[发明专利]一种基于射电天文仪器设备电磁辐射的评估系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电磁兼容技术中的电磁干扰测试、评估技术，尤其涉及一种基于射电天文仪器设备电磁辐射的评估系统及方法。

背景技术

我国国军标GJB72-85中规定，电磁兼容性是指电子、电气设备或系统在预期的电磁环境中按设计要求正常工作的能力，它反映的是设备或系统承受电磁骚扰时能正常工作，同时又不产生超过规定限值的电磁骚扰的能力。电磁兼容性是设备或系统的重要性能指标，也是保障系统的工作效能和提高系统可靠性的重要因素。

大口径单天线射电望远镜具有极高的系统灵敏度，且系统内、系统间及台址内电子设备从多。随着高频电子技术、高速数字处理技术的发展和应用，数字接收机、数字终端、商用设备、电气设备及台址光学观测设备的建设，使得台址电磁环境变得尤为复杂。射电望远镜通过天线、馈源、接收机、传输系统、数据处理终端等完成数据的接收与数据处理，其中天线、馈源、传输系统为系统的薄弱环节，易受到外界电子设备辐射发射信号的影响；另外，射电望远镜系统内共存有天线驱动系统、换馈系统、数据处理终端、控制及监控系统及其他电气设备等，这些设备的电磁辐射发射容易通过天线旁瓣进入接收系统，从而降低系统信噪比。

射频干扰(radio frequency interference，RFI)的强度和频谱密度会使得观测结果深受射频干扰的影响以致失去使用价值。尤其，利用单天线射电望远镜进行的观测(连续谱或光谱)最易受到干扰的影响，其原因是：积分时间的增加提高了望远镜对天文信号的灵敏度，但也同等程度地提高了其对射频干扰信号的灵敏度。

由此可见，射电天文观测系统具有极高的灵敏度，而观测系统内或系统间电磁兼容问题会影响这种系统的性能、降低系统信噪比，同时电子设备辐射发射，即射频干扰不仅会影响某些观测或特定观测类型的质量，而且还会限制射电天文系统的总体效率，加大了观测时间以及处理数据的复杂性。因此，针对射电天文台址仪器设备辐射发射对射电天文观测的影响进行快速评估，从而为射电望远镜系统电磁兼容性设计、屏蔽设计、台址无线电管理提供重要依据，具有重要的工程意义。

在现有技术中，判断天文仪器设备辐射发射是否满足标准，需要进行电磁干扰测试；目前电磁干扰测试最常用的实验方法是使用电波暗室。然而，电波暗室虽然能够隔离外界糟糕的电磁环境，模拟开阔场测试，但是其造价高昂，且测试结果并不能直接用于评估测试设备辐射发射对射电天文观测系统的影响。

而且，由于其他领域电磁兼容测试，并没有运用标准噪声源对测试系统进行校准，而通常采用测试及理论估算系统增益，即，测试结果依照相关标准评价设备是否超标，这样就增加了测试的不确定度，因此，上述针对其他领域电磁兼容测试系统的指标及可靠性均较差。

国内针对射电天文RFI测试技术发展源于FAST工程(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio telescope peoject，500米口径球面射电望远镜工程)项目的推动，早期FSAT项目预研阶段，贵州无线电委员会针对FSAT台址进行了电磁环境测试，通过国际交流，贵州无委技术人员从SKA专家组学习到SKA选址RFI测试及数据处理方法，如文献“射电天文站电磁环境测量方法及分析”测试与分析方法即来自于2003年R.Ambrosini等撰写的SKA(Square kilometer array，平方公里阵列)选址RFI测试协议，该协议针对科学目标及技术需求给出了RFI测试系统设计要求、测试模式及数据处理方法，此测试方法是针对射电天文台址电波环境进行测试与数据处理。但是该测试方法仅仅用于电波环境测试，而针对射电天文台址单一仪器射电辐射发射对射电天文业务的影响评估却并没有给出相关的评估方法。

另外，美国联邦通信委员会FCC15-109Class A&Class B标准与国际无线电干扰委员会CISPR11&CISPR22标准给出了消费电子等辐射设备允许的最大辐射功率极限。这些标准运用比较广泛，标准中给出了被测试设备给定距离的辐射发射电场强度限值，辐射测试通常在微波暗室中进行测试，这些标准并没有给出射电天文观测系统馈源口面干扰电平限值，因此，无法为评估射电天文仪器设备辐射发射对射电天文观测的影响提供依据。