電推進系統的電磁兼容性試驗方法

2023-07-03 04:57:36

專利名稱：：電推進系統的電磁兼容性試驗方法
技術領域：
：本發明涉及電推進系統的電磁兼容性試驗方法，適用於在非專業電磁兼容實驗室內完成，可以獲得較為真實的測試數據，屬於衛星推進系統測試領域。
背景技術：
：目前，常用的衛星推進系統一般採用的是化學推進系統和電推進系統。而我國一般使用化學推進系統，還沒有衛星採用電推進系統作衛星的推力。電推進系統主要包括真空罐、透波副艙、推力器。電推進系統與衛星其他分系統電子設備的相互電磁影響，包括傳導和輻射兩類，既包括電推進器傳導和輻射發射對衛星其他分系統電子設備的影響，也包括衛星其他分系統電子設備的傳導和輻射發射對電推進系統的影響。要獲得電推進系統的電磁兼容性數據，分析其是否與衛星的其他設備兼容工作，應對電推進系統進行電磁兼容性試驗。電推進器需要在真空環境中工作，需要將其放置在真空罐中進行相關試驗。目前國外的電推進系統的測試在專業的電磁兼容暗室裡進行，成本較高，這種專業的電磁兼容暗室是專門為配合電推進系統進行電磁兼容性試驗，獲得電推進系統的電磁兼容性數據而建造，這些特點表現在真空罐的放置位置，檢測信號傳出屏蔽室的信號接口板、測量天線放置的位置設計等。目前我國採用的真空系統無法進入屏蔽暗室中進行電磁兼容測試，因此只能在外場中進行電磁兼容試驗，受環境影響，採用傳統電磁兼容測試方法所獲取的測試結果誤差較大，無法真實反映推進系統的電磁兼容性能。
發明內容本發明技術解決的問題是克服現有技術的不足，提供一種電推進系統的電磁兼容性試驗方法，該方法不需要在試驗室中進行，直接在外場或現場進行試驗，測試結果誤差小，能夠真實反映推進系統的電磁兼容性能，且大大節約了成本低，提高了工作效率。本發明的技術解決方案電推進系統的電磁兼容性試驗方法包括電推進系統的透波副艙的透波率測量；電推進系統穩態、瞬態的電場輻射和穩態的電源線傳導發射測量；電推進系統在瞬態工況下，電源線的尖峰信號測量；模擬負載的傳導和輻射發射特性與真實推力器的比較測量；羽流對通信影響測量，得到電推進系統的電磁兼容性試驗數據，其中(1)電推進系統的透波副艙的透波率測量方法為透波率通過比較法獲得，即將收發天線分別放置在透波副艙的內外兩側，通過矢量網絡分析儀前向傳輸係數的測量結果獲得電磁波經過透波副艙後在整個電推進系統中噴射的等離子體傳輸情況，即透波副艙傳輸特性；再將收發天線放置在空場中，收發天線間的距離與上一步收發天線相對的距離相同，天線之間沒有任何物體，再通過矢量網絡分析儀的前向傳輸係數測量，測量出的數據作為參考數據，即參考傳輸特性；將透波副艙的傳輸數據和參考傳輸數據分別進行時域門處理，比較兩次的測量結果得到透波副艙對於電磁波傳播的影響，即獲得透波副艙的透波(2)電推進系統穩態的輻射發射和電源線傳導發射測量方法為(2.1)電推進系統穩態的電場輻射發射測量方法為當電推進系統處於穩態工作模式時，天線放置在透波副艙的外側，距離透波副艙lm距離，天線高度對準透波副艙的觀察窗口，天線通過電纜連接到接收機的輸入埠，通過接收機採集電推進系統在此時的電場輻射發射數據，即獲得電推進系統穩態的電場輻射發射特性曲線；(2.2)電推進系統穩態的傳導發射測量方法為將線性阻抗穩定網絡串聯在電源處理單元和電推力器之間，線性阻抗穩定網絡的信號輸出端連接到接收機的輸入埠，通過接收機採集電推進系統在此時的電源線傳導發射數據，即獲得電推進系統穩態的電源線傳導發射特性曲線；(3)電推進系統瞬態的電場輻射發射測量方法為通過天線接收電推進系統瞬態工作產生的電場輻射發射信號，接收機或頻譜儀進行實時的頻域特性測量，瞬態電場輻射發射測量頻段為10kHz-5GHz，在10kHz-5GHz頻段內，分別使用棒狀天線作為10kHz-30MHz、雙錐天線作為30MHz-200MHz、對數周期天線作為200MHz-lGHz、雙脊喇叭天線作為lGHz-5GHz頻段的接收天線。