本发明涉及一种便携电子设备电磁干扰飞机耦合路径损耗测试方法。
背景技术：
：：无线手机在当今社会已普遍使用，随着其扩展网络的覆盖面、可靠性、能力和提供服务能力的增长，手机已成为人们的必需品。现在大多数航线飞机在飞行过程中禁止使用手机，然而随着乘客使用手机、笔记本电脑、掌上电脑等便携电子设备(portableelectronicdevice，ped)需求的逐渐增加，偶然地非故意使用或未经授权的故意使用都是有可能的。相对昂贵的座椅靠背卫星电话，航空公司和通讯供应商等越来越青睐于兆分之一单元网技术，对飞机上提供手机服务也越来越关注。近年的飞行实例显示飞机上使用手机在技术上是可行的，即在飞机上使用低功率无线手机基站，构成兆分之一单元网。飞机上手机等ped设备与飞机上兆分之一单元基站建立通信链接，而飞机兆分之一单元基站与地面通信是通过卫星链接实现的。因此减少了与地面蜂窝基站建立通信链路而引起的电磁干扰的可能性。乘客在乘坐飞机时携带手机等ped设备，在带来便捷的同时，也使飞机机载电子设备受到了电磁干扰的潜在威胁。美国国家航空航天管理局针对ped发布的两份研究报告表明，连续地使用ped会降低机上敏感设备的安全裕量，并且能够直接影响飞机gps系统、测距仪等机载设备的正常工作。不同于飞机上的机载设备，乘客携带的ped设备是不需要通过严格的飞机辐射发射限制检查，而且当今流行的新一代手机数据功能业务越来越越多，工作频段也越来越丰富，因此在不同的带宽测试研究手机辐射发射和评估电磁干扰对飞机电子电气系统的影响及其威胁是非常有意义的。为评估peds在飞机特定的无线电频段产生的辐射发射信号对飞机的干扰威胁，必须测试飞机路径损耗。对于不同操作类型的飞机，每种飞机类型和系列都有自己唯一的天线位置和无线电接收机安装配置，这些变化都会导致很大范围的路径损耗值，因此需每种飞机类型都应进行路径损耗测试，以便评估peds是否对飞机产生威胁，影响主要通信导航等电子设备的工作。peds产生的干扰可以通过飞机机载天线耦合到飞机接收机，这种干扰称为前门干扰，这种干扰信号存在于飞机接收机工作频带内或带外，主要通过飞机门和窗口路径耦合到天线。干扰路径损耗定义为参考天线(近似为便携式电子设备ped)到飞机特定无线电接收机终端连接器的损耗。王永根、代继刚、王乐意于2015年在科技创新导报发表的论文《商用飞机便携式电子设备电磁干扰源预测分析研究》中，利用仿真建模计算的方法，在商用飞机开放使用ped的状态下，以新研制的国产商用飞机为模型，对可能存在的便携式电子设备的电磁干扰源进行了预测分析，计算得到飞机客舱内的干扰场强分布，并未涉及如何飞机干扰路径损耗的具体测试方法。南京航空航天大学的孙京陵在2010年的硕士论文《民航客机客舱内无线通信设备天线辐射干扰危害研究》中，基于fdtd算法的商用仿真软件empire-xccel建立了可用于电磁仿真计算的b737-300客机电磁模型，仿真计算了在多种制式无线通信网络下，各穿舱线缆的端口感应电流，建立了干扰路径损耗(ipl)的电磁仿真模型，仿真计算了机载甚高频天线及l波段天线的最小干扰路径损耗，对ped设备的舱内电磁环境做了验证试验，并未开展电磁干扰飞机耦合路径损耗测试研究。代继刚、陈治礼于2013年在信息通信上发表的论文《商用客机便携式电子设备电磁防护设计与验证技术研究》中，从ped引起电磁干扰的机理、ped辐射发射控制、新研飞机ped电磁防护设计要求及适航审定试验等几方面进行阐述，提及了飞机前门耦合和后门耦合试验验证方法，但未给出具体的测试方法和测试步骤、计算公式等。