一种具有高置信度的电磁防护器件高功率微波防护性能测试系统与方法技术方案

本发明专利技术提供一种具有高置信度的电磁防护器件高功率微波防护性能测试系统与方法，通过引入同时具有幅度与相位补偿功能的监测链路补偿均衡模块，并结合程控可调衰减器、监测链路补偿反馈模块，对电磁防护器件的入射、反射及透射信号传输链路进行动态均衡补偿处理，大幅降低传输链路对监测信号的失真影响，解决了目前测试平台测试数据置信度低的问题，提高了测试结果准确性；并且，本发明专利技术提出的测试系统与测试方法还可以实现多个电磁防护器件对多种不同高功率微波信号防护能力的高置信度测试，大幅提升了测试效率；所提出的测试系统与方法对电磁防护器件在高功率微波环境下防护性能高置信度、高效率测试具有重要意义。高效率测试具有重要意义。高效率测试具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种具有高置信度的电磁防护器件高功率微波防护性能测试系统与方法


[0001]本专利技术涉及电磁防护器件高功率微波防护性能测试
，具体而言，涉及一种具有高置信度的电磁防护器件高功率微波防护性能测试系统与方法。

技术介绍

[0002]随着高功率微波技术的快速发展及电子系统集成化、智能化水平的不断提高，在使得空间电磁环境复杂多变的特征表现得愈发突出和激烈的同时，电子系统的电磁敏感度与易损性也在不断增加。高功率微波可通过“前门”、“后门”等耦合途径进入电子系统内部，使电子系统出现不同程度的电磁环境效应，影响其效能发挥，甚至对其生存能力提出严峻考验。为保证电子系统能够在高功率微波环境下正常工作，采用电磁防护器件从路径上切断电磁能量传播是一种重要的防护方法。因此，准确测试、表征电磁防护器件对高功率微波环境的防护性能，对其实际电磁防护应用具有十分重要的意义。
[0003]为解决上述问题，专利申请(申请号：CN110954770A)提出了一种防护模块强电磁脉冲综合防护性能自动化测试系统与方法，通过测量经定向耦合器注入到防护模块、被防护模块反射以及经过防护模块后的信号，来获取其对不同类型强电磁脉冲的防护能力。然而，在实验测试过程中，我们发现当强电磁脉冲信号频率较低或其带宽较小时，所获得的电磁防护器件强电磁脉冲防护性能数据是较为准确的。然而，随着强电磁脉冲信号频率的增大或/和带宽的增加，测试链路(如：探头/传感器、线缆/光纤、衰减器、检波器、光电/电光模块等)不仅会引起信号的幅度衰减，还会造成信号的相位改变，致使信号畸变程度急剧增大；同时，定向耦合器耦合系数的频率依赖特性快速凸显，使得测量得到的电磁防护器件注入信号、反射信号及透射信号不准确，进而导致获得的电磁防护器件强电磁脉冲防护性能不准确、置信度低。高功率微波，作为一种拥有高载波频率的强电磁脉冲信号(如：窄谱高功率微波，频率1～300GHz、相对带宽<5％)或具有大带宽的强电磁脉冲信号(如：宽谱(超宽谱)高功率微波，频率主要分布在100MHz～1GHz范围、相对带宽5％～25％(>25％))；在继续采用上述测试装置和方法开展电磁防护器件高功率微波防护性能测试时，获得数据的置信度较低，难以准确反映电磁防护器件对高功率微波的防护能力。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在提供一种具有高置信度的电磁防护器件高功率微波防护性能测试系统与方法，以解决上述存在的问题。
[0005]本专利技术提供的一种具有高置信度的电磁防护器件高功率微波防护性能测试系统，包括：高功率微波信号生成与注入分系统、信号采集与补偿分系统、强场注入与传输特性测试通道切换分系统及电磁防护器件功能监测分系统；
