一种基于透波副舱和屏蔽暗室的电推力器电磁特性测试方法和系统技术方案

一种基于透波副舱和屏蔽暗室的电推力器电磁特性测试方法和系统，通过搭建适合在电推力器点火的进行电磁特性测试的试验环境，使用矢量网络分析仪以及天线透波副舱内、外分别配对测试，在获取透波副舱的透波率，通过电推力器点火状态下，接收机对要求频段的频域扫频测试，得到辐射发射参数随频率的变化关系，从而获得基于透波副舱和屏蔽暗室的电推力器电磁特性测试结果。本发明专利技术可实现测量电推力器在不同工况下的发射电平，考察电推力器在卫星工作全频段的电磁发射特性，并可以此为依据分析电推进系统与电推进卫星间的电磁兼容性，本发明专利技术涉及电推进推力器电磁兼容性试验，以及配置有电推进系统的卫星的电磁兼容试验。

A testing method and system for electromagnetic characteristics of electric thruster based on transillumination secondary chamber and shielding darkroom

A testing method and system for electromagnetic characteristics of an electric thruster based on a transmission cabin and a shielded chamber are used to set up a test environment suitable for testing the electromagnetic characteristics of an electric thruster. A vector network analyzer and an antenna transmodule are used to test the transmission rate of the wave through cabin. Under the ignition state of the electric thruster, the receiver can obtain the frequency domain frequency sweep test of the frequency band to obtain the variation of the radiation emission parameters with the frequency, thus obtaining the test results of the electromagnetic characteristics of the electric thruster based on the transom cabin and the shielded chamber. The invention can measure the emission level of the electric thruster under different working conditions, investigate the electromagnetic emission characteristics of the electric thruster in the full frequency section of the satellite, and can be based on the analysis of the electromagnetic compatibility between the electric propulsion system and the electric propulsion satellite. The EMC test of the satellite to advance the system.

【技术实现步骤摘要】
一种基于透波副舱和屏蔽暗室的电推力器电磁特性测试方法和系统
本专利技术涉及一种基于透波副舱和屏蔽暗室的电推力器电磁特性测试方法和系统，属于电推进推力器电磁兼容性试验