中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院的专利“检测电磁干扰的方法及其系统”(申请号：201611051284.2)中，提供了一种检测民用飞机便携式电子设备电磁干扰的测试系统，包括：控制单元，被配置为控制所述系统中的各个单元以实施电磁干扰的测试；发射单元，被配置为响应于所述控制单元，生成并发射测试信号；以及接收单元，被配置为响应于所述控制单元，测量所述测试信号。此外，专利提供了检测民用飞机便携式电子设备电磁干扰的方法。北京航空航天大学在专利“一种基于地理信息系统的收发设备间的电磁兼容测试方法”(公开号：103454523b)中，所述方法中发射设备的发射信号采用直接注入或者辐射方式接收，通过电波传播路径损耗计算并修正后进行回放监测，并且回放后采用直接注入或辐射方式发送到接收设备上进行电磁兼容性测试，与本发明提供的peds干扰路径损耗测试方法不同。普天信息技术研究院有限公司在专利“一种路径损耗的测试方法”(公开号：104519519a)中，提供的测试方法包括：信号发射机根据lte230协议，产生lte230协议信号，并通过全向天线将所述lte230协议信号作为测试信号发送给信号接收机；所述信号接收机对接收到的所述测试信号进行解调，根据解调后的数据计算响应的接收信号功率；根据所述接收信号功率与所述测试信号的发射功率，得到路径损耗数据，此发明适用于lte230网络。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种便携电子设备电磁干扰飞机耦合路径损耗测试方法，适用于商用飞机各种便携式电子设备干扰路径损耗数据的测试获取方法，以便评估其干扰对飞机的威胁。一种便携电子设备电磁干扰飞机耦合路径损耗测试方法，其特征是，所述损耗测试包含以下步骤：s1、确定peds电磁干扰路径和模拟测试发射天线放置位置；s2、根据飞机机载设备及其天线的各自工作频段，确定飞机干扰路径损耗的测试频段；s3、建立飞机路径损耗测试系统，该损耗测试系统包含：频踪源，用于提供射频信号；发射天线，设置在飞机客舱内，通过第一测试电缆以及放大器连接频踪源；频谱分析仪，分别连接频踪源以及通过第二测试电缆和飞机天线电缆连接到飞机的机载天线；计算机，通过控制电缆连接频谱分析仪；s4、进行路径损耗前的校准，确定飞机天线电缆损耗之外的额外损耗；确定发射通道中使用的第一测试电缆、接收通道中使用的第二测试电缆和飞机天线电缆的直通损耗；s5、进行飞机耦合路径损耗测试，定位发射天线在飞机客舱内要测试的位置，使天线门缝辐射功率，设置频谱分析仪到最大值保持跟踪，测试获取发射天线在飞机客舱内要测试的各个位置处的轨迹和频谱分析仪接收到的耦合干扰信号的功率最大值；s6、进行飞机路径损耗计算：ipl＝p(1)-p(2)＝pt+gtf+gta-αtl1-αrl1-pr(1)式中，ipl表示路径损耗；p(1)为发射天线的发射信号的辐射功率；p(2)为飞机天线电缆接收的耦合干扰信号的功率最大值；pt为频踪源产生的射频信号功率；gtf为发射信号的放大器增益；gta为发射天线的增益；αtl1为发射通道中使用的第一测试电缆的损耗；αrl1为接收通道中使用的第二测试电缆的损耗；pr为频谱分析仪测试的耦合干扰信号的功率最大值；进行飞机上gps系统路径损耗计算：ipl＝p(1)-p(3)＝pt+gtf+gta-αtl1-αrl1-αal-pr(2)式中，p(3)为飞机机载天线直接接收到的耦合干扰信号功率；αal为接收通道中飞机天线电缆的损耗。上述的便携电子设备电磁干扰飞机耦合路径损耗测试方法，其中，所述的步骤s4具体包含：将发射天线位置设置在离飞机天线1m，配置频踪源跟踪频谱分析仪的频率扫描，以确定是否有飞机天线电缆损耗之外的额外损耗；校准系统所用的所有测试电缆和飞机电缆的直通损耗，并转换成db数，进行记录。