[发明专利]一种提升混响室内场强和模拟复合场电磁环境的方法及系统

说明书

一种提升混响室内场强和模拟复合场电磁环境的方法及系统，方法利用混响室模拟多频高场强复杂电磁环境，采用同频微波功率在混响室内的空间合成方法获得试验区域内的高场强；采用异频非相干谐振方法获得试验区的多频复合场；采用在混响室内设置多个可移动轻质封闭良导体金属箱体，减小混响室在频率高端的无效空间，提高试验区域的场强幅值。系统包括混响室、若干可移动轻质封闭良导体金属箱体、射频信号源、功率分配器、功率放大器、定向耦合器、环形器、功率计、发射天线、接收天线、光纤场强计、频谱分析仪、测量控制和数据采集计算机。本发明利用多台功率放大器及调整混响室内部结构提升混响室内场强幅值，在混响室内部模拟多频复杂电磁环境。

技术领域

本发明涉及复杂电磁环境效应试验领域，具体涉及一种提升混响室内场强和模拟复合场电磁环境的方法及系统，用于复杂电磁环境效应试验的多频复合高场强电磁环境构建，使在实验室条件下开展电子设备和系统电磁环境效应试验时的复杂电磁环境构建更具灵活性和可实现性。

背景技术

随着电子信息技术的发展，各种电子设备、武器装备面临的电磁环境越来越复杂。一方面，平台或系统内部自身的通信、雷达、电子干扰设备的功率增大导致设备辐射产生的近场环境增强，威胁平台或系统内部其他敏感设备的正常工作或电磁安全性；另一方面，来自平台或系统外部的各种电子战设备、电磁攻击武器产生的电磁环境，也对平台或系统内部的电子设备构成了严峻威胁。因此，需要模拟电子设备在寿命期内可能面临的各类复杂电磁环境,特别是高场强复杂电磁环境，进行电磁敏感性试验和环境适应性试验。

为了在实验室产生试验用的电磁场环境，可以有多种方法。

天线直接辐射法是最常见的方法，辐射场强取决于天线的增益、功率放大器的输出功率以及距天线的距离。在微波频段时，天线的波束较窄，照射范围有限，对较大的设备或系统试验时，需要进行分段照射，但系统被照射区域电磁场的均匀性较差，远距离照射可以改善场均匀性，但场强幅值会大幅下降，难以达到试验要求；常用的照射天线为单极化天线，需要通过改变天线的极化布置方式来模拟不同极化类型的电磁环境，但通常只能采用有限的状态来进行模拟(如采用水平和垂直两种极化方式)；进行高场强电磁环境试验时，为了保证人员和周围电子设备的安全，还需将辐射天线和被试设备置于造价昂贵的微波暗室内部。

横电磁波传输室(TEM)和吉赫兹横电磁波传输室(GTEM)也是常用的电磁场环境模拟装置，TEM装置一般工作在1GHz以下，GTEM装置工作频率可达到18GHz。TEM和GTEM装置内部产生的场强取决于功率放大器的输出功率、TEM和GTEM装置中芯板与底板间的距离，被试件尺寸一般不能超过芯板与底板间距的1/3，试验空间通常比较小，且极化单一，适合于小型设备的电磁敏感性试验；当被试设备尺寸较大时，会对内部的场分布产生比较严重的影响，使其场均匀性大幅下降，影响试验的准确性。

采用混响室进行电磁敏感性试验是一种比较新的方法。其优点是可利用混响室内高品质因素的谐振工作方式，用较小的射频功率就可在试验区域产生较高的辐射场强；利用搅拌器连续改变混响室内部的边界条件，可以使混响室试验空间内的电磁场环境统计均匀、各向同性。混响室内场强取决于混响室的输入功率、发射天线效率和混响室体积尺寸等因素，如式(1)所示：

式中：为混响室内场强，Q为混响室品质因数，P_input为混响室的输入功率(W)，由功率放大器的输出功率决定，η_tx为发射天线效率，Z₀为波阻抗，c₀为电磁波传输速度，V为混响室内部空间体积，f为混响室工作频率，K为混响室系数。