一种改进的电推进系统电磁骚扰特性测试方法及系统技术方案

一种改进的电推进系统电磁骚扰特性测试方法及系统，将电推进系统作为一个整体开展电磁骚扰特性测试，使电推进系统各单机间接口可以完全复现实际工作状态；同时，忽略系统内部各单机之间的接口特性，在电推进系统的总功率输入接口开展传导发射特性测试，针对电推进系统各单机开展辐射发射特性测试。该方法可以实现测量电推进系统在正式工作条件下的电磁骚扰特性，并可以此为依据分析电推进系统与航天器之间的电磁兼容性。通过对试验场景的正确搭建以及试验工况、测量参数的合适选取，实现了对电推进真实工作接口和状态的模拟，降低了环境干扰，提高了试验有效性。

An improved method and system for testing electromagnetic disturbance characteristics of electric propulsion system

An improved test method and system for electromagnetic disturbance characteristics of electric propulsion system is proposed, which takes the electric propulsion system as a whole to carry out electromagnetic disturbance characteristics test, so that the interface between individual computers in the electric propulsion system can completely reproduce the actual working state; at the same time, the interface characteristics between individual computers in the system are neglected and the electric propulsion system is tested. The total power input interface carries out conductive emission characteristic test, and carries out radiation emission characteristic test for each single machine of electric propulsion system. This method can be used to measure the electromagnetic disturbance characteristics of the electric propulsion system under the formal working conditions and to analyze the electromagnetic compatibility between the electric propulsion system and the spacecraft. By setting up the test scene correctly and choosing the test conditions and measuring parameters properly, the real working interface and state of electric propulsion are simulated, the environmental interference is reduced and the test effectiveness is improved.

