一種電子裝備屏蔽效能測試系統的製作方法

2023-10-10 01:46:19 2

一種電子裝備屏蔽效能測試系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種電子裝備屏蔽效能測試系統，包括射頻信號源、功率放大器、發射天線、接收天線、頻譜分析儀或接收機以及控制計算機，射頻信號源與功率放大器的一端連接，功率放大器的另一端與發射天線連接，發射天線安裝在高度可調的發射天線支架上，校準時接收天線安裝在接收天線支架上，測量時接收天線固定在被測對象的屏蔽艙室內，頻譜分析儀或接收機用於接收由接收天線測得的射頻信號，頻譜分析儀或接收機的輸出端與控制計算機連接。本實用新型解決了現有的屏蔽效能測試方法存在損壞敏感設備、不穩定的技術問題，本實用新型可用於電子裝備在HIRF環境下的輻射敏感度測試。
【專利說明】一種電子裝備屏蔽效能測試系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電磁兼容性測試【技術領域】，指的是一種電子裝備屏蔽效能測試系統。
【背景技術】
[0002]隨著電子顯示、控制系統和複合材料的廣泛應用，飛機、艦船等電子系統的電磁敏感度越來越高。另一方面，人類活動造成的電磁環境問題越來越嚴重。由於雷達、無線電、電視、衛星上行數據等高功率發射機的福射，高強福射場(High Intensity RadiationFields1HIRF)已經成為影響飛機、艦船等電子系統安全的重要因素。為了保證電子系統在HIRF下安全運行，需要對電子系統進行HIRF下的輻射敏感度試驗。
[0003]在IOOMHz?18GHz頻率範圍，外部電磁場對帶有屏蔽界面(如飛機機身、屏蔽方艙、船舶艙室、火箭外殼等)電子裝備的幹擾主要是通過屏蔽體的屏蔽耦合以及屏蔽體內部的傳輸耦合，因此該頻段HIRF輻射敏感度試驗需要採用屏蔽效能測試的方法。首先對電子裝備各屏蔽艙室的屏蔽效能進行測試，當已知裝備外部輻射場電平後，減去該屏蔽衰減量後就是裝備內部設備所在處的場強；然後可以在暗室或在混響室中產生該等級的場強，採用設備輻射敏感度測試的方法對受試系統的HIRF敏感度進行考評。
[0004]標準GJB5240-2004《軍用電子裝備通用機箱機櫃屏蔽效能要求和測試方法》中規定了機箱機櫃類設備屏蔽效能測試方法，標準GB12190-2006《電磁屏蔽室屏蔽效能測量方法》中規定了電磁兼容測試屏蔽室的屏蔽效能測試方法，均採用了在屏蔽體中心位置處配置發射天線，屏蔽體外配置接收天線，屏蔽體存在與不存在兩種情況下同一位置處場強測量結果對比的方法來測量屏蔽效能。但上述測試方法無法適用於電子裝備屏蔽艙室的屏蔽效能測試:首先，電子裝備屏蔽艙室內有眾多電磁敏感設備，在艙室內配置發射天線可能對敏感設備正常工作造成影響乃至損毀；其次，由於艙室狹小的空間內分布了大量電子設備，由於反射及駐波現象的存在造成艙室內部電場分布非常複雜，設備位置的細微改變都可能造成設備處電場的劇烈變化。因此，探索工程上切實可行的電子裝備屏蔽效能測試系統具有重要的應用價值。
實用新型內容
[0005]為了解決現有的屏蔽效能測試方法存在損壞敏感設備、不穩定的技術問題，本實用新型提供一種電子裝備屏蔽效能測試系統，可用於電子裝備在HIRF環境下的輻射敏感度測試。
[0006]本實用新型通過以下技術方案來實現上述目的:
[0007]—種電子裝備屏蔽效能測試系統，其特徵在於:包括射頻信號源1、功率放大器3、發射天線4、接收天線5、頻譜分析儀或接收機7以及控制計算機9，分為校準和測量兩種情形，所述射頻信號源I與功率放大器3的一端連接，功率放大器3的另一端與發射天線連接，所述發射天線安裝在高度可調的發射天線支架上，校準時接收天線安裝在接收天線支架上，測量時接收天線固定在被測對象的屏蔽艙室內，所述頻譜分析儀或接收機的輸入端用於接收由接收天線測得的射頻信號，所述頻譜分析儀或接收機7的輸出端與控制計算機9連接，所述控制計算機9控制射頻信號源1、功率放大器3、頻譜分析儀或接收機7的工作，所述發射天線與接收天線正對。
[0008]上述射頻信號源I與功率放大器3之間以及功率放大器3與發射天線4之間通過低損耗同軸電纜2連接。
[0009]上述接收天線5與頻譜分析儀或接收機7之間通過光纖或低損耗同軸電纜6連接；
[0010]所述頻譜分析儀或接收機7、射頻信號源I以及功率放大器3均通過GPIB或LAN控制線8與控制計算機9連接。
[0011 ] 上述發射天線和接收天線之間的地面鋪設有吸波材料層。
[0012]上述發射天線與接收天線相距10m。
