一种飞机整机屏蔽效能测试系统及方法

摘要

本申请提供一种飞机整机屏蔽效能测试系统及方法，所述方法应用于如权利要求1所述的飞机整机屏蔽效能测试系统，方法包括：合成平面波天线阵列1按照预设发射功率，生成一个覆盖整个飞机的平面波环境；用电流探头3在线缆2测试耦合信号；电流探头3将耦合信号发送至测试设备4；测试设备4根据所述耦合信号的接收功率与发射功率，计算飞机的屏蔽效能值。

说明书

技术领域

本发明属于电磁兼容测试及评价领域，具体涉及一种飞机整机屏蔽效能测试系统及方法。

背景技术

现行国家军用标准中，关于屏蔽效能测试方法的有：GB/T 12190-2006《电磁屏蔽室屏蔽效能的测量方法》；GJB 3039-1997《舰船屏蔽舱室要求和屏蔽效能测试方法》；GJB5185-2003《小屏蔽体屏蔽效能测量方法》；GJB 5240-2004《军用电子装备通用机箱机柜屏蔽效能要求和测试方法》；GJB 5362-2005《导弹壳体屏蔽效能测量方法》；GJB 6190-2008《电磁屏蔽材料屏蔽效能测量方法》；GJB 6785-2009《军用电子设备方舱屏蔽效能测试方法》。

现有的用于指导屏蔽效能测试的标准中，均以局部屏蔽效能的测试为主，测试方法围绕形状规则的一扇门、一扇窗或一块规则屏蔽材料开展，测试点的选取也分布在当前测试部位的周围。其不足之处在于，此类屏蔽效能测试严格来讲是针对屏蔽体的某部件开展，对测试部位以外的孔缝泄露以及由于舱内大型设备机柜分布而造成的反射等因素造成的误差均无法修正。同时，采用此类屏蔽效能测试方法所产生的结果是：以局部性能替代整体性能，且整个飞机平台的不同部位所测得的屏蔽效能数据大部分情况下会有不小的差距。在这样的前提下如何考量飞机整机屏蔽效能就成为一个悬而未决的问题。

另，查询目前已公开专利情况显示，中国专利公开号：CN102955091B，公开日2015年10月21日，发明的名称为整舱条件下的屏蔽方舱低频屏蔽效能测试与评价方法，该申请案属于屏蔽方舱屏蔽效能测试技术领域，公开了一种整舱条件下的屏蔽方舱低频屏蔽效能测试与评价方法，通过发射天线与接收天线在进行测试，同时确定整舱的屏蔽效能偏离空仓屏蔽效能的修正值公式，最终获取整舱的标准屏蔽效能。不足之处是该方法①同样无法避免使用局部屏蔽效能代替整体屏蔽效能的局面；②只适用于低频段的屏蔽效能测试；③只适用于标准屏蔽方舱；④使用接收天线对舱内摆放有不规则机柜的方舱进行测试时无法避免反射造成的影响；⑤仍旧无法杜绝不同部位测试结果相差较大的可能性。

发明内容

本发明补充了目前尚无整机屏蔽效能概念的空白。解决了现有的测试方法中以局部屏蔽效能替代整机屏蔽效能的不足，排除了不规则体屏蔽舱以及舱内分布有不规则体机柜的情况下对测试结果的影响。提供了一种以替代法为主要方法的飞机整机屏蔽效能测试及评价方法。

第一方面，本申请提供一种飞机整机屏蔽效能测试系统，所述系统包括合成平面波天线阵列1、线缆2、电流探头3和测试设备4，其中：

合成平面波天线阵列1为一个覆盖整个飞机的平面波环境的天线阵列；线缆2为测试系统的接收器件，线缆2设置在飞机的机舱内；电流探头3另一端与线缆2连接，电流探头3的另一端与测试设备4连接。