【技术实现步骤摘要】
一种改进的电推进系统电磁骚扰特性测试方法及系统
本专利技术涉及一种改进的电推进系统电磁骚扰特性测试方法及系统，属于航天器测试及微波

技术介绍
在航天器研制过程中，通常对各航天器规定每台单机产品所需满足的传导发射(Conductedemissions,CE)和辐射发射(Radiatedemissions,RE)限值，及所需具备的传导敏感性(Conductedsusceptibility,CS)和辐射敏感性(Radiatedsusceptibility,RS)条件，并对各单机产品分别独立开展相应测试。当各单机产品满足以上EMC要求时，即认为整个航天器系统电磁兼容。电推进系统是以电推力器为核心的航天器推进系统。对航天器而言，电推进分系统具有高比冲的特点，可以有效提高航天器的承载能力。目前，国外高轨通信卫星平台、深空探测航天器等均广泛使用电推进系统。电推进系统一般由电推力器、电源处理单元、推进剂贮存和供给子系统、电推进控制单元组成，部分情况下还包含指向调节机构等。从电气角度来看，推进剂贮存和供给子系统主要为阀门、管路、压力传感器等；电推进控制单元可以视作计算机和驱动线路类的一般电子产品；指向调节机构通常为电机类产品。以上几类产品的EMC试验和评估方法均较为成熟，可以沿用以往的工程研制方法。与以上单机相比，电推力器和电源处理单元与其他单机存在较大差别。从电气角度来看，不同于常规的阻性、容性、感性负载，电推力器是一种等离子体放电负载，其阻抗随电压、电流的增大而降低，并体现出等离子体自身的振荡特性。电源处理单元虽然是一种典型的二次电源，但其负载是电推力器；电推力器中的等离子体振荡也会在很大程度上对电源处理单元的EMC特性造成影响。在进行电推进系统的EMC评估时，国内目前通常对电源处理单元和电推力器分别开展EMC试验和评估。电源处理单元在进行EMC试验时，使用一个纯阻性稳态负载代替电推力器作为电源处理单元的负载，然后按照相关标准和型号要求开展各类试验。在开展电推力器的EMC试验时，在具有透波窗的真空系统中，对电推力器的稳态、瞬态电场辐射进行测量，在电推力器和电源处理单元之间的电源线上对电推力器电源线的传导发射和尖峰信号进行测量。以上方法可以完成对电推进系统EMC特性的测量，但其数据对电推进航天器EMC评估仍存在不足。在电源处理单元试验中，使用纯阻性稳态负载进行试验时，电源处理单元所处的电磁环境远不如电推力器实际点火时的工作环境恶劣，其测试结果无法覆盖实际产品工况，其在单机测试条件下的发射强度(如图1所示)与系统测试条件下的发射强度(如图2所示)相差最多约30dB，导致测试结果的可信度降低。如果航天器系统采用单机测试数据进行EMC评估，可能存在较大风险，无法满足航天器EMC评估的要求。
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，提供一种改进的电推进系统电磁骚扰特性测试方法及系统，通过对试验场景的正确搭建以及试验工况、测量参数的合适选取，实现了对电推进真实工作接口和状态的模拟，降低了环境干扰，提高了试验有效性。本专利技术解决的技术方案为：一种改进的电推进系统电磁骚扰特性测试方法，步骤如下：(1)对真空系统透波舱的透波率进行测试；(2)将电推力器(5)放置在真空系统透波舱(2)中，在透波舱外搭建电磁暗室，将电源处理单元放置在电磁暗室之外，电推力器在电源处理单元的供电下进行点火，对电推力器的稳态和瞬态辐射发射特性进行测试；(3)将线性阻抗稳定网络(8)串联在电源处理单元和地面供电电源(7)之间，传导发射测量设备(9)连接线路阻抗稳定网络(8)；(4)将电推力器(5)放置在外部真空系统中，将电源处理单元放置在真空系统外，电推力器在电源处理单元的供电下进行点火；由传导发射测量设备(9)对电源处理单元(6)供电与地面供电电源(7)之间的供电电路上的干扰进行测试；(5)将电推力器放置在真空系统中，电源处理单元放置在电磁暗室中；测试接收天线(4)放置在距电源处理单元一定距离处，对准电源处理单元；电推力器在电源处理单元的供电下进行点火；采集电源处理单元在点火工作状态下的稳态和瞬态辐射发射特性。电推进系统的电磁骚扰特性测试环境，包括：微波暗室(1)、真空系统透波舱(2)，测试发射天线(3)和测试接收天线(4)；微波暗室为封闭的，内壁上设有吸波材料，真空暗室内设有测试电缆转接板；真空系统透波舱安装在微波暗室内，真空系统位于微波暗室外；真空系统透波舱(2)一端开口，另一端封闭；真空系统透波舱(2)在测试频率范围内的透波率小于等于10dB；测试发射天线与测试接收天线相对设置，测试发射天线的主瓣中心线和测试接收天线的主瓣中心线在一条轴线上；真空系统透波舱的开口端密封连接一个外部真空系统，真空系统内为密封真空环境.电推进系统的电磁骚扰特性测试设备，包括：地面供电电源(7)，线路阻抗稳定网络LISN(8)，传导发射测量设备(9)；地面供电电源(7)通过线路阻抗稳定网络(8)给电源处理单元(6)供电，传导发射测量设备(9)连接线路阻抗稳定网络(8)，对电源处理单元(6)供电与地面供电电源(7)之间的供电电路上的干扰进行测试。电推进系统，包括：电推力器(5)，电源处理单元(6)，电推力器(5)与电源处理单元(6)通过电缆连接；电推力器(5)安装在真空系统透波舱(2)内，电源处理单元(6)安装在真空系统透波舱(2)外；电推力器(5)在电源处理单元(6)的供电下在真空系统透波舱内进行点火工作；对真空系统透波舱的透波率进行测试的测试频段为10kHz～31GHz，覆盖了航天器通信使用的C、Ku、Ka通信频段。对电推力器的稳态和瞬态辐射发射特性进行测试，测试频段为10kHz～31GHz。一定距离是指：天线至被测电推力器(5)或电源处理单元(6)的距离应满足天线远场条件，但不应显著大于航天器尺寸。一种改进的电推进系统电磁骚扰特性测试系统，包括：搭建模块、透波率测试模块、辐射发射特性测试模块、连接模块、干扰测试模块、辐射发射特性采集模块；搭建模块，搭建电推进系统电磁骚扰特性测试设备，包含一套真空系统、一个真空系统透波舱、一个金属密封板；在真空系统外搭建微波暗室；透波率测试模块，对真空系统透波舱的进行测试；辐射发射特性测试模块，将电推力器(5)放置在真空系统透波舱(2)中，将电源处理单元(6)放置在电磁暗室之外，电推力器(5)在电源处理单元(6)的供电下进行点火，对电推力器的稳态和瞬态辐射发射特性进行测试；连接模块，将线性阻抗稳定网络(8)串联在电源处理单元和地面供电电源(7)之间，传导发射测量设备(9)连接线路阻抗稳定网络(8)；干扰测试模块，将电推力器(5)放置在外部真空系统中，将电源处理单元放置在真空系统外，电推力器在电源处理单元的供电下进行点火；由传导发射测量设备(9)对电源处理单元(6)供电与地面供电电源(7)之间的供电电路上的干扰进行测试；辐射发射特性采集模块，将电推力器放置在真空系统中，电源处理单元放置在电磁暗室中；测试接收天线(4)放置在距电源处理单元一定距离处，对准电源处理单元；电推力器在电源处理单元的供电下进行点火；采集电源处理单元在点火工作状态下的稳态和瞬态辐射发射特性。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)本专利技术对电推进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改进的电推进系统电磁骚扰特性测试方法，其特征在于步骤如下：(1)搭建电推进系统电磁骚扰特性测试设备，包含一套真空系统、一个真空系统透波舱、一个金属密封板；在真空系统外搭建微波暗室；(2)对真空系统透波舱的透波率进行测试；(3)将电推力器(5)放置在真空系统透波舱(2)中，将电源处理单元(6)放置在电磁暗室之外，电推力器(5)在电源处理单元(6)的供电下进行点火，对电推力器的稳态和瞬态辐射发射特性进行测试；(4)将线性阻抗稳定网络(8)串联在电源处理单元和地面供电电源(7)之间，传导发射测量设备(9)连接线路阻抗稳定网络(8)；(5)将电推力器(5)放置在外部真空系统中，将电源处理单元放置在真空系统外，电推力器在电源处理单元的供电下进行点火；由传导发射测量设备(9)对电源处理单元(6)供电与地面供电电源(7)之间的供电电路上的干扰进行测试；(6)将电推力器放置在真空系统中，电源处理单元放置在电磁暗室中；测试接收天线(4)放置在距电源处理单元一定距离处，对准电源处理单元；电推力器在电源处理单元的供电下进行点火；采集电源处理单元在点火工作状态下的稳态和瞬态辐射发射特性。