[0006]所述高功率微波信号生成与注入分系统包括多种不同类型的高功率微波源、多个大功率可调衰减器和一级大功率微波开关；
[0007]所述信号采集与补偿分系统包括双定向耦合器、多个程控可调衰减器、多个监测链路补偿反馈模块、多个监测链路补偿均衡模块和信号采集模块；所述多个程控可调衰减器包括第一程控可调衰减器、第二程控可调衰减器、第三程控可调衰减器；所述多个监测链路补偿反馈模块包括入射信号监测链路补偿反馈模块、反射信号监测链路补偿反馈模块和透射信号监测链路补偿反馈模块；所述多个监测链路补偿均衡模块包括入射信号监测链路补偿均衡模块、反射信号监测链路补偿均衡模块和透射信号监测链路补偿均衡模块；
[0008]所述强场注入与传输特性测试通道切换分系统包括二级大功率微波开关、三级大功率微波开关、四级大功率微波开关和五级大功率微波开关；
[0009]所述电磁防护器件功能监测分系统包括弱信号传输特性监测模块；
[0010]所述多种不同类型的高功率微波源依次分别经一个大功率可调衰减器和一级大功率微波开关连接双定向耦合器的输入端；双定向耦合器的入射信号监测端通过连接电缆或直接连接第一程控可调衰减器后，再经入射信号监测链路补偿均衡模块连接信号采集模块，由此形成入射信号监测链路；入射信号监测链路补偿反馈模块分别对应连接第一程控可调衰减器和入射信号监测链路补偿均衡模块；双定向耦合器的反射信号监测端通过连接电缆或直接连接第二程控可调衰减器后，再经反射信号监测链路补偿均衡模块连接信号采集模块，由此形成反射信号监测链路；反射信号监测链路补偿反馈模块分别对应连接第二程控可调衰减器和反射信号监测链路补偿均衡模块；双定向耦合器的透射信号端依次经二级大功率微波开关、三级大功率微波开关、电磁防护器件、四级大功率微波开关连接五级大功率微波开关后，通过连接电缆或直接连接第三程控可调衰减器，再经透射信号监测链路补偿均衡模块连接信号采集模块，由此形成透射信号监测链路；透射信号监测链路补偿反馈模块分别对应连接第三程控可调衰减器和透射信号监测链路补偿均衡模块；
[0011]所述弱信号传输特性监测模块的信号发射端依次经二级大功率微波开关、三级大功率微波开关、电磁防护器件、四级大功率微波开关和五级大功率微波开关后连接所述弱信号传输特性监测模块的信号接收端。
[0012]作为优选，所述多种不同类型的高功率微波源包括窄谱高功率微波源、宽谱高功率微波源和超宽谱高功率微波源。
[0013]作为优选，所述一级大功率微波开关为单刀多掷开关，开关掷数与高功率微波源的类型数量相等；所述二级大功率微波开关和五级大功率微波开关为单刀双掷开关；所述三级大功率微波开关和四级大功率微波开关为单刀多掷开关，开关掷数与电磁防护器件的数量相等。
[0014]进一步的，所述信号采集与补偿分系统中，进入到入射信号监测链路补偿均衡模块、反射信号监测链路补偿均衡模块和透射信号监测链路补偿均衡模块中的信号分别由第一程控可调衰减器、第二程控可调衰减器和第三程控可调衰减器调节，使得进入各监测链路补偿均衡模块的信号处于其最佳工作范围。
[0015]进一步的，所述信号采集与补偿分系统中，入射信号监测链路补偿反馈模块、反射信号监测链路补偿反馈模块和透射信号监测链路补偿反馈模块分别用于读取第一程控可调衰减器、第二程控可调衰减器和第三程控可调衰减器的当前衰减量并分别反馈给入射信号监测链路补偿均衡模块、反射信号监测链路补偿均衡模块和透射信号监测链路补偿均衡模块。
[0016]进一步的，所述信号采集与补偿分系统中：
[0017]入射信号监测链路补偿均衡模块中预先存储了双定向耦合器入射信号监测端或双定向耦合器入射信号监测端以及连接电缆的S