技术介绍
电推进系统作为一种先进的卫星推进技术，具有高比冲、小推力的特点，能够有效提升航天器的承载能力和控制精度，已成为各航天强国先进航天器的标准配置。电推进系统点火要求在真空环境和配置等离子体防护设备的条件下进行，而卫星电磁兼容性验证应在专业的电磁兼容性实验室进行。专业的电磁兼容性验证试验设备不能提供真空环境，因此电推进卫星的电磁兼容性不能够在电推进真实点火条件下直接测量。(1)电推力器点火工作状态下的电磁特性测量困难，因为电推力器地面点火需要真空环境，而真空舱一般尺寸较大，很难放置于电场辐射发射测试要求的屏蔽暗室内。(2)电推力器在真空舱内工作，真空舱本身的电磁透波率将影响电推力器实际电磁特性测量数据测量。(3)电推力器电磁场辐射发射测试时，接收天线与电推力器相对位置，与实际星上天线与电推力器相对位置有差异。(4)整星电磁兼容性测量困难较大，电推进安装于整星后，整个卫星体积大，很难置于真空舱中实现整星电推进点火以及进行电推进点火状态下的专项电磁特性测量。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题为：克服现有技术不足，提供一种基于透波副舱和屏蔽暗室的电推力器电磁特性测试方和系统法，通过搭建透波副舱和与之匹配的屏蔽暗室，将电推力器周围环境的电磁噪声进行屏蔽，可提高电推力器电磁特性测试的准确度。电推力器本身置于真空环境中，可对电推力器点火状态下进行电磁特性测试。针对电推力器所在真空副舱，开展真空副舱的透波率进行专项测试，通过比较法，即将收发天线分别放置在透波副舱的内外，利用S21测量结果获得时电磁波经过透波副舱整个测试系统的传输情况。合理布局接收天线位置，对电推力器进行点火，采用接收机的频谱模式频域扫频测试，得到辐射发射参数随频率的变化关系；获取电推力器电磁特性参数，从而为构建电推进辐射发射模拟器，实现利用电推进辐射发射模拟器进行间接整星电磁兼容性测量。本专利技术解决的技术方案为：一种基于透波副舱和屏蔽暗室的电推力器电磁特性测试方法，步骤如下：(一)获得透波副舱的透波率；(二)根据步骤(一)透波副舱的透波率，进行电磁场辐射发射测试。(三)测试电推力器的束流(即羽流)对通信的影响；(四)根据步骤(二)电磁场辐射发射参数和步骤(四)羽流对通信影响的测试结果，以及步骤(一)透波副舱的透波率，得到基于透波副舱和屏蔽暗室的电推力器电磁特性测试结果。步骤(一)获得透波副舱的透波率，步骤如下：(1.1)搭建试验环境，将透波副舱置于屏蔽暗室内，将一对接收天线分别放置在透波副舱的内外；(1.2)使用矢量网络分析仪测量电磁波经过透波副舱的S21参数，通过矢量网络分析仪的S21测量结果1，获得电磁波经过透波副舱的传输特性。(1.3)将透波副舱内的接收天线挪至透波副舱外，使一对接收天线的相对放置不变；(1.4)再次使用矢量网络分析仪测量电磁波经过透波副舱的S21参数，通过矢量网络分析仪的S21测量结果2，获得电磁波不经过透波副舱的传输特性。(1.5)比较两次的测量结果(即S21测量结果2减去S21测量结果1)，得到透波副舱对于电磁波传播的影响，即透波副舱的透波率。步骤(二)根据步骤(一)透波副舱的透波率，进行电磁场辐射发射测试，步骤如下：(2.1)对电推力器进行点火装填，将一对接收天线置于+X和+Y轴上，相对坐标系原点一定距离。(2.2)对电推力器进行点火，采用接收机的频谱模式进行10kHz～40GHz频段的频域扫频测试，得到辐射发射参数随频率的变化关系。步骤(三)测试电推力器的束流对通信的影响(即在电推进点火束流引出状态下进行羽流对通信影响的测试)，步骤如下：(3.1)测试时将一对接收天线分别放置在透波副舱外，分别位于坐标系的+Y轴和-Y轴，并对准电推力器的束流出口(3.2)将一对接收天线的口面贴近透波副舱，(放在说明书里，接收天线中心据推力器喷射口面轴向距离约为0.25m，以减小环境的影响。天线指向相对，使得等离子体羽流穿过电磁波传输路径)，(3.3)两一对接收天线分别通过电缆连接到矢量网络分析仪，对电推力器进行点火，读取矢量网络分析仪的S21参数，得到对通信影响的测试参数，即羽流对通信影响的测试结果(即羽流对不同频段电磁波的影响)步骤(四)根据步骤(二)电磁场辐射发射参数和步骤(四)羽流对通信影响的测试结果，以及步骤(一)透波副舱的透波率，得到基于透波副舱和屏蔽暗室的电推力器电磁特性测试结果，步骤如下：将步骤(四)根据步骤(二)电磁场辐射发射参数和步骤(四)羽流对通信影响的测试结果，以及步骤(一)透波副舱的透波率相加，得到基于透波副舱和屏蔽暗室的电推力器电磁特性测试结果。步骤(1.1)中搭建试验环境是指搭建电推力器电磁特性测试的环境，包括屏蔽暗室、真空主舱、透波副舱、电推力器、电源处理单元；电源处理单元位于真空主舱内，透波副舱位于屏蔽暗室内，，透波副舱与真空主舱连通，电推力器位于透波副舱内通过高压电缆与电源处理单元连接，电源处理单元为电推力器点火供电；步骤(1.1)中一对接收天线分别放置在透波副舱的内外，是指屏蔽暗室内设有一对接收天线，将一个接收天线置于透波副舱外，对准电推力器的背面，另一个接收天线置于透波副舱内，对准电推力器的侧面；一对接收天线连接矢量网络分析仪。电推力器的背面是指点火喷射离子体的反方向，电推力器的侧面是指等离子体束流的垂直方向。屏蔽暗室内壁上设有吸波材料，屏蔽暗室设有屏蔽门，关闭屏蔽门能够使暗室封闭、屏蔽暗室内设有吸波材料墙，用于遮挡遮挡屏蔽门，屏蔽暗室内还设有电源和开关，为试验设备供电；坐标系为二维坐标系，以电推力器的束流出口为原点，束流射出反方向为X轴的正方向即+X方向，X轴和Y轴满足笛卡尔坐标系要求；一种基于透波副舱和屏蔽暗室的电推力器电磁特性测试系统，其特征在于包括：获取模块、发射测试模块、测试影响模块、测试结果模块：获取模块获得透波副舱的透波率；发射测试模块，根据透波副舱的透波率，进行电磁场辐射发射测试；测试影响模块，测试电推力器的束流对通信的影响；测试结果模块，根据电磁场辐射发射参数和羽流对通信影响的测试结果，以及透波副舱的透波率，得到基于透波副舱和屏蔽暗室的电推力器电磁特性测试结果。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)本专利技术能够测量电推力器在不同工况下的发射电平，考察电推力器在卫星工作全频段的电磁发射特性，并以此为依据分析电推进系统与电推进卫星间的电磁兼容性，本专利技术涉及电推进推力器电磁兼容性试验，以及配置有电推进系统的卫星的电磁兼容试验。(2)利用本专利技术获取的电推力器电磁特性参数，可以作为研制电推进系统电磁辐射发射模拟器的输入参数，为电推进卫星在地面进行电磁兼容试验提供支撑。(3)本专利技术给出了测量电推力器在不同工况下的发射电平和考察电推力器在卫星工作全频段的电磁发射特性的一种方法，其测试结果可直接用于电推进系统电磁辐射模拟器的研制。(4)相比于未配置屏蔽暗室的电推力器电磁特性测试，本专利技术即提供了在地面真空系统中获取电磁特性参数点火的途径，又屏蔽了测试环境周围的电磁噪声影响。与现有的卫星电磁兼容性试验环境不能提供真空环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于透波副舱和屏蔽暗室的电推力器电磁特性测试方法，其特征在于步骤如下：(一)获得透波副舱的透波率；(二)根据步骤(一)透波副舱的透波率，进行电磁场辐射发射测试；(三)测试电推力器的束流对通信的影响；(四)根据步骤(二)电磁场辐射发射参数和步骤(四)羽流对通信影响的测试结果，以及步骤(一)透波副舱的透波率，得到基于透波副舱和屏蔽暗室的电推力器电磁特性测试结果。