電推進系統瞬態的工況分別是陰極加熱、中和器點火、放電室放電、引束流四個工況。在每次瞬態工況開始測量前，先使電推進系統的地面檢測設備工作，電推進系統不工作，在此種工況下進行現場10kHz-5GHz電場環境的數據採集，此數據稱之為背景數據，背景數據採集後，設定電推進系統為約定好的瞬態工作模式，進行電推進系統的瞬態電場輻射發射測量。電推進系統的每個瞬態工況均要完成10kHz-5GHz頻段的測量，在進行每個頻段測試時，每個工況要持續15-20分鐘。S卩，在15-20分鐘內，要求電推進系統的功能切換開關不停的動作，設置成瞬態工作模式，如陰極加熱模式等。此時接收機、頻譜儀進行最大保持的包絡測量模式，獲得此時瞬態工況的電場輻射發射數據。將此時的電場輻射發射數據與前面測得的背景數據進行比較，剔除掉背景環境中不屬於電推進系統瞬態工作時產生的信號，分別獲得電推進系統在四種瞬態工況下的電場輻射發射測量結果。(4)電推進系統在瞬態工況下，電源線的尖峰信號測量方法通過示波器的電壓探頭直接連接在電推進系統的電源供電線上，捕捉電推進系統在瞬態工況下電源線上產生的尖峰信號；(5)模擬負載的傳導和輻射發射特性與真實推進器的比較測量方法首先需要設定一個與電推進系統電特性相同的負載，即模擬負載；然後對模擬負載進行穩態和瞬態工況下的電場輻射發射和傳導發射測量，及瞬態下電源線尖峰信號測量；用與測量真實推力器相同的測量項目和方法，在此不含羽流對通信的影響。在完成真實電推進系統的測量後，電源處理單元與真實推力器斷開連接，與模擬負載進行連接。使電源線上流過與真實推力器相同的電流。完成模擬負載測量後，按照每個測量項目，將真實推力器的測量結果與模擬負載的測量結果進行比較，了解模擬負載與真實推力器的電磁兼容性特性的差異，用以評價模擬負載在代替真實電推進系統與整星聯合測試時，測試狀態是否能夠充分代表真實推力器。(6)羽流對通信影響的測量方法電推進器在不同供電電壓及電流下，所產生的羽流會有所不同，供電電壓影響羽流的離子速度，供電電流影響羽流的離子濃度，需要對不同電壓及電流組合所產生的羽流對通信的影響進行測量，即在15種不同工作狀態下進行羽流對通信的影響測量，測量工作狀態見下表，tableseeoriginaldocumentpage7在每種工作狀態下，接收和發射兩天線口面貼在透波副艙的觀察口上，接收和發射兩天線口面指向相對，使得羽流穿過電磁波傳輸路徑；接收和發射兩天線分別通過電纜連接到矢量網絡分析儀，從矢量網絡分析儀的前向傳輸係數的測量結果獲得反應整個電推進系統鏈路的傳輸情況，對比15種不同工作狀態下的等離子體羽流對傳輸的影響；最後對測試結果進行距離門處理，得到最終評價羽流通信的影響結果。所述的時域門的方法具體實現為通過天線和接收機進行掃頻測試，得到頻域曲線數據，再將頻域曲線數據進行傅立葉變換得到時域頻譜，通過時間分析確定，將測試現場的無用信號剔出掉，再將此部分數據進行傅立葉變換得到最終的透波副艙的透波率。所述的距離門的方法具體實現為通過天線和接收機進行掃頻測試，得到頻域曲線數據，再將頻域曲線數據進行傅立葉變換得到時域曲線，將時域曲線的橫軸時間變量乘以光速C=3X10V/s，獲得測試系統在不同傳輸路徑上的衰減量，以此來評價羽流對通信的影響。本發明與現有技術相比的優點在於(1)本發明通過選取的測試項目和測量方法，首次評價了國內的電推進系統的電磁兼容特性。