21
参数，以及第一程控可调衰减器在不同衰减量下的S
21
参数；
[0018]反射信号监测链路补偿均衡模块中预先存储了双定向耦合器反射信号监测端或双定向耦合器反射信号监测端以及连接电缆的S
21
参数，以及第二程控可调衰减器在不同衰减量下的S
21
参数；
[0019]透射信号监测链路补偿均衡模块中预先存储了四级大功率微波开关、五级大功率微波开关或四级大功率微波开关、五级大功率微波开关以及连接电缆的S...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有高置信度的电磁防护器件高功率微波防护性能测试系统，其特征在于，包括：高功率微波信号生成与注入分系统、信号采集与补偿分系统、强场注入与传输特性测试通道切换分系统及电磁防护器件功能监测分系统；所述高功率微波信号生成与注入分系统包括多种不同类型的高功率微波源、多个大功率可调衰减器和一级大功率微波开关；所述信号采集与补偿分系统包括双定向耦合器、多个程控可调衰减器、多个监测链路补偿反馈模块、多个监测链路补偿均衡模块和信号采集模块；所述多个程控可调衰减器包括第一程控可调衰减器、第二程控可调衰减器、第三程控可调衰减器；所述多个监测链路补偿反馈模块包括入射信号监测链路补偿反馈模块、反射信号监测链路补偿反馈模块和透射信号监测链路补偿反馈模块；所述多个监测链路补偿均衡模块包括入射信号监测链路补偿均衡模块、反射信号监测链路补偿均衡模块和透射信号监测链路补偿均衡模块；所述强场注入与传输特性测试通道切换分系统包括二级大功率微波开关、三级大功率微波开关、四级大功率微波开关和五级大功率微波开关；所述电磁防护器件功能监测分系统包括弱信号传输特性监测模块；所述多种不同类型的高功率微波源依次分别经一个大功率可调衰减器和一级大功率微波开关连接双定向耦合器的输入端；双定向耦合器的入射信号监测端通过连接电缆或直接连接第一程控可调衰减器后，再经入射信号监测链路补偿均衡模块连接信号采集模块，由此形成入射信号监测链路；入射信号监测链路补偿反馈模块分别对应连接第一程控可调衰减器和入射信号监测链路补偿均衡模块；双定向耦合器的反射信号监测端通过连接电缆或直接连接第二程控可调衰减器后，再经反射信号监测链路补偿均衡模块连接信号采集模块，由此形成反射信号监测链路；反射信号监测链路补偿反馈模块分别对应连接第二程控可调衰减器和反射信号监测链路补偿均衡模块；双定向耦合器的透射信号端依次经二级大功率微波开关、三级大功率微波开关、电磁防护器件、四级大功率微波开关连接五级大功率微波开关后，通过连接电缆或直接连接第三程控可调衰减器，再经透射信号监测链路补偿均衡模块连接信号采集模块，由此形成透射信号监测链路；透射信号监测链路补偿反馈模块分别对应连接第三程控可调衰减器和透射信号监测链路补偿均衡模块；所述弱信号传输特性监测模块的信号发射端依次经二级大功率微波开关、三级大功率微波开关、电磁防护器件、四级大功率微波开关和五级大功率微波开关后连接所述弱信号传输特性监测模块的信号接收端。2.根据权利要求1所述的具有高置信度的电磁防护器件高功率微波防护性能测试系统，其特征在于，所述多种不同类型的高功率微波源包括窄谱高功率微波源、宽谱高功率微波源和超宽谱高功率微波源。3.根据权利要求1所述的具有高置信度的电磁防护器件高功率微波防护性能测试系统，其特征在于，所述一级大功率微波开关为单刀多掷开关，开关掷数与高功率微波源的类型数量相等；所述二级大功率微波开关和五级大功率微波开关为单刀双掷开关；所述三级大功率微波开关和四级大功率微波开关为单刀多掷开关，开关掷数与电磁防护器件的数量相等。4.根据权利要求1所述的具有高置信度的电磁防护器件高功率微波防护性能测试系统，其特征在于，所述信号采集与补偿分系统中，进入到入射信号监测链路补偿均衡模块、
