專利名稱：一種提高測試精度的電磁輻射敏感測試方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電磁兼容輻射敏感度測試方法，尤其涉及一種提高測試精度的電磁輻射敏感
測試方法。
背景技術：
按照GJBl52A-97《軍用設備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度測量》，輻射敏感度測試是電 磁兼容測試中用來檢驗受試設備和有關電纜承受輻射電場的能力。
電場輻射敏感度試驗的頻率從10kHz 40GHz，甚至更高，覆蓋了大部分已被利用的電 磁頻譜，是最廣泛、最重要，也是最具有代表性敏感度試驗項目之一。
輻射敏感度試驗也是從上世紀60年代起被推廣，迄今在多個國家的軍用標準，如 MIL-STD-461系列(美軍標)、GJB151/152系列(英軍標)、Defence Standard 59-411 系列(囯軍標)，以及多個體系的民用標準，如IS061000-4-6等。該試驗被廣泛的用于檢 測設備對干擾電場的敏感特性。
該試驗最早來源于MIL-STD-461系列，幾十年來一直沿用，基本未做修改，在某些領 域已經不適用于系統(tǒng)級試驗及其發(fā)展。國外在研究系統(tǒng)級輻射敏感度試驗的改進方法時出現 過TEM小室法、GTEM小室法和大電流注入法等替代方法，但在受試設備的尺寸上仍沒有 突破。上世紀80年代出現了混響室發(fā)，并在90年代得到廣泛和深入研究。該方法可以解決 對大型受試設備的輻射敏感度測試，但該方法的測試結果敏感特性是一種統(tǒng)計處理數據，仍 需研究如何與傳統(tǒng)的測試結果保持一致，并且方法尚無法準確確定敏感度門限等量化指標。
我國的標準體系參考美軍標制定，由于GJB1389A沒有對試驗的方法尤其是輸入功率 電平的選取做明確的規(guī)定，為了保證測試的準確性，傳統(tǒng)的方案一般參考GJB152A-97《軍 用設備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度測量》中10kHz 40GHz電場輻射敏感度的規(guī)定的輸入功 率電平要求選擇電場輻射敏感度測試功率電平。
由于傳統(tǒng)的電場輻射敏感度試驗中的功率幅度方式調整主要依靠測試人員的經驗，主觀 因素占有很大影響地位，而沒有一個量化的功率幅度限制，并且無法給出試驗結果的誤差量 化關系。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目是為了解決系統(tǒng)級電場輻射敏感度測試中功率幅度調整主要依靠測試人員的 經驗，并且不容易達到受試設備內部耦合場在測試時所需要的均勻性條件，而且測試精度無法衡量，造成測試結果不準確，測試結果無法復現等問題，提出了一種提高電磁輻射敏感度 測試精度的電磁輻射敏感測試方法。
本發(fā)明可以計算出測試所需要施加的輻射功率的大小，幫助測試實現對受試設備全角度 范圍的輻射敏感度的準確檢測。通過在受試設備中模擬均勻輻射場，以達到輻射發(fā)射測試的 測試條件。
本發(fā)明所述的一種提高測試精度的電磁輻射敏感測試方法，具體包括以下步驟
步驟一在受試設備所在的測試地點放置一只電場傳感器，使用單個輻射天線從遠場對 電場傳感器進行輻射，輻射天線的輸出功率從零開始增加，直到輻射天線的輸出功率值達到 測試地點的場強超過電場傳感器的靈敏度，記錄此時的輻射天線的輻射功率為S，輻射天線 與電場傳感器之間的距離為A ，電場傳感器測量值為A;
步驟二在測試地點放置受試設備，使得受試設備的中心位置與輻射天線之間的距離為 A，在受試設備內部均勻放置N個電場傳感器，使用輻射天線從遠場對受試設備進行輻射， 輻射天線的位置和輻射功率與步驟一相同。
