電子信息裝備抗強射頻幹擾門限值確定方法
2023-06-14 12:06:01 1
專利名稱：電子信息裝備抗強射頻幹擾門限值確定方法
技術領域：
本發明屬於電磁兼容性研究領域，具體涉及一種用於電子信息裝備抗強射頻幹擾門限值的確定方法。
背景技術：
隨著電子、電氣、計算機、控制技術的迅速發展，艦船、潛艇或其他大型武器平臺上電子信息裝備所面臨的電磁環境變得愈來愈複雜，也越來越惡劣。為保護電子信息裝備的正常工作，充分發揮其戰績性能，需要對其所處的電磁環境規定限值，控制相應發射器的輻射場強，這一限值的規定與電子信息裝備的抗幹擾門限值緊密相關。
由於強射頻實驗室模擬技術以及測試技術的制約，幾乎無法完成電子信息裝備強射頻環境的試驗室構建以及該環境下裝備的敏感響應的測試，也就無法獲得其抗強射頻幹擾門限值。例如美軍標MIL-STD-464A《系統電磁環境效應要求》規定的艦船電磁環境(EME)平均值最大達1760V/m(8G-14G)，峰值場強最大值為27460V/m(2.7G-3.6G)。這些電平都遠高於目前實驗能夠測試的水平，用傳統方法進行裝備抗幹擾門限值測試已經很難滿足要求。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種電子信息裝備抗強射頻幹擾門限值的方法，在現有實驗室條件不能模擬強射頻環境的情況下，能夠準確的確定電子信息裝備抗強射頻幹擾門限值。
本發明為解決上述技術問題所採用的技術方案為
電子信息裝備抗強射頻幹擾門限值的方法，其特徵在於它包括以下幾個步驟-步驟l、確定待測裝備的工作性能參量；
步驟2、分別進行"前門"耦合試驗和"後門"耦合試驗，在每個試驗中頻率一定的時候測試幹擾途徑與待測裝備性能參量的對應關係，畫出對應關係曲線，並依曲線建立場強與待測裝備性能參量之間的影響關係式；
步驟3、將步驟2得出的同一頻率下"前門"耦合試驗的影響關係式與"後門"耦合試驗的影響關係式疊加，計算出此頻率下的抗強射頻幹擾門限值。
按上述方案，所述的"前門"耦合試驗是在待測裝備的輸入端輸入固定頻率的信號，用頻譜分析儀檢測待測裝備輸出端信號，不斷調節輸入信號功率，得出此固定頻率下輸入信號功率與輸出參量的對應關係，採用最小二乘法得到場強與待測裝備性能參量之間的關係式，即為"前門"耦合對待測裝備性能參量的影響關係式。
按上述方案，繼續調節信號功率使得輸出信號功率不再增加，此時的待測裝備性能參量代入到疊加後的影響關係式，得出的場強值即為抗強射頻幹擾門限值。
按上述方案，所述的"後門"耦合試驗是將待測裝備置於混響室的測試區，保持開機狀態並取下接收裝置，其輸出端通過電纜接入頻譜分析儀；混響室內設有一副發射天線，通過定向耦合器和功率放大器與信號源相聯接；信號源發出固定頻率的信號並不斷調節施加到發射天線的信號功率，功率計監測輸入到發射天線的功率值；場強計通過光纖與混響室內的電場探頭相聯接，測量混響室內的電場強度；信號源、功率放大器、功率計、頻譜分析儀和場強計分別與GPIB總線相聯接；得出此固定頻率下場強與待測裝備性能參量的對應關係，採用最小二乘法得到場強與待測裝備性能參量之間的關係式，即為"後門"耦合對待測裝備性能參量的影響關係式。
按上述方案，在不同的頻率下重複步驟1至步驟3，得到各頻率下的抗強射頻幹擾門限值。
本發明的工作原理為通過獲得小信號、低場強環境下電子信息裝備的響應規律，來外推強射頻環境下的響應情況，並根據裝備的性能參數來確定抗幹擾門限值。
本發明的有益效果為1、在現有實驗室條件不能模擬強射頻環境的情況下，能夠準確的確定電子信息裝備抗強射頻幹擾門限值；2、為設備的電磁兼容性能考核及相應國軍標的制定提供方法；3、方法簡單，易操作。