[0013]本實用新型的有益效果是:
[0014]1、本實用新型提供的測試系統能夠實現國內已有標準不能覆蓋的飛機、艦船、飛彈等電子裝備各屏蔽艙室IOOMHz?18GHz屏蔽效能測試；
[0015]2、本實用新型採用在電子裝備外部配置發射天線，在屏蔽艙室內配置接收天線的測試方式，避免了屏蔽艙室內部場過高，對內部敏感設備正常工作造成影響的問題；
[0016]3、本實用新型利用模式攪拌技術，在屏蔽艙室內部放置攪拌器，利用攪拌器攪拌一周的攪拌作用，確保最大場強能夠出現在接收天線的位置，通過一次測試就能完成艙室內部最大場強監測，相比在一個艙段內設置多個接收天線以及一個艙段內用一副接收天線在多個位置進行多次測試的方式能有效節約測試時間和測試成本。
[0017]4、本實用新型通過採用自動化測試軟體的方式實現信號產生及接收、功率放大、開關切換等設備的自動控制，減少了測試過程中的人工幹預，大大提高了測試效率和測試重複性；
[0018]5、本實用新型採用多個可移動機櫃安裝測試設備，搭建測試平臺。各機櫃統一配置安全供電防護系統和通風散熱系統。保證測試系統的通用性、便攜性和環境適應性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為電子裝備屏蔽效能測試系統的場強校準配置圖；
[0020]圖2為電子裝備屏蔽效能測試系統的測量配置圖；
[0021]其中附圖標記為:1_射頻信號源，2-低損耗同軸電纜，3-功率放大器，4-發射天線，5-接收天線，6-光纖或低損耗同軸電纜，7-頻譜分析儀或接收機，8-GPIB或LAN控制線，9-控制計算機，10-攪拌器，11-屏蔽艙室。
【具體實施方式】
[0022]電子裝備屏蔽效能測試系統包含場強校準和內部場測量兩個主要部分。結合圖1及圖2，詳細說明本實用新型的【具體實施方式】，但本實用新型的實施方式不限於此。
[0023]1、場強校準配置、原理
[0024]場強校準的測試配置如圖1所示。場強校準的主要目的是測量由發射天線在IOm遠處產生的低電平校準電場，以此作為屏蔽艙室內電場比較的依據。
[0025]校準時，發射天線與接收天線之間間隔10m，發射天線高度可調，用接收天線接收信號對測量系統進行校準。校準時，需要對每個發射天線的水平極化位置和垂直極化位置兩種情況分別進行校準，頻譜分析儀或接收機工作在峰值保持模式。
[0026]為了減小因收發天線間的地面反射引起的測量誤差，可以在收發天線間的地面上鋪設吸波材料。吸波材料從發射天線正下方一直鋪設到接收天線正下方，呈直線狀。
[0027]測試系統接收到的信號電平要高於環境場約10dB，以消除環境場對測量數據的影響。在校準的過程中，對於發射天線的每種位置、極化和類型都需要記錄其相應的電場場強校準數據以及發射天線對應的前向功率。
[0028]2、內部場測量配置、測試原理
[0029]內部場測量配置如圖2所示。被測對象(即電子裝備的屏蔽艙室)和接收天線的位置要與校準時的接收天線位置對應。測試時，首先在待測艙室內部放置攪拌器，然後對於每個發射天線的極化和類型都分別用校準時記錄的前向功率進行激勵，並記錄艙室內的接收天線接收到的場強數值。通過比較校準時記錄的電場場強和測試時記錄的電場場強可以得到艙室的屏蔽衰減係數。
[0030]內部場測量的配置基本與校準時相同，只是接收天線放置在待測艙室的內部。射頻電纜穿透屏蔽艙室的地方要加裝濾波器，以防止屏蔽效能的降低。
[0031]3、小型模攪拌器
[0032]普通的屏蔽艙室是金屬封閉體，電磁波在各金屬壁上反射形成駐波，由於駐波的存在會造成內部場強測量困難。加之內部金屬外殼的電子設備眾多，電子設備任何移動或改變都會影響受試設備處的電場。因此直接測量受試設備處的場是不可靠的，測試結果也不具有可重複性。根據保守原則，唯一現實和可重複的測量方法是測量艙段內部的最大場強，用該最大場強對受試設備進行輻射敏感度測試和考評。
[0033]利用模式攪拌技術，在一個艙段內放置連續轉動的模攪拌器，利用攪拌器旋轉一周的攪拌作用，確保最大場強出現在接收天線的位置，通過一次測試完成最大場強監測。
[0034]4、自動測試軟體
[0035]為測試的方便性以及測試結果的重複性，測試系統配置自動測試軟體。提供以下功能:
[0036]校準測試:完成低電平掃頻電場的自動校準及測試，並可對測試結果進行處理及存儲。
[0037]內部場測量:完成屏蔽室內部電場的自動測試，並可對測試結果進行處理及存儲。
[0038]參數配置:可以對系統測試參數進行配置，該部分具有密碼保護，只有有修改權限的用戶才可以使用該部分功能。
