一种狭小舱段内部电磁环境的表征和获取方法技术

一种狭小舱段内部电磁环境的表征和获取方法，首先对舱段内的电磁环境来源和电磁环境来源参数进行分析，确定舱段内的电磁环境；并判断每个敏感设备的被测区域空间满足测试条件，然后确定满足条件的敏感设备的测试项目，选择不同测试项目对应的传感器，构建电磁环境测试系统；最后利用构建的电磁环境测试系统，获取舱段内电磁环境测试数据；并对获取的数据进行采集和筛选，获得不同位置和时间舱内电磁环境分布情况，本发明专利技术中的方法可以全面、准确的表征航天器狭小舱段内的电磁环境分布情况，最大程度上满足了狭小舱段内部电磁环境表征和获取的需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电磁环境的表征和获取方法，特别是一种狭小舱段内部电磁环境 的表征和获取方法，属于电磁场与微波

技术介绍
对于尺寸狭小的舱段结构（例如10cm*10cm*10cm的测试空间），其内部电子设备 安装密度大，舱壁及设备外壳等金属结构对电磁波的近场耦合、折反射作用明显，加之电子 设备不同运行状态产生的信号样式、功率大小等不断变化，从而使狭小舱段内部的电磁环 境非常复杂。 舱内电磁环境如何界定和获取，目前尚没有明确的标准及相对应的获取方法和手 段。主要存在如下难点： 1.舱段内部电磁环境随设备工作流程时序、不同位置状态不断变化，电磁环境重 点关注的频段、位置、量值没有明确界定，舱段内部电磁环境如何去表征需要明确。 2.舱段内部空间狭小，可用于测试的空间有限，且小空间使得舱内电磁环境影响 因素增多，目前在测试方法和测试手段上均无标准规范可依，需要明确舱内电磁环境的获 取方法及相应的小型化测试设备。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种狭小舱段内部电磁 环境的表征和获取方法，实现了对航天器狭小舱段内电磁环境分布情况的准确表征。 本专利技术的技术解决方案是：，包括 以下步骤： (1)确定舱段内的电磁环境来源和电磁环境来源参数，进而确定舱段内的电磁环 境； (2)根据步骤（1)中确定的舱段内的电磁环境、被测舱段结构尺寸和被测舱段内 部仪器设备的安装位置，分析每个敏感设备的被测区域空间大小，若某一个敏感设备的被 测区域空间满足测试条件，则进入步骤（3)，对该敏感设备的电磁环境进行测试；否则，不 对该敏感设备的电磁环境进行测试； (3)确定敏感设备测试项目，并选择不同测试项目对应的传感器；所述测试项目 包括综合电场测试、频域电场测试和传导电流测试；所述综合电场测试对应的传感器为综 合电场探头，所述频域电场测试对应的传感器为天线，所述传导电流测试对应的传感器为 电流探头； (4)根据步骤（3)确定的测试项目和传感器，构建电磁环境测试系统； (5)利用步骤（4)构建的电磁环境测试系统，获取舱段内电磁环境测试数据；所述 数据包括综合电场测试数据、频域电场测试数据和传导电流测试数据； (6)对步骤（5)中获取的数据进行采集和筛选，获得不同位置和时间舱内电磁环 境分布情况。 所述电磁环境来源包括： (1-1)发射天线的有意发射及其旁瓣和背瓣，通过孔缝泄漏进入舱内； (1-2)舱内发射机以及电子设备通过传导或辐射的泄漏； (1-3)舱段内部非电类设备由于电离效应产生的瞬态辐射发射，所述非电类设备 包括电爆装置和火工品； (1-4)舱内电缆冲击电流注入时，通过线-场耦合方式影响舱内电磁环境； (1-5)外界电磁信号通过孔缝泄漏进入舱内，所述外部电磁信号包括雷电、静电、 电磁脉冲和外界跟踪雷达信号。 所述确定电磁环境来源参数，具体为： (2-1)发射天线的参数包括：工作时段、工作频率范围、发射机功率、天线数量和 天线安装位置； (2-2)舱内发射机以及电子设备的参数包括：频率、功率、本振、时钟、频谱包络、 脉冲波形上升沿、脉冲波形下降沿、脉冲宽度以及设备在舱段内和舱段上的安装位置； (2-3)非电类设备的参数包括：非电类设备安装位置和点火瞬态时序； (2-4)舱内电缆冲击电流参数包括：电流峰值、电流波形上升沿、电流波形下降 沿、脉冲宽度和工作时段； (2-5)外界电磁信号的参数为预先给定的各外界电磁信号的参数。 所述步骤⑵中被测区域空间满足测试条件，具体为： 若对敏感设备的电磁环境进行电场频域测试，则当天线与敏感设备的距离大于等 于天线工作波长时，该敏感设备的被测区域空间满足测试条件； 若对敏感设备的电磁环境进行综合电场测试，则当综合电场传感器实现对该敏感 设备的接触测试时，该敏感设备的被测区域空间满足测试条件； 若对敏感设备的电磁环境进行传导电流测试，则当电流传感器实现将敏感设备置 于电流传感器卡环内进行接触测试时，该敏感设备的被测区域空间满足测试条件。 