電磁兼容特性包括電推進系統穩態和瞬態的電場輻射發射特性和瞬態的電源線尖峰信號特性。從這些特性分析電推進系統對衛星星上設備產生的影響。同時測試結果與國外測量結果有很大的一致性。(2)本發明測量方法的場地不需要在實驗室中進行，適用於非屏蔽室內完成，這樣直接在外場或現場進行試驗，測試結果誤差小，可以獲得較為真實的測試數據，能夠真實反映推進系統的電磁兼容性能。(3)本發明首次評價了電推進系統中羽流對通信的影響。(4)本發明提高了國內電推進系統的電磁兼容性試驗能力，為整星電磁兼容性設計數據提供有力的技術支持，為實現電推進器在整星系統上的廣泛應用又向前邁了一大止少。(5)本發明該方法不需要在專業的電磁兼容實驗室中進行，直接在外場或電推進系統工作的現場進行試驗，測試結果誤差小，能夠真實反映推進系統的電磁兼容性能，且很大程度的降低了試驗成本，提高了工作效率。圖1為電推進系統的主要組成部分框圖；圖2為本發明的透波副艙透波率測量框圖；圖3為本發明的電推進系統穩態和瞬態的電場輻射發射測量框圖；圖4為本發明的穩態的電源線傳導發射測量框圖；圖5為本發明的電推進系統瞬態的電源線尖峰信號測量框圖；圖6為本發明羽流對通信的影響測量框圖；圖7為本發明透波副艙200腿z-lGHz透波率的測量結果；圖8為本發明透波副艙200腿z-lGHz透波率的測量結果；圖9為本發明電推進系統穩態和模擬負載穩態電場輻射發射測量結果；圖10為本發明電推進系統真實推力器穩態和模擬負載電源線傳導發射測量結果；圖11為本發明羽流傳輸特性，即在電推進系統不同供電電壓下羽流對通信的影響；圖12為本發明羽流傳輸特性，即在電推進系統不同供電電流下羽流對通信的影響。具體實施例方式如圖1所示，電推進系統主要由真空罐1、透波副艙2、各個頻段電場接收天線5、電源處理單元和電推力器6，電推力器6安裝在透波副艙2內，電推力器通過電源處理單元供電，電推力器通過法蘭盤被固定在透波副艙內，真空罐與透波副艙通過法蘭盤連接。為使電推進系統能夠正常工作，首先要抽真空，使真空罐1達到一定的真空度。經過開關動作，使電推進系統處於穩定工作狀態，等離子體處於穩定噴射狀態，即電推進系統的穩定工作狀態。電推進系統安裝在衛星上，成為衛星推進系統。在控制衛星姿態和軌道的過程中，由關閉到正常工作有四個瞬態工況第一工況，陰極加熱；第二工況，中和器點火；第三工況放電室點火；第四工況，引束流；利用接收機針對這幾個開關動作進行瞬態頻譜及波形的抓取。本發明電推進系統的電磁兼容性試驗的測試項目有(l)電推進系統的透波副艙的透波率測量；(2)電推進系統穩態、瞬態的電場輻射發射和穩態的電源線傳導發射測量；(3)電推進系統在瞬態工況下，電源線的尖峰信號測量；(5)模擬負載的傳導和輻射發射特性與真實推力器的比較測量；(6)羽流對通信影響測量。如圖2所示，電推進系統的透波副艙的透波率測量示意圖。電推力器主要在真空環境下進行工作，其被固定在真空罐中某一位置進行離子噴射，為了在研究過程中了解其8噴射過程中，相關電氣系統產生的電磁特性，將艙體一部分製作為具有透波功能，同時完成電推進器的安裝和調試工作。工作人員為了解到罐體的透波性能，即電推進系統工作時具體有多少的電磁輻射發射被完全測量到或是測量到的電場輻射發射經過了多少衰減被艙外的天線接收到，稱為透波副艙的透波率。電推進系統的透波副艙的透波率測量方法為透波率通過比較法獲得，即將收天線放置在透波副艙的內部，發天線放置透波副艙的外部，天線高度取1.2米，收發天線間距l米，口面相對。信號測試電纜由透波副艙與真空管法蘭連接處引出。