【技术特征摘要】
1.一种改进的电推进系统电磁骚扰特性测试方法，其特征在于步骤如下：(1)搭建电推进系统电磁骚扰特性测试设备，包含一套真空系统、一个真空系统透波舱、一个金属密封板；在真空系统外搭建微波暗室；(2)对真空系统透波舱的透波率进行测试；(3)将电推力器(5)放置在真空系统透波舱(2)中，将电源处理单元(6)放置在电磁暗室之外，电推力器(5)在电源处理单元(6)的供电下进行点火，对电推力器的稳态和瞬态辐射发射特性进行测试；(4)将线性阻抗稳定网络(8)串联在电源处理单元和地面供电电源(7)之间，传导发射测量设备(9)连接线路阻抗稳定网络(8)；(5)将电推力器(5)放置在外部真空系统中，将电源处理单元放置在真空系统外，电推力器在电源处理单元的供电下进行点火；由传导发射测量设备(9)对电源处理单元(6)供电与地面供电电源(7)之间的供电电路上的干扰进行测试；(6)将电推力器放置在真空系统中，电源处理单元放置在电磁暗室中；测试接收天线(4)放置在距电源处理单元一定距离处，对准电源处理单元；电推力器在电源处理单元的供电下进行点火；采集电源处理单元在点火工作状态下的稳态和瞬态辐射发射特性。2.根据权利要求1所述的一种改进的电推进系统电磁骚扰特性测试方法，其特征在于：电推进系统的电磁骚扰特性测试环境，包括：微波暗室(1)、真空系统透波舱(2)，测试发射天线(3)和测试接收天线(4)；微波暗室为封闭的，内壁上设有吸波材料，真空暗室内设有测试电缆转接板；真空系统透波舱安装在微波暗室内，真空系统位于微波暗室外；真空系统透波舱(2)一端开口，另一端封闭；真空系统透波舱(2)在测试频率范围内的透波率小于等于10dB。3.根据权利要求2所述的一种改进的电推进系统电磁骚扰特性测试方法，其特征在于：测试发射天线与测试接收天线相对设置，测试发射天线的主瓣中心线和测试接收天线的主瓣中心线在一条轴线上。4.根据权利要求2所述的一种改进的电推进系统电磁骚扰特性测试方法，其特征在于：真空系统透波舱的开口端密封连接一个外部真空系统，真空系统内为密封真空环境。5.根据权利要求2所述的一种改进的电推进系统电磁骚扰特性测试方法，其特征在于：电推进系统的电磁骚扰特性测试设备，包括：地面供电电源(7)，线路阻抗稳定网络LISN(8)，传导发射测量设备(9)；地面供电电源(7)通过线路阻抗稳定网络(8)给电源处理单元(6)供电，传导发射测量设备(9)连接线路阻抗稳定网络(8)，对电源处理单元(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王珏，王敏，仲小清，温正，李烽，彭维峰，陈粤，刘健，
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