所述步骤⑷中根据步骤（3)确定的测试项目和传感器，构建电磁环境测试系统， 具体为： 若为综合电场测试，则其电磁环境测试系统包括综合电场探头、电场监视仪和处 理计算机；所述综合电场探头用于获取敏感设备电磁环境中的电场，并将获取的电场信号 转化为光信号后输出给电场监视仪进行采集和处理，所述处理计算机接收电场监视仪输出 的数据并进行存储和分析； 若为频域电场测试，则其电磁环境测试系统包括天线、频谱分析仪/接收机和处 理计算机；所述天线用于接收敏感设备电磁环境中的电场信号，并通过频谱分析仪/接收 机传输给处理计算机进行存储和处理，将天线的接收功率信号转换为敏感设备所在位置处 的场强； 若为传导电流测试，则其电磁环境测试系统包括电流探头、示波器和处理计算机， 所述电流探头用于获取传导电流并输出给示波器进行显示，处理计算机接收示波器传输的 传导电流并进行存储和分析。 所述将天线的接收功率信号转换为敏感设备所在位置处的场强；具体为由公式：E(dBuV/m)=P(dBm) +107 (dB)+AF(dB/m) 给出，所述E为敏感设备所在位置处的场强，P为天线的接收功率，AF为天线转换 系数。 所述天线转换系数AF具体为： 若天线与敏感设备的距离大于等于天线工作波长的3倍，则天线转换系数AF由公 式： AF(dB/m) = 201og10 (fMHz)-Gr (dB)-29. 79dB 给出，其中f为天线工作频率，为天线增益； 若天线与敏感设备的距离大于等于天线工作波长，且小于天线工作波长的3倍， 则天线转换系数AF的获取方法为： (7-1)根据待求转换系数的频率范围f，在电磁仿真软件中建立喇叭天线的模型， 所述喇叭天线的工作频段覆盖待求转换系数的频率范围f; (7-2)根据预先给定的测量天线的结构尺寸参数和电气性能指标，在电磁仿真软 件中建立测量天线的模型，所述电气性能指标包括天线的电压驻波比和增益，所述测量天 线的结构尺寸参数包括介质基板尺寸、辐射贴片尺寸、馈电探针位置和材料特性； (7-3)在电磁仿真软件中，利用步骤（7-2)中建立的测量天线模型，仿真计算出测 量天线的电压驻波比和增益，并与步骤（2)中预先给定的天线电压驻波比和增益比较，若 达到指标要求，则进入步骤（7-4);否则，对测量天线模型的结构尺寸参数进行调整后再进 行仿真计算和比较，直到达到指标要求后进入步骤（7-4); (7-4)以步骤（7-1)中的喇叭天线模型作为发射天线，步骤（7-3)中的测量天线模 型作为接收天线，建立收发链路模型，所述喇叭天线模型口面与接收天线模型口面之间的 距离为L; (7-5)在步骤（7-3)中建立的测量天线模型结构包络上建立N个电场探针； (7-6)设置L=L1 ;(7-7)设置喇叭天线和测量天线的馈电端口为波导端口，喇叭天线端口馈电功率 为Ριη，求解频率为f，仿真计算收发链路模型；(7-8)在收发链路模型仿真计算完成后，从计算结果中获取喇叭天线到测量天线 端口的传输系数，并进行Round数学求整，记为S21，则测量天线端口接收功率由公式： Pout=Pin+S21 给出；(7-9)从计算结果中获取测量天线结构包络的N个电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种狭小舱段内部电磁环境的表征和获取方法，其特征在于包括以下步骤：(1)确定舱段内的电磁环境来源和电磁环境来源参数，进而确定舱段内的电磁环境；(2)根据步骤(1)中确定的舱段内的电磁环境、被测舱段结构尺寸和被测舱段内部仪器设备的安装位置，分析每个敏感设备的被测区域空间大小，若某一个敏感设备的被测区域空间满足测试条件，则进入步骤(3)，对该敏感设备的电磁环境进行测试；否则，不对该敏感设备的电磁环境进行测试；(3)确定敏感设备测试项目，并选择不同测试项目对应的传感器；所述测试项目包括综合电场测试、频域电场测试和传导电流测试；所述综合电场测试对应的传感器为综合电场探头，所述频域电场测试对应的传感器为天线，所述传导电流测试对应的传感器为电流探头；(4)根据步骤(3)确定的测试项目和传感器，构建电磁环境测试系统；(5)利用步骤(4)构建的电磁环境测试系统，获取舱段内电磁环境测试数据；所述数据包括综合电场测试数据、频域电场测试数据和传导电流测试数据；(6)对步骤(5)中获取的数据进行采集和筛选，获得不同位置和时间舱内电磁环境分布情况。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜铁华，张三庆，李帆，李云，郭华栋，吴华兵，陈志红，陶勇，任牧原，周萍，
申请(专利权)人：北京宇航系统工程研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11