通過矢量網絡分析儀前向傳輸係數的測量結果獲得電磁波經過透波副艙後整個電推進系統中的等離子傳輸情況，即透波副艙傳輸特性；再將收發天線放置在空場中，收發天線間的距離與上一步收發天線相對的距離相同，天線之間沒有任何物體，再通過矢量網絡分析儀的前向傳輸係數測量，測量出的數據作為參考數據，即參考傳輸特性，透波副艙的傳輸特性與參考傳輸特性曲線都需要進行時域門處理，即將頻域曲線通過傅立葉變化得到時域曲線，在時域曲線上分辨不同傳輸路徑的信號，這些不同傳輸路徑的信號包括所需要的直達波信號及現場測量環境中的多次反射信號，如直達波傳輸時間為0.lns，而多次反射信號的傳輸時間都大於0.2ns，在時域曲線上剔除掉大於0.2ns的環境產生的幹擾信號，則剔除了環境對測量的幹擾。再將兩組處理好後的數據進行比較，既獲得透波副艙對於電磁波傳播的影響，即透波副艙的透波率；根據電場輻射發射的測量要求，需要完成200MHz-5GHz頻段的測量，相應需要獲得透波副艙在200MHz-5GHz頻段內透波率的數據。200MHzlGHz頻段的透波性能可以達到70%以上，lGHz5GHz可以達到80%以上，輻射發射測試結果將會比真實的輻射發射小ldB左右，即透波副艙的透波率ldB，測量結果曲線見圖7和圖8。如圖3所示，電推進系統穩態和瞬態電場輻射發射測量框圖。電推進系統在穩定工作時，相關電氣設備進行工作，這些電氣設備會產生電場輻射發射信號，即電推進系統穩態的電場輻射發射。衛星在飛行和進行姿態、軌道調整時需要進行電推進系統完成推力控制，電推進系統在進行工作時有一系列的開關動作，這些開關在動作過程中會產生電場輻射發射信號，即瞬態的電場輻射發射。電推進系統穩態的電場輻射發射測量方法為當電推進系統處於穩態工作模式時，先後分別將不同頻段的測量天線放置在透波副艙2的外側，距離透波副艙2的距離為lm，天線高度對準透波副艙2的觀察窗口，天線通過電纜連接到接收機的輸入埠，通過接收機採集電推進系統在此時的電場輻射發射數據，即電推進系統穩態的電場輻射發射特性曲線。測量頻段為200MHz-5GHz，衛星重點關注頻段即為衛星星上接收機的工作頻段。在此時，特別需要關注的是衛星星上的接收帶，了解在衛星的接收帶內是否有信號落入帶中，以此從電推進系統的電場輻射發射角度評價衛星星上的接收設備是否收到電推進系統的幹擾。測試結果列表1所示，測試曲線見圖9。表1電推進系統穩態的電場輻射發射測量結果頻段測試結果200MHz-1GHz低於70dBuV/m(其中在900MHz附近信號低於89dBuV/m，分析其信號為手機信號，因此排除此信號)1GHz-5GHz比背景在2.4-3.6GHz多出一些高出噪聲頻譜12dB左右的包絡。1.574GHz-1.576GHz有1.574GHz信號發出，低於12dBuV/m，滿足要求(背景中無此信號)2.025GHz-2.1GHz2.061GHz超出要求2dB，幅值為31.99dBuV/m。(背景中沒有此信號)2.1GHz-2.3GHz低於30dB2.4GHz-2.5GHz同背景幾乎一致，難以定量判別信號大小。電推進系統瞬態的電場輻射發射測量方法為通過天線接收電推進系統瞬態工作產生的電場輻射發射信號，接收機或頻譜儀進行實時的頻域特性測量，瞬態電場輻射發射測量頻段為200MHz-5GHz，雙錐天線作為30MHz-200MHz、對數周期天線作為200MHz-lGHz、雙脊喇叭天線作為lGHz-5GHz頻段的接收天線。上述各天線放置在透波副艙的一側，距離透波副艙lm，天線高度1.2m。電推進系統瞬態的工況分別是陰極加熱、中和器點火、放電室放電、引束流四個工況。