具体的，合成平面波天线阵列1的发射功率大于预设功率值。

具体的，线缆2长度需根据测试频率所对应的波长进行设置。

第二方面，本申请提供一种飞机整机屏蔽效能测试方法，所述方法应用于如权利要求1所述的飞机整机屏蔽效能测试系统，方法包括：

合成平面波天线阵列1按照预设发射功率，生成一个覆盖整个飞机的平面波环境；

用电流探头3在线缆2测试耦合信号；

电流探头3将耦合信号发送至测试设备4；

测试设备4根据所述耦合信号的接收功率与发射功率，计算飞机的屏蔽效能值。

具体的，所述预设发射功率根据飞机工作频段要求进行设置。

具体的，方法还包括：

若屏蔽效能值小于预设屏蔽效能值，则判断所述飞机机舱内的设备在预设外部电磁环境下无法正常工作。

具体的，方法还包括：

若屏蔽效能值大于等于预设屏蔽效能值，则判断所述飞机机舱内的设备在预设外部电磁环境下可以正常工作。

具体的，所述用电流探头3在线缆2测试耦合信号，具体包括：

在不同的工作频段上，使用对应所述工作频段的电流探头3在线缆2测试耦合信号。

综上所述，本发明提供了一种飞机整机屏蔽效能测试及评价方法。首先，填补了目前尚无整机屏蔽效能概念的空白，满足了飞机整机屏蔽效能的考核需求；其次，将现有标准中对局部门、窗、缝隙屏蔽效能的测试方法与整机屏蔽效能区分开，明确了局部屏蔽效能代替整机屏蔽效能是一种误区；再次，提供了一种不规则屏蔽体体的屏蔽效能测试与考核参考方法，补充了相关标准主要将规则形状的屏蔽体作为考核对象导致测试方法单一的不足；最后，提供了一种屏蔽效能测试替代方法的新思路，在传统的发射天线/接收天线测试系统的基础上提供了新的选择。

附图说明

图1是本申请提供的一种飞机整机屏蔽效能测试系统的系统架构示意图；

其中：1-合成平面波天线阵列、2-线缆、3-电流探头、4-测试设备。

具体实施方式

本发明公开了一种飞机整机屏蔽效能测试及评价方法。本发明属于电磁兼容测试领域，是基于飞机平台的特殊性所发明的一种针对性较强的适用方法。本发明提出了整机屏蔽效能的概念，区分了现有标准中局部屏蔽效能测试与整机屏蔽效能测试的不同；统一了同一平台不同测试部位屏蔽效能测试结果的评价方法；同时，针对机舱内存在大量不规则金属体、空间狭小等情况提出了一种屏蔽效能替代测试及评价方法。

实施例一

本发明是一种飞机整机屏蔽效能测试及评价方法，首先针对飞机平台各个局部位置屏蔽效能相差较大，无法替代整机屏蔽效能的不足，分频段生成相应的平面波测试环境，覆盖整个飞机平台；其次是针对飞机机舱内需要布置大量的金属机柜的现状，使用线缆耦合替代法消除机柜的反射和电磁波叠加对测试结果造成的影响。

从解决技术问题的层面来讲，本发明的测试部分包括以下两个方面：

1.生成一个覆盖整个飞机平台的平面波环境。避免以局部屏蔽效能代替整机屏蔽效能的情况，为整机测试提供合适的平台。合成平面波方法是生成虚拟的平面波，属于合成口径生成平面波的方法。它的原理主要是通过一个辐射单元在口径中各个辐射位置分别进行辐射，空间中的场依次进行矢量叠加。对于一个线性系统，系统各部分的共同响应等于各部分分别响应之和。一个是口径阵列在空间中产生的场，是口径各个辐射单元产生的场在空间的矢量叠加，合成平面波是通过单个辐射单元在不同位置辐射的场，在空间中叠加形成平面波；