步驟三切換不同位置的電場傳感器，并記錄此時電場傳感器的場強分布數值 五u,^2,…Aw，其中N為電場傳感器的個數。
步驟四將輻射天線靠近對輻射電場耦合較強的受試設備的孔縫處，保持步驟二中的受 試設備的位置和電場傳感器的數量和布局，調整輻射天線的位置和輻射天線功率，使得此時 電場傳感器測得的電場數值￡21, ￡22,…滿足以下要求
￡21,￡22，"^2W的數值至少滿足75。/。位置處測量場強與^，&,…^數值差的絕對值在 +0~+6dB，測試地點測量場強值五2p五22,…五2w滿足式(1)的關系
巧1 乂Al 乂
、2 " 、2
+
五22 五12
" (1)
其中，5為誤差量級，可根據用戶要求指定，比如O.Ol，其中N為放置的電場傳感器數。 在該條件下，受試設備內部的場近似為均勻場，電場值五21,五22,-五^與步驟三中的輻射
天線在受試設備內部產生的電場值^,《2,…Ew等效。記錄此時的fi射天線功率為s，輻射
天線和受試設備的距離為A 。
步驟五利用步驟四中得到的輻射天線功率A、電場傳感器監(jiān)測得到的場強值 ￡21,￡22d2W ，求出測試標準規(guī)定的輻射場強^^時，輻射天線和受試設備的距離為A時天
線輻射功率P3。
步驟六按照步驟五中的輻射天線和受試設備的距離A,輻射天線的輻射功率尸3，判斷
受試設備是否敏感，如果不敏感，則記錄不敏感；如果敏感則記錄敏感，并按照軍標中規(guī)定
的方法確定受試設備的敏感門限電平。本發(fā)明的優(yōu)點在于
(1) 用天線理論推算出測試標準規(guī)定的輻射場強Am與輻射天線的輻射功率P之間所應
該滿足的條件；
(2) 用天線理論推算出受試設備內部耦合場達到測試需要時輻射天線的功率和測試點測 量場強值之間所滿足的條件；
(3) 改變以往電場輻射敏感度試驗中的功率幅度方式調整主要依靠測試人員的經驗，主 觀因素占有很大影響地位，本發(fā)明給出了一個量化的功率幅度計算方法；
(4) 提高電磁輻射敏感測試精度，使得測試結果準確，測試結果可以復現。
附 圖說 明
圖l是本發(fā)明的流程圖。
具體實施例方式
下面將結合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
本發(fā)明是一種提高測試精度的電磁輻射敏感測試方法，流程如

圖1所示，包括以下步驟 步驟一在測試地點使用單個輻射天線從遠場進行輻射，在測試地點放置一只電場傳感
器，輻射天線的輸出功率從零開始增加，直到輻射天線的輸出功率值達到測試地點的場強超
過電場傳感器的靈敏度，記錄此時的輻射天線的輻射功率為&，輻射天線與電場傳感器之間
的距離為A，電場傳感器測量值為^;
電場傳感器的電場達到測試規(guī)定的電場強度gm時的輻射天線功率P通過以下步驟獲得 設功率放大器輸出功率為A (『)，由天線理論可知距離輻射天線A處的電場傳感器接收
功率A為
&=~^<^-&=~^(^.丄(^ (2) 及械2 r e 4;rf 2 r 4;r ff
其中G,為輻射天線增益，Gw為電場傳感器效率，&為電場傳感器的有效面積，A為電
場傳感器接收到的電磁信號波長。
電場傳感器接收到的電磁波的坡印廷矢量SK-E^xH"在遠場區(qū)，Es為電場傳感器接
收到的電場，&為電場傳感器接收到的磁場，同時滿足自由空間條件，Es， Hw兩者相互垂 直，其比值為常數120;r。距輻射天線尺處的坡印廷矢量禾莫為￡ 2/120;2"，則輻射天線輻射場
r 4;ri 2.4;r (3)