在每次瞬態工況開始測量前，先使電推進系統的地面檢測設備工作，電推進系統不工作，在此種工況下進行現場200MHz-5GHz電場環境的數據採集，此數據稱之為背景數據，背景數據採集後，設定電推進系統為約定好的瞬態工作模式，進行電推進系統的瞬態電場輻射發射測量。電推進系統的每個瞬態工況均要完成200MHz-5GHz頻段的測量，在進行每個頻段測試時，每個工況要持續15-20分鐘，即在15-20分鐘內，要求電推進系統的功能切換開關不停的動作，設置成瞬態工作模式，如陰極加熱模式等。此時接收機、頻譜儀進行最大保持的包絡測量模式，獲得此時瞬態工況的電場輻射發射數據。本項測試是在非屏蔽室內進行，在這段時間內測量的數據結果不僅包含了電推進系統瞬態開關動作的電場輻射發射，還包含了現場環境中其他無關的電磁環境，需要區分哪些是電推進系統瞬態工作產生的電場輻射發射信號，採用比較方法，剔除掉背景環境中不屬於電推進系統瞬態工作時產生的信號，分別獲得電推進系統在四種瞬態工況下的電場輻射發射測量結果。電推進系統瞬態電場輻射發射的測量結果見表2，模擬負載與真實推力器的瞬態的電場輻射發射測量結果差別不大。表2電推進系統瞬態電場輻射發射測量結果10tableseeoriginaldocumentpage11如圖4所示，電推進系統穩態的傳導發射測量方法為將線性阻抗穩定網絡串聯在電源處理單元與電推進系統中，通過線性阻抗穩定網絡的信號輸出埠連接在接收機的輸入埠，通過接收機採集電推進系統在此時的電源線傳導發射數據，即電推進系統的電源線傳導發射特性曲線。真實推力器比模擬負載在10kHz-lMHz，4MHz附近要高出25dB、15dB。最大發射頻譜為300kHz附近，發射幅值為95dBiiV。真實負載的火線和零線傳導發射結果一致，模擬負載的火線和零線傳導發射結果一致。真實推力器與模擬負載的穩態的電源線傳導發射測量曲線見圖10。如圖5所示，電推進系統在瞬態工況下，電源線的尖峰信號測量框圖。電推進器的電源線上由於電流的變化和開關的切換會產生傳導發射信號，即稱為瞬態尖峰信號傳導發射。電推進系統在瞬態工況下，電源線的尖峰信號測量如下通過示波器的探頭正負直接連接在電推進系統的電源供電線上，捕捉電推進系統在瞬態工況下電源線上的尖峰信號。電推進系統的電源線上的尖峰信號傳導發射測量結果見下表3。電推進系統瞬態工況分別為陰極加熱、中和器點火、放電室點火、引束流。當變換成模擬負載連接時，根據模擬負載的特性，模擬負載的瞬態工況分別為兩個陰極開、兩個陰極關、引束流灌、引束流開屏柵開、引束流加速開。模擬負載電源線上的尖峰信號傳導發射測量結果見表4。表3電推進系統的電源線上的尖峰信號傳導發射測量結果工況觀!j試結果電壓(V)電流(A)電流變化率(A/S)幅值時間陰極加熱43.6V(未見波動)從OA跳變6A2.48s2.48中和器點火44V(未見波動)3.4A跳變8.2A，最後震蕩衰減在4.76A4鄉sO.lxlO5放電室點火49.6V跳到35,6V7.72A跳變1.4A，最後震蕩衰減在4.08A640|as0.09xl05引束流41.2V7A跳變13.4A,再跳變到18.1A,穩定在15.8A1.28ms800ps0.05xl050.05xl05表4模擬負載電源線上尖峰信號傳導發射測量結果測試結果工況電壓(V)電流(A)電流變化率幅值時間(A/S)兩個陰極開42V(未見波動)從OA跳變5.9A2.81s2.09兩個陰極關42V(未見波動)兩個變化6A跳變4.9A;3.3A跳變-1.9A640|is0.017X1050.08X105引束流關42V跳變到46V25.3A跳變到-0.6A再變到5A1.08ms0.2398X105引束流開，屏棚開42V跳變到38.8V6.7A跳變到15.8A720^s0.12X105引束流開，加速開5.2A跳變到8.4A2.08ms0.015X105如圖5所示，模擬負載的傳導和輻射發射特性與真實負載的比較測量如下在電推進系統的研究初期，電推進系統不可能實際參加每個衛星系統的聯合測試，需要一個已知負載，其特性與電推進系統的電特性的相同，稱為模擬負載，。