CN203643531U - 低电平扫频电流测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种低电平扫频电流测试系统，用于电子系统在HIRF环境下的辐射敏感度测试。采用等效测试的方法搭建测试系统，测试系统由低电平扫频电流和大电流注入两个主要测试部分组成，包括电场校准装置、大电流测试装置及电流注入装置；电场校准装置的主要目的是测量由发射天线发出的低电平校准电场，以此作为BCM线束电流归一化的依据。大电流测试装置的主要目的是在校准电场激励下的电子系统内部互联线缆束上的感应电流。本实用新型能完成飞机、舰船等大型复杂电子系统的HIRF辐射敏感度测试，测试所需的扫频电场电平低，对环境污染小，对测试人员无危害，且测试系统成本低、能够避免大功率功放禁运问题。

Description

低电平扫频电流测试系统

技术领域

本发明涉及电磁兼容性测试技术领域，涉及一种电子系统高强电磁辐射低电平扫频电流测试系统。

背景技术

随着科学技术的发展，由人类活动造成的电磁环境问题越来越严重。由于雷达、无线电、电视、卫星上行数据等高功率发射机的辐射，高强辐射场(HighIntensity Radiation Fields,HIRF)已经成为影响飞机、舰船等电子系统安全的重要因素。2006年，中国民航总局颁布了资讯通告“航空器高强辐射场（HIRF）保护要求”，明确规定航空器适航取证必须经过HIRF防护设计和试验。不仅航空器，舰船、导弹等电子系统都面临HIRF环境。为了保证电子系统在HIRF下安全运行，需要对电子系统进行HIRF下的辐射敏感度试验。

现有的电子系统HIRF辐射敏感度试验方法主要包括混响室法、外场大功率直接照射法等类型。其中混响室法能够在混响室中以较小功率产生较高场强，但是由于大功率功放对华禁运等问题，混响室产生高场强的能力有限，且限于尺寸，混响室内很难完成大型待测系统如飞机、舰船等的辐射敏感度测试。

外场大功率直接照射法是在外场直接用大功率发射设备产生高强辐射场，并对电子系统进行辐射敏感度测试，该方法要求的发射功率大，存在试验成本高、大功率功放禁运、对环境污染和对测试人员危害大等不足。

发明内容

为解决现有敏感度测试方法局限性强、对环境和对测试人员危害大等技术缺陷，本发明提供一种低电平扫频电流测试系统，用于电子系统在HIRF环境下的辐射敏感度测试。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种低电平扫频电流测试系统，其特殊之处在于：包括信号发生装置1、测量接收装置11、发射天线3、场强探测装置4、电流测试装置7及电流注入装置；

所述发射天线3用于发射信号发生装置11所产生的低电平扫频信号；

所述场强探测装置4位于选定的待测点处，用于探测选定的待测点处发射天线发射的低电平扫频信号并将探测结果传递至测量接收装置11；

所述电流测试装置7位于待测点处的待测系统监测点的线缆上，用于探测线缆的感应电流，并将该感应电流传输至测量接收装置11；

所述测量接收装置11对接收的低电平扫频电场或感应电流进行测量并记录；

所述电流注入装置包括电流注入部件8和电流监测部件9，所述电流注入部件8和电流监测部件9钳在待测系统待测线缆束上。

上述测试系统还包括光电发射器5，所述光电发射器5的一端与场强探测装置4或电流测试装置7连接，所述光电发射器5的另一端通过光纤2与测量接收装置11连接。

上述场强探测装置4距离发射天线3之间的距离不小于待测系统长度的1.5倍。

上述电流测试装置7距离发射天线3之间的距离不小于待测系统长度的1.5倍。

上述场强探测装置4为电场探头，所述电场探头的高度与待测系统几何中心线的高度相同。

上述电流测试装置7为电流监测探头，所述电流监测探头的高度与待测系统几何中心线的高度相同。

上述电流监测部件9与待测系统线缆连接器10之间的距离L4为50mm，所述电流注入部件8与电流监测部件9之间的距离L3为50mm。

上述信号发生装置还包括自动控制设备，所述自动控制设备用于信号产生的控制、接收及功率放大。

上述信号发生装置及测量接收装置安装在可移动的机柜中，所述机柜具有统一配置的安全供电防护系统和通风散热系统。

一种利用低电平扫频电流测试系统进行辐射敏感度测试的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1】获取一定频率范围内，信号频率与电场强度与电流之间的关系；