2.使用线缆耦合/电流探头测试的方法替代天线进行接收。从理论上来分析，飞机整机屏蔽效能应当是一个固定的，统一的数据。即使各部位因制造工艺、使用材料不同导致屏蔽性能有所差异，但外部电磁环境的存在对舱内整体空间以及舱内设备/人员应当是一个一致的、综合性的影响。因此，传统的屏蔽效能测试方法无法给出一个科学的，能复现理论分析的结论。而使用穿越整个测试空间的线缆进行耦合信号测试，一方面可杜绝因舱内测试空间无法容纳测试天线的尺寸而造成的测量误差，其次可以尽量降低因机柜反射造成的电磁波叠加形成局部电磁环境差异对测试结果的影响，最后也避免了各局部测试位置屏蔽效能测试结果相差较多的情况。

具体来讲，测试原理见图1所示。合成平面波天线阵列1是一个天线阵。在实际测量中，可以使用一个探头分别在阵列各个单元的位置发射场eθ，γ，记录探头在各个位置发射时待测天线对其的响应，然后对各个位置的响应进行加权wθ，γ的矢量叠加得到测试部位在准平面波照射下的响应。线缆2是作为一种替代天线的接收器件使用，因其测试通路穿越整个测试空间，各局部空间的电磁波耦合至该电缆，通过电流探头3进入测试设备4。因线缆耦合效率较低，要求合成平面波天线阵列1的发射功率足够大，同时测试线缆长度需根据测试频率所对应的波长变化，力求精确。

在对飞机整机屏蔽效能进行评价时，主要是考虑飞机本身工作职能的需求以及不同设备的敏感度。考虑到线缆2布置位置的不同会影响到测试结果，需要合理布置测试线缆的位置。因此，本发明给出的方案是以关键设备机柜为重点考核部位，布置线缆的走向时主要经过此类部位，同时根据需要选取一到三个测试位置进行多次测试，最终取最严酷的测试结果作为整机屏蔽效能的评价标准。

实施例二

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

图1中的合成平面波天线阵列1是一种提供测试环境的方法，在平面波环境下进行屏蔽效能测试能减少大部分用来计算和修正的工作。从W1θ，γ至Wnθ，γ是用以合成平面波的天线阵列，根据不同的测试频段选取不同的天线阵列。其工作原理主要是通过一个辐射单元在口径中各个辐射位置分别进行辐射，空间中的场依次进行矢量叠加。一个是口径阵列在空间中产生的场，是口径各个辐射单元产生的场在空间的矢量叠加，合成平面波是通过单个辐射单元在不同位置辐射的场，在空间中叠加形成平面波。实际测量时可以使用一个探头分别在阵列各个单元的位置发射场eθ，γ，记录探头在各个位置发射时待测天线对其的响应，然后对各个位置的响应进行加权wθ，γ的矢量叠加得到测试部位在准平面波照射下的响应。

图1中的线缆2、电流探头3是用以替代天线的接收器件，也是屏蔽效能替代方法中使用的主要部件。线缆的工作原理是通过耦合空间中的电磁波，通过电流探头将信号传输至接收设备。根据不同的测试频段可控制测试线缆长度，使其对该频段信号产生较强的响应。同时，因线缆可横跨整个测试部位，通过其测试数据可反映整机电磁环境的综合变化，避免了因舱内分布的金属机柜反射导致电磁波叠加而形成的局部电磁环境差异。而电流探头也需要根据测试频段的变化以及与测试线缆的匹配性来选取和更换。

考虑到舱内不同部位及用于完成工作职能的相关设备敏感度的不同，可根据需求，以各舱关键设备机柜为重点考核部位，布置线缆的走向时主要经过此类区域，选取一到三个测试位置进行多次测试，最终取最严酷的测试结果作为整机屏蔽效能的评价标准，保证敏感设备对工作环境的需求。

图1中的测试设备4是飞机整机屏蔽效能测试系统中的数据接收和处理部件。一般情况下使用频谱接收仪或者接收机，测试数据收集后通过测试软件完成相应的换算与修正，并给出最终结果，作为飞机整机屏蔽效能数据。