒，其分别设置于升降座的两端，所述的接收天线固定件用于固定接收天线；

2.如权利要求1所述的低电平扫描场校准测试装置，其特征在于，所述的高度杆、接收天线固定件、线缆套筒和滑轮均为非金属结构。

3.如权利要求1所述的低电平扫描场校准测试装置，其特征在于，所述的发射端还包括依次相连的信号源、功率放大器和切换开关。

4.如权利要求1所述的低电平扫描场校准测试装置，其特征在于，所述的接收端还包括与接收天线相连的频谱分析仪和控制模块。

5.如权利要求1所述的低电平扫描场校准测试装置，其特征在于，所述的接收天线与发射天线的极化方式保持一致。

6.一种低电平扫描场校准测试方法，其利用如权利要求1-5任一项所述的低电平扫描场校准测试装置，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：

S2，根据得到的电磁场强值确定接收天线的移动高度；

S4，接收天线阵列以步骤S2中所确定的移动高度连续移动；

7.如权利要求6所述的低电平扫描场校准测试方法，其特征在于，所述的步骤S1中的仿真频率为100MHz～18GHz。