為了解模擬負載是否能夠代替真實電推進系統參加以後的研究和測試，對模擬負載進行的測量項目有穩態和瞬態工況下的電場輻射發射和傳導發射測量，電源線尖峰信號測量。通過進行電推進系統穩態電場輻射發射、穩態電源線傳導發射、瞬態電場輻射發射、瞬態電源線尖峰信號傳導發射測量項目和模擬負載的測量結果比較，推力器的真實負載和模擬負載的電源線傳導發射低頻段(10kHz1MHz)，電推進系統比模擬負載在幅值上高出25dB30dB。電推進系統最高值在270kHz左右，幅值不超過lOOdByV。電推進系統的發射幅值在lOOdBiiV/m以下。模擬負載在低頻10kHz-200kHz最低會小20dB的發射幅值。電推進系統有羽流發生，會整個將噪聲提高lOdB。真實負載和模擬負載在瞬態上的測量結果差別不大。如圖6所示，羽流對通信影響的測量框圖。電推進器在不同供電電壓及電流下，所產生的羽流會有所不同，供電電壓影響羽流的離子速度，供電電流影響羽流的離子濃度。需要對不同電壓及電流組合所產生的羽流對通信的影響進行測量。即在不同工作狀態下進行羽流對通信的影響測量。電推進系統不同電壓及電流的設置在羽流對通信的影響測量中有1215種工作狀態，見表5。測量的頻段應為衛星的星地鏈路的工作頻段。表5:本發明羽流對通信的影響測量中電推進系統設置的工作狀態tableseeoriginaldocumentpage13羽流對通信影響的測量如下測試頻率為1GHz5GHz，發射功率為_5dBm，測試點數為3201點，中頻帶寬為500Hz。將收發兩天線放置在透波副艙兩側，測試時兩天線口面儘量貼近透波副艙，以減小環境的影響，收發兩天線口面指向相對，使得羽流穿過電磁波傳輸路徑；兩天線分別通過電纜連接到矢量網絡分析儀，從矢量網絡分析儀上讀取前向傳輸係數的結果，反應整個電推進系統鏈路的傳輸情況，即供電電壓變化下羽流傳輸特性曲線及供電電流變化下羽流傳輸特性曲線。分析15種不同工作狀態下的等離子體羽流對傳輸的影響；電推進系統的工作狀態設置主要包括供電電壓和供電電流。首先將供電電流固定在0.8A，供電電壓由800V變化到1500V,電壓變化步進為IOOV，考察不同供電電壓下羽流對通信的影響情況，獲得供電電壓變化下羽流傳輸特性曲線；然後將供電電壓固定在IOOOV，供電電流由0.6A變化到1.2A，電流變化步進為0.1A，考察不同供電電流下羽流對通信的影響情況，獲得供電電流變化下羽流傳輸特性曲線。由於整個測試系統所處環境較為複雜，所測試結果不但包含直達波信號，也會有環境雜散信號，因此需要對供電電壓變化下羽流傳輸特性曲線及供電電流變化下羽流傳輸特性曲線進行距離門處理，減小雜散影響。距離門處理信號即為，將傳輸特性曲線通過傅立葉變化得到距離域曲線，在距離域曲線上分辨不同傳輸路徑的信號，這些不同傳輸路徑的信號包括所需要的直達波信號及現場測量環境中的多次反射信號，如直達波傳輸路徑長度為透波副艙的直徑0.8m，而多次反射信號的傳輸路徑長度都大於lm，在距離域曲線上剔除掉大於lm的環境產生的幹擾信號，則剔除了環境對測量的幹擾。隨供電電壓增加，信號傳輸路徑衰減減小，相位偏差減小，即羽流對通信的影響變小；隨供電電流增加，信號傳輸路徑衰減增加，相位偏差增加，即羽流對通信的影響變大；隨著頻率升高，羽流對電磁波傳輸影響逐漸變小。