[发明专利]电推进系统的电磁兼容性试验方法

摘要

电推进系统的电磁兼容性试验方法包括对：电推进系统透波副舱的透波率测量；电推进系统稳态、瞬态的电场辐射和稳态的电源线传导发射测量；电推进系统在瞬态工况下，电源线的尖峰信号测量；模拟负载的传导和辐射发射特性与真实推力器的比较测量；羽流对通信影响测量，得到电推进系统的电磁兼容性试验数据。本发明该方法不需要在专业的电磁兼容实验室中进行，直接在外场或电推进系统工作的现场进行试验，测试结果误差小，能够真实反映推进系统的电磁兼容性能，且很大程度的降低了试验成本，提高了工作效率。

主权项

电推进系统的电磁兼容性试验方法，其特征在于包括对：电推进系统透波副舱的透波率测量；电推进系统稳态、瞬态的电场辐射和电推进系统稳态的电源线传导发射测量；电推进系统在瞬态工况下，电源线的尖峰信号测量；模拟负载的传导和辐射发射特性与真实推力器的比较测量；羽流对通信影响测量，得到电推进系统的电磁兼容性试验数据，其中：(1)电推进系统透波副舱的透波率测量方法为：透波率通过比较法获得，即将收发天线分别放置在透波副舱的内外两侧，通过矢量网络分析仪前向传输系数的测量结果获得电磁波经过透波副舱后在整个电推进系统中喷射的等离子体传输情况，即透波副舱传输特性；再将收发天线放置在空场中，收发天线间的距离与上一步收发天线间的距离相同，天线之间没有任何物体，再通过矢量网络分析仪的前向传输系数测量，测量出的数据作为参考数据，即参考传输特性；将透波副舱的传输数据和参考传输数据分别进行时域门处理，比较两次的测量结果得到透波副舱对于电磁波传播的影响，即获得透波副舱的透波率；(2)电推进系统稳态的辐射发射和电源线传导发射测量方法(2.1)电推进系统稳态的电场辐射发射测量方法为：当电推进系统处于稳态工作模式时，天线放置在透波副舱的外侧，距离透波副舱1m距离，天线高度对准透波副舱的观察窗口，天线通过电缆连接到接收机的输入端口，通过接收机采集电推进系统在此时的电场辐射发射数据，即获得电推进系统稳态的电场辐射发射特性曲线；(2.2)电推进系统稳态的传导发射测量方法为：将线性阻抗稳定网络串联在电源处理单元和电推力器之间，线性阻抗稳定网络的信号输出端连接到接收机的输入端口，通过接收机采集电推进系统在此时的电源线传导发射数据，即获得电推进系统稳态的电源线传导发射特性曲线；(3)电推进系统瞬态的电场辐射发射测量方法为：通过天线接收电推进系统瞬态工作产生的电场辐射发射信号，接收机或频谱仪进行实时的频域特性测量，瞬态电场辐射发射测量频段为200MHz-5GHz，双锥天线作为30MHz-200MHz、对数周期天线作为200MHz-1GHz、双脊喇叭天线作为1GHz-5GHz频段的接收天线；电推进系统瞬态的工况分别是：阴极加热、中和器点火、放电室放电、引束流四个工况；在每次瞬态工况开始测量前，先使电推进系统的地面检测设备工作，电推进系统不工作，在此种工况下进行现场10kHz-5GHz电场环境的数据采集，此数据称之为背景数据，背景数据采集后，设定电推进系统为约定好的瞬态工作模式，进行电推进系统的瞬态电场辐射发射测量；电推进系统的每个瞬态工况均要完成10kHz-5GHz频段的测量，在进行每个频段测试时，每个工况要持续15-20分钟，即在15-20分钟内，要求电推进系统的功能切换开关不停的动作，设置成瞬态工况模式；此时接收机、频谱仪进行最大保持的包络测量模式，获得此时瞬态工况的电场辐射发射数据；将此时的电场辐射发射数据与前面测得的背景数据进行比较，剔除掉背景环境中不属于电推进系统瞬态工作时产生的信号，分别获得电推进系统在四种瞬态工况下的电场辐射发射测量结果；(4)电推进系统在瞬态工况下，电源线的尖峰信号测量方法：通过示波器的电压探头直接连接在电推进系统的电源供电线上，捕捉电推进系统在瞬态工况下电源线上产生的尖峰信号；(5)模拟负载的传导和辐射发射特性与真实推进器的比较测量方法：首先需要设定一个与电推进系统电特性相同的负载，即模拟负载；然后对模拟负载进行稳态和瞬态工况下的电场辐射发射和传导发射测量，及瞬态下电源线尖峰信号测量；用与测量真实推力器相同的测量项目和方法，在此不含羽流对通信的影响；在完成真实电推进系统的测量后，电源处理单元与真实推力器断开连接，与模拟负载进行连接，使电源线上流过与真实推力器相同的电流；完成模拟负载测量后，按照每个测量项目，将真实推力器的测量结果与模拟负载的测量结果进行比较，了解模拟负载与真实推力器的电磁兼容性特性的差异，用以评价模拟负载在代替真实电推进系统与整星联合测试时，测试状态是否能够充分代表真实推力器；(6)羽流对通信影响的测量方法：电推进器在不同供电电压及电流下，所产生的羽流会有所不同，供电电压影响羽流的离子速度，供电电流影响羽流的离子浓度，需要对不同电压及电流组合所产生的羽流对通信的影响进行测量，即在15种不同工作状态下进行羽流对通信的影响测量，测量工作状态见下表， 工作状态 供电电压 供电电流 工作状态 供电电压 供电电流 1 1000V 0.8A 9 1000V 0.9A 2 1100V 0.8A 10 1000V 1A 3 1200V 0.8A 11 1000V 1.1A 4 1300V 0.8A 12 1000V 1.2A 5 1400V 0.8A 13 1000V 0.7A 6 1500V 0.8A 14 1000V 0.6A 7 900V 0.8A 15 0V 0A 8 800V 0.8A在每种工作状态下，接收和发射两天线口面贴在透波副舱的观察口上，接收和发射两天线口面指向相对，使得羽流穿过电磁波传输路径；接收和发射两天线分别通过电缆连接到矢量网络分析仪，从矢量网络分析仪的前向传输系数的测量结果获得反应整个电推进系统链路的传输情况，对比15种不同工作状态下的等离子体羽流对传输的影响；最后对测试结果进行距离门处理，得到最终评价羽流通信的影响结果。