[0039]數據管理:可對測試的歷史數據記錄進行查詢、瀏覽以及報表列印等操作；
[0040]幫助:通過此功能用戶可方便地使用該系統，幫助操作員解除疑難問題。
[0041]5、利用可移動機櫃搭建測試平臺
[0042]根據外場測試特點，配置多臺系統級減震機櫃安裝除天線外的測試設備。機櫃具有良好的通風散熱、減震等功能；配置滾輪方便移動，機櫃具有屏蔽、接地等EMC設計。
[0043]一種電子裝備屏蔽效能測試方法，包括以下步驟:[0044]I】校準:
[0045]1.1】選定布局，將接收天線固定在與被測對象的中心同樣高度的位置，同時固定發射天線，使得發射天線正對接收天線；
[0046]1.2】根據測試要求，控制計算機生成測試頻率列表；
[0047]1.3】測量通道衰減量測試:
[0048]測試接收天線到頻譜分析儀或接收機7之間的通道衰減量；
[0049]1.4】電場測量；
[0050]根據測試頻率列表，在發射天線的水平極化狀態下，控制射頻信號源經功率放大器和發射天線，發射對應測試頻率的低電平校準電場；通過接收天線和頻譜分析儀或接收機接收該電場，同時記錄對應的前向功率；即為功率放大器的對應的放大功率。
[0051]根據測試頻率列表，在發射天線垂直極化狀態下，控制射頻信號源經功率放大器和發射天線，發射對應測試頻率的低電平校準電場；通過接收天線和頻譜分析儀或接收機接收該電場，同時記錄對應的前向功率；
[0052]利用步驟1.3】測量的通道衰減量修正校準場強，得到實際校準場強；
[0053]2】測試:
[0054]2.1】選定布局，將接收天線固定在被測屏蔽艙室的中心，同時固定發射天線，使得發射天線正對被測對象的中心，並在被測對象內安裝攪拌器；
[0055]2.2】提取測試頻率·列表；
[0056]2.3】測量通道衰減量測試:
[0057]測量接收天線到頻譜儀或接收機的通道衰減量；
[0058]2.4】屏蔽艙室內部電場測試:
[0059]根據測試頻率列表和校準時記錄的前向功率，控制制射頻信號源經過功率放大器以及發射天線，發射對應測試頻率的低電平電場；
[0060]發射天線的水平極化狀態下，通過頻譜分析儀或接收機測試每個頻率下，接收天線接收到的測試場強；
[0061]在發射天線的垂直極化狀態下，通過頻譜分析儀或接收機測試每個頻率下，接收天線接收到的測試場強；
[0062]利用步驟2.3】測量的通道衰減量修正測試場強，得到實際測試場強；
[0063]3】根據下面公式計算每個頻率下的屏蔽效能:
[0064]屏蔽效能=20 X 1gltl (實際校準場強/實際測試場強)。
【權利要求】
1.一種電子裝備屏蔽效能測試系統，其特徵在於:包括射頻信號源(I)、功率放大器(3)、發射天線(4)、接收天線(5)、頻譜分析儀或接收機(7)以及控制計算機(9)，分為校準和測量兩種情形，所述射頻信號源(I)與功率放大器(3)的一端連接，功率放大器(3)的另一端與發射天線連接，所述發射天線安裝在高度可調的發射天線支架上，校準時接收天線安裝在接收天線支架上，測量時接收天線固定在被測對象的屏蔽艙室內，所述頻譜分析儀或接收機的輸入端用於接收由接收天線測得的射頻信號，所述頻譜分析儀或接收機(7)的輸出端與控制計算機(9)連接，所述控制計算機(9)控制射頻信號源(I)、功率放大器(3)、頻譜分析儀或接收機(7)的工作，所述發射天線與接收天線正對。
2.根據權利要求1所述的電子裝備屏蔽效能測試系統，其特徵在於:所述射頻信號源(1)與功率放大器(3)之間以及功率放大器(3)與發射天線(4)之間通過低損耗同軸電纜(2)連接。
3.根據權利要求1所述的電子裝備屏蔽效能測試系統，其特徵在於:所述接收天線(5)與頻譜分析儀或接收機(7)之間通過光纖或低損耗同軸電纜(6)連接； 所述頻譜分析儀或接收機(7)、射頻信號源(I)以及功率放大器(3)均通過GPIB或LAN控制線(8)與控制計算機(9)連接。
4.根據權利要求1或2或3所述的電子裝備屏蔽效能測試系統，其特徵在於:所述發射天線和接收天線之間的地面鋪設有吸波材料層。
5.根據權利要求4所述的電子裝備屏蔽效能測試系統，其特徵在於:所述發射天線與接收天線相距10m。
【文檔編號】G01R31/00GK203643528SQ201320739284
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年11月19日 優先權日:2013年11月19日
【發明者】郭恩全, 陳晨, 杜浩, 趙乾 申請人:陝西海泰電子有限責任公司