測量曲線見圖11和圖12，從測試結果中可以看出，羽流對通信有一定的影響，但是影響較小。用模擬負載代替真實負載進行整星聯合測試時，可以忽略羽流的影響。本發明說明書中未作詳細描述的內容屬於本領域專業技術人員公知的現有技術。儘管為說明目的公開了本發明的最佳實施例和附圖，但是本領域的技術人員可以理解在不脫離本發明及所附的權利要求的精神和範圍內，各種替換、變化和修改都是可能的。因此，本發明不應局限於最佳實施例和附圖所公開的內容。權利要求電推進系統的電磁兼容性試驗方法，其特徵在於包括對電推進系統透波副艙的透波率測量；電推進系統穩態、瞬態的電場輻射和電推進系統穩態的電源線傳導發射測量；電推進系統在瞬態工況下，電源線的尖峰信號測量；模擬負載的傳導和輻射發射特性與真實推力器的比較測量；羽流對通信影響測量，得到電推進系統的電磁兼容性試驗數據，其中(1)電推進系統透波副艙的透波率測量方法為透波率通過比較法獲得，即將收發天線分別放置在透波副艙的內外兩側，通過矢量網絡分析儀前向傳輸係數的測量結果獲得電磁波經過透波副艙後在整個電推進系統中噴射的等離子體傳輸情況，即透波副艙傳輸特性；再將收發天線放置在空場中，收發天線間的距離與上一步收發天線間的距離相同，天線之間沒有任何物體，再通過矢量網絡分析儀的前向傳輸係數測量，測量出的數據作為參考數據，即參考傳輸特性；將透波副艙的傳輸數據和參考傳輸數據分別進行時域門處理，比較兩次的測量結果得到透波副艙對於電磁波傳播的影響，即獲得透波副艙的透波率；(2)電推進系統穩態的輻射發射和電源線傳導發射測量方法(2.1)電推進系統穩態的電場輻射發射測量方法為當電推進系統處於穩態工作模式時，天線放置在透波副艙的外側，距離透波副艙1m距離，天線高度對準透波副艙的觀察窗口，天線通過電纜連接到接收機的輸入埠，通過接收機採集電推進系統在此時的電場輻射發射數據，即獲得電推進系統穩態的電場輻射發射特性曲線；(2.2)電推進系統穩態的傳導發射測量方法為將線性阻抗穩定網絡串聯在電源處理單元和電推力器之間，線性阻抗穩定網絡的信號輸出端連接到接收機的輸入埠，通過接收機採集電推進系統在此時的電源線傳導發射數據，即獲得電推進系統穩態的電源線傳導發射特性曲線；(3)電推進系統瞬態的電場輻射發射測量方法為通過天線接收電推進系統瞬態工作產生的電場輻射發射信號，接收機或頻譜儀進行實時的頻域特性測量，瞬態電場輻射發射測量頻段為200MHz-5GHz，雙錐天線作為30MHz-200MHz、對數周期天線作為200MHz-1GHz、雙脊喇叭天線作為1GHz-5GHz頻段的接收天線；電推進系統瞬態的工況分別是陰極加熱、中和器點火、放電室放電、引束流四個工況；在每次瞬態工況開始測量前，先使電推進系統的地面檢測設備工作，電推進系統不工作，在此種工況下進行現場10kHz-5GHz電場環境的數據採集，此數據稱之為背景數據，背景數據採集後，設定電推進系統為約定好的瞬態工作模式，進行電推進系統的瞬態電場輻射發射測量；電推進系統的每個瞬態工況均要完成10kHz-5GHz頻段的測量，在進行每個頻段測試時，每個工況要持續15-20分鐘，即在15-20分鐘內，要求電推進系統的功能切換開關不停的動作，設置成瞬態工況模式；此時接收機、頻譜儀進行最大保持的包絡測量模式，獲得此時瞬態工況的電場輻射發射數據；將此時的電場輻射發射數據與前面測得的背景數據進行比較，剔除掉背景環境中不屬於電推進系統瞬態工作時產生的信號，分別獲得電推進系統在四種瞬態工況下的電場輻射發射測量結果；(4)電推進系統在