等式(3)兩邊開方得輻射天線的輻射功率為&，輻射天線與電場傳感器之間的距離為",，電場傳感器測量值 為五,，輻射天線增益^、電場傳感器增益G^、接收到的電磁波信號波長A和電場傳感器的 電場g之間應滿足公式(4)，代入得到如下式(5):五,(5)設電場傳感器的電場達到測試規(guī)定的電場強度數值為A皿，輻射天線和受試設備的距離 為A時需要的輻射天線功率設為P，根據式(4)有— 2ttA(6)將(5)和(6)兩邊相除:(7)整理后得到^ 、2乂 A 乂(8)步驟二在測試地點放置受試設備，受試設備的中心位置與輻射天線之間的距離為A， 在受試設備內部均勻放置N個電場傳感器，使用輻射天線從遠場進行輻射，輻射天線的， 和輻射功率與步驟一相同。步驟三切換不同位置的電場傳感器，并記錄此時電場傳感器的場強分布數值■El 1 ，五111, "2， ￡1W，其中N為電場傳感器的個數c步驟四將輻射天線靠近對輻射電場耦合較強的受試設備的孔縫處，保持步驟二中的受 試設備的位置和電場傳感器的數量和布局，調整輻射天線的位置和輻射天線功率，使得此時 電場傳感器測得的電場數值￡21, ￡22 ，…Aw滿足以下要求五21,￡22, — ￡2^的數值至少滿足75。/。位置處測量場強與^,E^…^數值差的絕對值在 +0 +6dB，測試點測量場強值￡21,￡22,-^2^滿足式(1)關系。在該條件下，受試設備內部的場近似為均勻場，電場值五21，五22,...^^與步驟三中的輻射 天線在受試設備內部產生的電場值&,A2,…&等效。記錄此時的輻射天線功率為P"輻射 天線和受試設備的距離為"2 。步驟五利用步驟四中得到的輻射天線功率A、電場傳感器監(jiān)測得到的場強值 ￡2W，求出測試標準規(guī)定的輻射場強五^時，輻射天線和受試設備的距離為A時天21, "22,線輻射功率^。根據天線理論，為了使步驟四中電場傳感器監(jiān)測得到的￡21, ￡22,￡2W,達到滿足測試標8準規(guī)定的輻射場強A,m，輻射天線的輻射功率戶3和/ 、尸和S之間應該滿足如下的關系<formula>formula see original document page 9</formula>將(8)代入(9)得到<formula>formula see original document page 9</formula>式(10)兩邊取對數，并將單位換算成單位dB有 '<formula>formula see original document page 9</formula> 輻射天線以P3(,功率輻射，即可使得受試設備內部耦合場即達到均勻場，又可以達到測試要求規(guī)定的場強值^—,。增加輻射天線功率到功率值S，即可使受試設備內部耦合場達到測試需要的場均勻性的要求。步驟六按照步驟五中的輻射天線和受試設備的距離為A，輻射天線的輻射功率為S，判斷受試設備是否敏感，如果不敏感，則記錄不敏感；如果敏感則記錄敏感，并按照軍標中規(guī)定的方法確定受試設備的敏感門限電平。
權利要求
1、一種提高測試精度的電磁輻射敏感測試方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一在測試地點使用單個輻射天線從遠場進行輻射，在測試地點放置一只電場傳感器，輻射天線的輸出功率從零開始增加，直到輻射天線的輸出功率值達到測試地點的場強超過電場傳感器的靈敏度，記錄此時的輻射天線的輻射功率為P1，輻射天線與電場傳感器之間的距離為D1，電場傳感器測量值為E1；電場傳感器的電場達到測試規(guī)定的電場強度Elim時的輻射天線功率P通過以下步驟獲得設功率放大器輸出功率為PT(W)，由天線理論可知距離輻射天線R處的電場傳感器接收功率PR為其中GT為輻射天線增益，GR為電場傳感器效率，Se為電場傳感器的有效面積，λ為電場傳感器接收到的電磁信號波長；電場傳感器接收到的電磁波的坡印廷矢量SR＝ER×HR，在遠場區(qū)，ER為電場傳感器接收到的電場，HR為電場傳感器接收到的磁場，同時滿足自由空間條件，ER，HR兩者相互垂直，其比值為常數120π，距輻射天線R處的坡印廷矢量模為ER2/120π，則輻射天線輻射場強ET有等式(2)兩邊開方得