圖1為本發明一個實施例的流程圖
圖2為"後門"耦合試驗配置圖
圖3為"前門"耦合試驗配置圖
圖4為接收機中頻響應隨場強變化的曲線
圖5為接收機不同輸入信號下的中頻響應
具體實施例方式
下面結合具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明，圖1為本發明一個實施例的流程圖，本實施例受試對象為EMC-30接收機，其測試頻率範圍為9kHz ~ lGHz，有多個衰減檔位。
步驟一，確定EMC-30接收機的工作性能參量。工作性能參量為該裝備最重要的工作性能參數(如誤碼率、信噪比、響應電壓/電流等)及其允許值，有些工作性能參量限值是約定俗成或有行業標準規定的，有些則需要根據具體應用場合，由採購方和使用方規定。本實施例中EMC-30接收機的工作性能參量為中頻響應電壓，規定響應幅度不再變化(前面板中的幅度指示滿偏)為其抗幹擾門限值。
步驟二，分別進行"前門"耦合試驗和"後門"耦合試驗，建立"前門"耦合和"後門"耦合對待測裝備性能參量的影響關係式。電子信息設備存在的幹擾途徑，可分為"前門"耦合和"後門"耦合兩大類。"前門"耦合指對設備或系統產生的幹擾途徑是通過設備或系統的正常輸入通道進入的，如天線；"後門"耦合指對設備或系統產生的幹擾途徑是通過設備或系統的非正常輸入通道進入的，如電源線、控制線、孔縫等。因此，只需要分別建立"前門"耦合和"後門"耦合對待測裝備性能參量的影響關係式，然後進行疊加，就可以推導出所有幹擾途徑對待測裝備性能參量的影響關係式
分別進行了兩個試驗，其中第一個試驗建立"後門"耦合千擾與接收機中頻響應電壓的關係。其試驗的配置圖如圖2所示，將接收機EMC-30放入混響室的測試區中，保持開機狀態，並將其接收天線取下，衰減值設為20dB， EMC-30接收機的中頻輸出信號通過電纜接入頻譜分析儀。發射天線為對數周期天線，功率計監測輸入到天線的功率值，場強計通過光纖測量混響室內的電場強度。混響室內設有一副發射天線，通過定向耦合器和功率放大器與信號源相聯接；信號源發出固定頻率的信號並不斷調節施加到發射天線的信號功率，功率計監測輸入到發射天線的功率值；場強計通過光纖與混響室內的電場探頭相聯接，測量混響室內的電場強度；信號源、功率放大器、功率計、頻譜分析儀和場強計分別與GPIB總線相聯接。經信號源發出的頻率固定為800MHz，不斷改變施加到天線上的信號功率，此時接收機感應電壓隨場強變化的曲線如圖4所示。採用最小二乘法得到該頻率下"後門"耦合幹擾與中頻感應電壓(均值)的關係式為
K cl = (0.02843￡ + 0.003276) x l(T3 (1)
式中K^為"後門"耦合的中頻電壓，￡為場強。
第二個試驗建立"前門"耦合幹擾與接收機中頻響應電壓的關係，其試驗的配置圖如圖3所示。將EMC-30接收機的頻率輸入範圍置為500MHz 1000MHz。從接收機射頻輸入口(接收天線輸入口)注入單頻信號/^800MHz，用頻譜分析儀檢測接收機的中頻輸出，不斷調節信號幅度。接收機衰減值分別設為40dB和20dB時輸入信號功率和接收機中頻輸出信號功率的對應曲線如圖5所示，從圖可知，接收機衰減值設為20dB時中頻感應電壓的最大響應為-20dBm，而接收機衰減值設為40dBm時中頻感應電壓的最大響應為OdBm，兩個敏感閾值正好相差20dBm。此試驗說明，對於具有線性響應(或有擬合關係式)的系統，可以根據小信號輸入時的響應關係來外推大信號(高場強)輸入時的響應及限值。採用最小二乘法得到衰減值20dB時"前門"耦合與中頻感應電壓的關係式為F| c2 = 0.3829^ -1.8829x l(T3 (2)式中Kw為"前門"耦合的中頻電壓，^為接收天線電壓。