瞬態工況下，電源線的尖峰信號測量方法通過示波器的電壓探頭直接連接在電推進系統的電源供電線上，捕捉電推進系統在瞬態工況下電源線上產生的尖峰信號；(5)模擬負載的傳導和輻射發射特性與真實推進器的比較測量方法首先需要設定一個與電推進系統電特性相同的負載，即模擬負載；然後對模擬負載進行穩態和瞬態工況下的電場輻射發射和傳導發射測量，及瞬態下電源線尖峰信號測量；用與測量真實推力器相同的測量項目和方法，在此不含羽流對通信的影響；在完成真實電推進系統的測量後，電源處理單元與真實推力器斷開連接，與模擬負載進行連接，使電源線上流過與真實推力器相同的電流；完成模擬負載測量後，按照每個測量項目，將真實推力器的測量結果與模擬負載的測量結果進行比較，了解模擬負載與真實推力器的電磁兼容性特性的差異，用以評價模擬負載在代替真實電推進系統與整星聯合測試時，測試狀態是否能夠充分代表真實推力器；(6)羽流對通信影響的測量方法電推進器在不同供電電壓及電流下，所產生的羽流會有所不同，供電電壓影響羽流的離子速度，供電電流影響羽流的離子濃度，需要對不同電壓及電流組合所產生的羽流對通信的影響進行測量，即在15種不同工作狀態下進行羽流對通信的影響測量，測量工作狀態見下表，工作狀態供電電壓供電電流工作狀態供電電壓供電電流11000V0.8A91000V0.9A21100V0.8A101000V1A31200V0.8A111000V1.1A41300V0.8A121000V1.2A51400V0.8A131000V0.7A61500V0.8A141000V0.6A7900V0.8A150V0A8800V0.8A在每種工作狀態下，接收和發射兩天線口面貼在透波副艙的觀察口上，接收和發射兩天線口面指向相對，使得羽流穿過電磁波傳輸路徑；接收和發射兩天線分別通過電纜連接到矢量網絡分析儀，從矢量網絡分析儀的前向傳輸係數的測量結果獲得反應整個電推進系統鏈路的傳輸情況，對比15種不同工作狀態下的等離子體羽流對傳輸的影響；最後對測試結果進行距離門處理，得到最終評價羽流通信的影響結果。2.根據權利要求1所述的電推進系統的電磁兼容性試驗方法，其特徵在於所述的時域門的方法具體實現為通過天線和接收機進行掃頻測試，得到頻域曲線數據，再將頻域曲線數據進行傅立葉變換得到時域頻譜，通過時間分析確定，將測試現場的無用信號剔出掉，再將此部分數據進行傅立葉變換得到最終的透波副艙的透波率。3.根據權利要求1所述的電推進系統的電磁兼容性試驗方法，其特徵在於所述的距離門的方法具體實現為通過天線和接收機進行掃頻測試，得到頻域曲線數據，再將頻域曲線數據進行傅立葉變換得到時域曲線，將時域曲線的橫軸時間變量乘以光速C=3X108m/s，獲得測試系統在不同傳輸路徑上的衰減量，以此來評價羽流對通信的影響。全文摘要電推進系統的電磁兼容性試驗方法包括對電推進系統透波副艙的透波率測量；電推進系統穩態、瞬態的電場輻射和穩態的電源線傳導發射測量；電推進系統在瞬態工況下，電源線的尖峰信號測量；模擬負載的傳導和輻射發射特性與真實推力器的比較測量；羽流對通信影響測量，得到電推進系統的電磁兼容性試驗數據。本發明該方法不需要在專業的電磁兼容實驗室中進行，直接在外場或電推進系統工作的現場進行試驗，測試結果誤差小，能夠真實反映推進系統的電磁兼容性能，且很大程度的降低了試驗成本，提高了工作效率。文檔編號G01R19/155GK101750545SQ200910242500公開日2010年6月23日申請日期2009年12月15日優先權日2009年12月15日發明者周麗萍,張亞潔,張華,李冉,李曉輝,陳海波申請人:北京空間飛行器總體設計部