反射信号监测链路补偿均衡模块和透射信号监测链路补偿均衡模块中的信号分别由第一程控可调衰减器、第二程控可调衰减器和第三程控可调衰减器调节，使得进入各监测链路补偿均衡模块的信号处于其最佳工作范围。5.根据权利要求4所述的具有高置信度的电磁防护器件高功率微波防护性能测试系统，其特征在于，所述信号采集与补偿分系统中，入射信号监测链路补偿反馈模块、反射信号监测链路补偿反馈模块和透射信号监测链路补偿反馈模块分别用于读取第一程控可调衰减器、第二程控可调衰减器和第三程控可调衰减器的当前衰减量并分别反馈给入射信号监测链路补偿均衡模块、反射信号监测链路补偿均衡模块和透射信号监测链路补偿均衡模块。6.根据权利要求5所述的具有高置信度的电磁防护器件高功率微波防护性能测试系统，其特征在于，所述信号采集与补偿分系统中：入射信号监测链路补偿均衡模块中预先存储了双定向耦合器入射信号监测端或双定向耦合器入射信号监测端以及连接电缆的S
21
参数，以及第一程控可调衰减器在不同衰减量下的S
21
参数；反射信号监测链路补偿均衡模块中预先存储了双定向耦合器反射信号监测端或双定向耦合器反射信号监测端以及连接电缆的S
21
参数，以及第二程控可调衰减器在不同衰减量下的S
21
参数；透射信号监测链路补偿均衡模块中预先存储了四级大功率微波开关、五级大功率微波开关或四级大功率微波开关、五级大功率微波开关以及连接电缆的S
21
参数，以及第三程控可调衰减器在不同衰减量下的S
21
参数。7.根据权利要求6所述的具有高置信度的电磁防护器件高功率微波防护性能测试系统，其特征在于，所述信号采集与补偿分系统中，入射信号监测链路补偿均衡模块根据入射信号监测链路补偿反馈模块反馈的第一程控可调衰减器衰减量，读取预先存储的双定向耦合器入射信号监测端或双定向耦合器入射信号监测端以及连接电缆的S
21
参数，以及第一程控可调衰减器在当前衰减量下的S
21
参数，计算入射信号监测链路中双定向耦合器入射信号监测端至第一程控可调衰减器的逆传输特性，并作为入射信号监测链路补偿均衡模块的传输特性，完成对入射信号的补偿均衡处理；所述入射信号监测链路补偿均衡模块的传输特性的满足如下要求：其中，为入射信号监测链路补偿均衡模块的传输特性，A
Coin
(f)为入射信号监测链路中双定向耦合器入射信号监测端的S
21
参数幅频特性曲线、A
Cain
(f)为入射信号监测链路中连接电缆的S
21
参数幅频特性曲线，为第一程控可调衰减器在衰减量为m时的S
21
参数幅频特性曲线；P
Coin
(f)为入射信号监测链路中双定向耦合器入射信号监测端的S
21
参数相频特性曲线、P
Cain
(f)为入射信号监测链路中连接电缆的S
21
参数相频特性曲线，为第一程控可调衰减器在衰减量为m时的S
21
参数相频特性曲线，j为虚数符号；当入射信号监测链路中没有采用连接电缆时，则去掉式中的A
Cain
(f)和P
Cain
(f)两项参数。
8.根据权利要求6所述的具有高置信度的电磁防护器件高功率微波防护性能测试系统，其特征在于，所述信号采集与补偿分系...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦风，钟受洪，高原，严志洋，蔡金良，王震，陈自东，林江川，赵刚，马弘舸，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院应用电子学研究所，
类型：发明
国别省市：