2】获取一定频率范围内，信号频率与电流之间的关系；

3】通过步骤1】和步骤2】获取一定频率范围内，电场强度与电流之间的关系，即耦合系数；

4】通过步骤3】中获取的耦合系数，得到特定HIRF场强下被试设备互联线束上的线束感应电流；

5】在互联线束上通过耦合方式注入相应的共模电流，就起到HIRF辐射场照射的效果。

本发明相对于现有技术的优点是：

1、本发明结合低电平扫频电流测试和大电流注入测试搭建外场的低电平扫频电流测试系统，能以自动或自动结合手动的方式完成飞机、舰船等大型复杂电子系统的HIRF辐射敏感度测试。测试所需的扫频电场电平低，对环境污染小，对测试人员无危害，且测试系统成本低、能够避免大功率功放禁运问题。

2、本发明配置射频光电转换设备，将测量得到的射频信号转为光信号并通过光纤传输，测试系统抗外部电磁干扰能力强。

4、本发明通过采用自动化测试软件的方式实现信号产生及接收、功率放大、开关切换等设备的自动控制，减少了测试过程中的人工干预，大大提高了测试效率和测试重复性。

5、本发明采用多个可移动机柜安装测试设备，搭建测试平台。各机柜统一配置安全供电防护系统和通风散热系统。保证测试系统的通用性、便携性和环境适应性。

附图说明

图1为低电平扫频电流测试系统总体构架；

图2为电场校准的测试配置图；

图3为BCM的测试配置图；

图4为BCI的测试配置图；

其中：1—信号发生装置，10-测量接收装置，2—光纤，3—发射天线，4—场强探测装置，5—光电发射器，L—发射天线到场强探测装置的距离、6—待测电子系统，7—电流测试装置，L1—发射天线到D点的距离，8—电流注入部件，9—电流监测装置。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施做进一步说明。

本发明利用低电平扫频电流测试系统进行电子系统在HIRF环境下的辐射敏感度测试的原理是：

电子系统内部互联线束上的感应电流与外界场强在较大的动态范围内保持线性。在0.2～400MHz的频率范围内，电子系统受外界电磁场干扰主要是通过场线耦合方式。即外部电磁场是通过在待测系统的引出线束上感应出电流，从系统的电源端口、信号端口进入系统的。因此，在此频段可采用低电平电场进行扫频，得到辐射场强与线束感应电流随频率变化的耦合函数。在得到外界电场与线束电流间的耦合函数以后，通过耦合函数可以得到不同HIRF场强下被试设备互联线束上的线束感应电流，只需要在互联线束上通过耦合方式注入相应的共模电流，就起到HIRF辐射场照射的效果。

本发明采用等效测试的方法搭建测试系统。低电平扫频电流测试系统的总体构架如图1所示。低电平扫频电流测试系统由低电平扫频（LLSC）测试和大电流注入（BCI）测试组成，其中低电平扫频测试又包括电场校准和大电流测试(Bulk Current Measurement,BCM)两个步骤。结合图1～图4，详细说明本发明的具体实施方式，但本发明的实施方式不限于此。

1、电场校准装置及测试原理

电场校准装置如图2所示。电场校准装置包括信号发生装置、测量接收装置、发射天线3、场强探测装置4。电场校准的主要目的是测量由发射天线发出的低电平校准电场，以此作为BCM线束电流归一化的依据。

电场校准时，发射天线从四个不同方向，分别按照水平和垂直极化的方式发射低电平扫频电场，利用电场探头接收该电场，通过测量接收机或频谱仪记录。为防止发射天线产生的扫频电场对测量结果造成影响，接收天线接收到的电场通过光电发射器转为光信号，通过光纤传输到测试装置控制台的测量接收装置。电场校准的过程中，对于发射天线的每种位置、极化和类型都需要记录其相应的电场场强校准数据以及对应的前向功率。电场探头高度的选择需综合考虑电子系统的结构和机内EUT的位置。一般情况下可以选择电子系统几何中心线的高度作为H。

场强探测装置距离发射天线3之间的距离不小于待测系统最大尺度的1.5倍，其选取的依据是场强校准要求发射天线产生的校准电场在电子系统所在的范围内变化不超过4dB，产生的效果是可以有效避免周围建筑物、植被或地面反射引起的谐振效应对场强校准造成影响。