從接收機規格書知此頻段配套的接收天線為對數螺旋天線，800MHz時其天線因子為26dB，由天線因子的定義得
K" = ~^~ (3)'"19.9526
步驟四，將方程(1)與方程(2)疊加，再將方程(3)代入疊加後的方程，計算出頻率為800MHz時接收機的抗強射頻幹擾門限值。
F = (19.2189E-1.8796) x l(T3 (4)
從圖5可知接收機衰減值為20dB時的中頻響應電壓最大值為7.07946mV，代入方程(4)便可以計算出此時的場強即抗強射頻幹擾限值為0.5V/m，那麼衰減值置為40dB時的抗強射頻幹擾限值近似為50V/m，衰減值置為60dB時的抗強射頻幹擾限值近似為500V/m。
在其它頻率上重複以上步驟，便可以獲得EMC-30接收機整個工作頻段上的抗強射頻幹擾限值。
權利要求
1、電子信息裝備抗強射頻幹擾門限值的方法，其特徵在於它包括以下幾個步驟步驟1、確定待測裝備的工作性能參量；步驟2、分別進行「前門」耦合試驗和「後門」耦合試驗，在每個試驗中頻率一定的時候測試幹擾途徑與待測裝備性能參量的對應關係，畫出對應關係曲線，並依曲線建立場強與待測裝備性能參量之間的影響關係式；步驟3、將步驟2得出的同一頻率下「前門」耦合試驗的影響關係式與「後門」耦合試驗的影響關係式疊加，計算出此頻率下的抗強射頻幹擾門限值。
2、 根據權利要求l所述的電子信息裝備抗強射頻幹擾門限值的方法，其特徵在於所述的"前門"耦合試驗是在待測裝備的輸入端輸入固定頻率的信號，用頻譜分析儀檢測待測裝備輸出端信號，不斷調節輸入信號功率，得出此固定頻率下輸入信號功率與輸出參量的對應關係，釆用最小二乘法得到場強與待測裝備性能參量之間的關係式，即為"前門"耦合對待測裝備性能參量的影響關係式。
3、 根據權利要求2所述的電子信息裝備抗強射頻幹擾門限值的方法，其特徵在於繼續調節信號功率使得輸出信號功率不再增加，此時的待測裝備性能參量代入到疊加後的影響關係式，得出的場強值即為抗強射頻幹擾門限值。
4、 根據權利要求l所述的電子信息裝備抗強射頻幹擾門限值的方法，其特徵在於所述的"後門"耦合試驗是將待測裝備置於混響室的測試區，保持開機狀態並取下接收裝置，其輸出端通過電纜接入頻譜分析儀；混響室內設有一副發射天線，通過定向耦合器和功率放大器與信號源相聯接；信號源發出固定頻率的信號並不斷調節施加到發射天線的信號功率，功率計監測輸入到發射天線的功率值；場強計通過光纖與混響室內的電場探頭相聯接，測量混響室內的電場強度；信號源、功率放大器、功率計、頻譜分析儀和場強計分別與GPIB總線相聯接；得出此固定頻率下場強與待測裝備性能參量的對應關係，採用最小二乘法得到場強與待測裝備性能參量之間的關係式，即為"後門"耦合對待測裝備性能參量的影響關係式。
5、 根據權利要求1至4中任意一項所述的電子信息裝備抗強射頻幹擾門限值的方法，其特徵在於在不同的頻率下重複步驟1至步驟3，得到各頻率下的抗強射頻幹擾門限值。
全文摘要
本發明公開了一種電子信息裝備抗強射頻幹擾門限值的方法，通過試驗的方法獲得小信號、低場強環境下電子信息裝備的響應規律，來外推強射頻環境下的響應情況，並根據裝備的性能參數來確定抗幹擾門限值。本發明在現有實驗室條件不能模擬強射頻環境的情況下能夠準確的確定電子信息裝備抗強射頻幹擾門限值，為設備的電磁兼容性能考核及相應國軍標的制定提供方法，並且方法簡單，易操作。
文檔編號G01R29/08GK101661061SQ20091027212
公開日2010年3月3日 申請日期2009年9月18日 優先權日2009年9月18日
發明者侯冬雲, 菁 喻, 崎 張, 方重華, 易學勤, 謝大剛, 輝 譚 申請人:中國艦船研究設計中心