輻射天線的輻射功率為P1，輻射天線與電場傳感器之間的距離為D1，電場傳感器測量值為E1，輻射天線增益GT、電場傳感器增益GR、接收到的電磁波信號波長λ和電場傳感器的電場E1之間應滿足公式(3)，代入得到如下式(4)設電場傳感器的電場達到測試規(guī)定的電場強度數值為Elim，輻射天線和受試設備的距離為D1時需要的輻射天線功率設為P，根據式(3)有將(4)和(5)兩邊相除整理后得到步驟二在測試地點放置受試設備，受試設備的中心位置與輻射天線之間的距離為D1，在受試設備內部均勻放置N個電場傳感器，使用輻射天線從遠場進行輻射，輻射天線的位置和輻射功率與步驟一相同；步驟三切換不同位置的電場傳感器，并記錄此時電場傳感器的場強分布數值E11，E12，…E1N，其中N為電場傳感器的個數；步驟四將輻射天線靠近對輻射電場耦合較強的受試設備的孔縫處，保持步驟二中的受試設備的位置和電場傳感器的數量和布局，調整輻射天線的位置和輻射天線功率，使得此時電場傳感器測得的電場數值E21，E22，…E2N滿足以下要求E21，E22，…E2N的數值至少滿足75％位置處測量場強與E11，E12，…E1N數值差的絕對值在+0～+6dB，測試點測量場強值E21，E22，…E2N滿足式(8)關系；其中，δ為誤差量級，可根據用戶要求指定，其中N為放置的電場傳感器數；在該條件下，受試設備內部的場近似為均勻場，電場值E21，E22，…E2N與步驟三中的輻射天線在受試設備內部產生的電場值E11，E12，…E1N等效；記錄此時的輻射天線功率為P2，輻射天線和受試設備的距離為D2；步驟五利用步驟四中得到的輻射天線功率P2、電場傳感器監(jiān)測得到的場強值E21，E22，…E2N，求出測試標準規(guī)定的輻射場強Elim時，輻射天線和受試設備的距離為D2時天線輻射功率P3；根據天線理論，為了使步驟四中電場傳感器監(jiān)測得到的E21，E22，…E2N，達到滿足測試標準規(guī)定的輻射場強E1im，輻射天線的輻射功率P3和P1、P和P2之間應該滿足如下的關系將(7)代入(9)得到式(10)兩邊取對數，并將單位換算成單位dB有P3(dB)＝P2(dB)+(Elim(dB)-E1(dB)) (11)輻射天線以P3(dB)功率輻射，即可使得受試設備內部耦合場即達到均勻場，又可以達到測試要求規(guī)定的場強值Elim(dB)；增加輻射天線功率到功率值P3，即可使受試設備內部耦合場達到測試需要的場均勻性的要求；步驟六按照步驟五中的輻射天線和受試設備的距離為D2，輻射天線的輻射功率為P3，判斷受試設備是否敏感，如果不敏感，則記錄不敏感；如果敏感則記錄敏感，并按照軍標中規(guī)定的方法確定受試設備的敏感門限電平。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高測試精度的電磁輻射敏感測試方法，包括用單個輻射天線從遠場輻射，測量天線輻射功率、電場傳感器場強值、天線與電場傳感器距離；放置受試設備，布置多個電場傳感器；記錄此時電場傳感器的值；將輻射天線靠近受試設備，是此時場強數值與上一步測量場強之差在0～6dB，記錄此時電場傳感器值；計算標準場強時輻射天線的功率；進行敏感測試這六個步驟，本發(fā)明給出測試標準規(guī)定的輻射場強E_lim與輻射天線的輻射功率P之間所滿足條件；用天線理論推算出受試設備內部耦合場達到測試需要時輻射天線功率和測試點測量場強值之間所滿足的條件，給出量化的計算方法，提高電磁輻射敏感測試精度，使得測試結果準確，測試結果可以復現。
文檔編號G01R31/00GK101520482SQ20091008099
公開日2009年9月2日 申請日期2009年3月31日 優(yōu)先權日2009年3月31日
發(fā)明者飛 戴, 成 曹, 蘇東林, 高萬峰 申請人:北京航空航天大學