场强探测装置高度h选取依据：如果待测电子系统内部线缆束集中分布在一个高度区域内，这个区域的平均高度就是h，如果待测线缆束平均分布，则高度h选为电子系统总高度的一半。产生的效果是能够得到准确的LLSC耦合系数。如果h选择不合适，校准场强就不准确，归一化得到的耦合系数准确性无法得到保证。

2、电流测试装置及测试原理

电流测试装置的测试配置如图3所示。BCM测试主要目的是测量在校准电场激励下的电子系统内部互联线缆束上的感应电流。

BCM测试时，利用发射天线产生与校准时相同的电场，使用电流监测探头监测线束感应电流，通过光电发射器将射频信号转为光信号，通过光纤传输到测试装置控制台的电流测量接收装置或频谱仪。

3、电流注入装置及测试原理

BCI测试配置如图4所示。电流注入探头和电流检测探头轮流钳在待测EUT线缆束上，检测探头距EUT连接器50mm，注入探头距离检测探头50mm。此距离选取的依据是参考现有EMC测试标准GJB151A和GJB152A，其中线束注入的敏感度测试就是选取50mm.，产生的效果是即可避免测量探头和注入探头处电流差别过大，又能避免注入探头直接影响测量探头。

经调制后的射频电流通过注入探头注入到线缆束上，通过检测探头检测线束电流。

对于每个受试线缆束，需要产生一个感应电流随频率变化的函数曲线，以用作BCI注入的目标电平。在LLSC测试数据基础上进行适度的缩放，留出一定的安全余量，形成目标电平。

根据外场测试特点，配置多台系统级减震机柜安装测试设备。机柜具有良好的通风散热、减震等功能；配置滚轮方便移动，机柜具有屏蔽、接地等EMC设计。

Claims (9)

1.一种低电平扫频电流测试系统，其特征在于：包括信号发生装置（1）、测量接收装置（11）、发射天线（3）、场强探测装置（4）、电流测试装置（7）及电流注入装置；

所述发射天线（3）用于发射信号发生装置（11）所产生的低电平扫频信号；

所述场强探测装置（4）位于选定的待测点处，用于探测选定的待测点处发射天线发射的低电平扫频信号并将探测结果传递至测量接收装置（11）；

所述电流测试装置（7）位于待测点处的待测系统监测点的线缆上，用于探测线缆的感应电流，并将该感应电流传输至测量接收装置（11）；

所述测量接收装置（11）对接收的低电平扫频电场或感应电流进行测量并记录；

所述电流注入装置包括电流注入部件（8）和电流监测部件（9），所述电流注入部件（8）和电流监测部件（9）钳在待测系统待测线缆束上。

2.根据权利要求1所述的低电平扫频电流测试系统，其特征在于：所述测试系统还包括光电发射器（5），所述光电发射器（5）的一端与场强探测装置（4）或电流测试装置（7）连接，所述光电发射器（5）的另一端通过光纤（2）与测量接收装置（11）连接。

3.根据权利要求1或2所述的低电平扫频电流测试系统，其特征在于：所述场强探测装置（4）距离发射天线（3）之间的距离不小于待测系统长度的1.5倍。

4.根据权利要求1或2所述的低电平扫频电流测试系统，其特征在于：所述电流测试装置（7）距离发射天线（3）之间的距离不小于待测系统长度的1.5倍。

5.根据权利要求3所述的低电平扫频电流测试系统，其特征在于：所述场强探测装置（4）为电场探头，所述电场探头的高度与待测系统几何中心线的高度相同。

6.根据权利要求4所述的低电平扫频电流测试系统，其特征在于：所述电流测试装置（7）为电流监测探头，所述电流监测探头的高度与待测系统几何中心线的高度相同。

7.根据权利要求1所述的低电平扫频电流测试系统，其特征在于：所述电流监测部件（9）与待测系统线缆连接器（10）之间的距离L4为50mm，所述电流注入部件（8）与电流监测部件（9）之间的距离L3为50mm。

8.根据权利要求1所述的低电平扫频电流测试系统，其特征在于：所述信号发生装置还包括自动控制设备，所述自动控制设备用于信号产生的控制、接收及功率放大。

9.根据权利要求1所述的低电平扫频电流测试系统，其特征在于：所述信号发生装置及测量接收装置安装在可移动的机柜中，所述机柜具有统一配置的安全供电防护系统和通风散热系统。

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