【技术特征摘要】
1.一种基于透波副舱和屏蔽暗室的电推力器电磁特性测试方法，其特征在于步骤如下：(一)获得透波副舱的透波率；(二)根据步骤(一)透波副舱的透波率，进行电磁场辐射发射测试；(三)测试电推力器的束流对通信的影响；(四)根据步骤(二)电磁场辐射发射参数和步骤(四)羽流对通信影响的测试结果，以及步骤(一)透波副舱的透波率，得到基于透波副舱和屏蔽暗室的电推力器电磁特性测试结果。2.根据权利要求1所述的一种基于透波副舱和屏蔽暗室的电推力器电磁特性测试方法，其特征在于，步骤(一)获得透波副舱的透波率，步骤如下：(1.1)搭建试验环境，将透波副舱置于屏蔽暗室内，将一对接收天线分别放置在透波副舱的内外；(1.2)使用矢量网络分析仪测量电磁波经过透波副舱的S21参数，通过矢量网络分析仪的S21测量结果1，获得电磁波经过透波副舱的传输特性；(1.3)将透波副舱内的接收天线挪至透波副舱外，使一对接收天线的相对放置不变；(1.4)再次使用矢量网络分析仪测量电磁波经过透波副舱的S21参数，通过矢量网络分析仪的S21测量结果2，获得电磁波不经过透波副舱的传输特性；(1.5)比较两次的测量结果，得到透波副舱对于电磁波传播的影响，即透波副舱的透波率。3.根据权利要求1所述的一种基于透波副舱和屏蔽暗室的电推力器电磁特性测试方法，其特征在于，步骤(二)根据步骤(一)透波副舱的透波率，进行电磁场辐射发射测试，步骤如下：(2.1)对电推力器进行点火装填，将一对接收天线置于+X和+Y轴上，相对坐标系原点一定距离；(2.2)对电推力器进行点火，采用接收机的频谱模式进行10kHz～40GHz频段的频域扫频测试，得到辐射发射参数随频率的变化关系。4.根据权利要求1所述的一种基于透波副舱和屏蔽暗室的电推力器电磁特性测试方法，其特征在于，步骤(三)测试电推力器的束流对通信的影响，步骤如下：(3.1)测试时将一对接收天线分别放置在透波副舱外，分别位于坐标系的+Y轴和-Y轴，并对准电推力器的束流出口(3.2)将一对接收天线的口面贴近透波副舱；(3.3)两一对接收天线分别通过电缆连接到矢量网络分析仪，对电推力器进行点火，读取矢量网络分析仪的S21参数，得到对通信影响的测试参数，即羽流对通信影响的测试结果。5.根据权利要求1所述的一种基于透波副舱和屏蔽暗室的电推...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭维峰，魏鑫，张玉廷，温正，王敏，王珏，仲小清，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11