上述的便携电子设备电磁干扰飞机耦合路径损耗测试方法，其中，所述的步骤s5具体包含：s51、定位发射天线在飞机客舱内要测试的位置，要测试的位置包括窗口、门、座位及座位之间连接处；s52、利用频踪源和放大器，为发射天线提供射频信号，使发射天线发射信号；s53、设置频谱分析仪到最大值保持跟踪，连续在测试频段扫描；s54、使发射天线移动或不动，在移动或不动的期间频谱分析仪始终设置成最大值保持跟踪，记录轨迹和测试的耦合干扰信号功率最大值；s55、改变发射天线极化，进行路径损耗测试，使发射天线的垂直和水平极化都能测试到；s56、重新部署发射天线到另一个位置，返回执行步骤s52进行下一次路径损耗测试，记录轨迹和测试的耦合干扰信号功率最大值，直到完成所有的测试位置。上述的便携电子设备电磁干扰飞机耦合路径损耗测试方法，其中，所述的步骤s54中：若为窗口、座位及座位之间连接处测试，则发射天线不移动，若为飞机舱门测试，则发射天线沿门缝移动。本发明与现有技术相比具有以下优点：适用于各种类型商用飞机的peds电磁干扰耦合路径损耗测试研究，以便评估其干扰对飞机的威胁。本发明同时建议了一种路径损耗测试系统的组成配置。附图说明图1为本发明的实施例中所用损耗测试系统的连接关系示意图；图2为本发明的方法流程图。具体实施方式以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。如图1所示，为了实现本发明方法，本实施例中使用的便携电子设备电磁干扰飞机耦合路径损耗测试系统包含以下部件：频踪源1，用于提供射频信号；放大器2，对频踪源提供的射频信号进行功率放大，放大后的射频信号接入发射天线3；发射天线3，设置在飞机客舱内，通过第一测试电缆以及放大器2连接频踪源1，使来自频踪源1和放大器2的射频信号发射出去，以模拟便携式电子设备产生的辐射发射干扰信号；频谱分析仪4，分别连接频踪源1以及通过第二测试电缆和飞机天线电缆6连接到飞机的机载天线7，接收飞机机载天线7接收到的耦合干扰信号，以便计算飞机路径损耗值；计算机5，通过控制电缆连接频谱分析仪4，实现测试的自动化控制和数据采集、处理，通过频谱分析仪4接收到的耦合干扰信号功率与发射信号功率计算飞机路径损耗值，后文中将详细介绍。较佳的，频踪源1为频率耦合频踪源，频谱分析仪4为频率耦合频谱分析仪，这种组合允许频率扫描，进行比较详细的测试，并减少测试时间；发射天线3采用偶极子天线和双脊喇叭天线，偶极子天线应用于低频段，双脊喇叭天线主要应用于1ghz以上高频段。飞机干扰路径损耗的测试频段的确认是根据飞机机载设备及其天线的各自工作频段来完成的。通常飞机的主要机载天线包括高频通信(hf)、甚高频通信(vhf)、航向信标台(loc)、甚高频全向信标(vor)、下滑信标(gs)、航空交通管制雷达(atc)、交通告警和防撞系统(tcas)，测距器(dme)、全球定位系统(gps)、微波着路系统(mls)等设备的接收天线。可以根据这些设备的工作频段进行测试和对这些测试频段进行合并测试，但必须覆盖这些机载设备的工作频段。表1给出了典型商用飞机机载设备及其工作频段：表1典型商用飞机机载设备及其工作频段本实施例中，频谱分析仪4与计算机5通过控制电缆连接，频谱分析仪4与频踪源1也是通过控制电缆连接。本测试系统中，发射天线设置在飞机的窗口或门或座位或座位之间连接处。测试时，飞机机舱内的各个窗口、舱门、每一个座位、飞机座位一侧两个相连座位之间的位置，都应该进行测试，其中，舱门较大，舱门位置布置测试一组数据，即发射天线3应沿门缝移动进行测试。如图2所示，本发明提出的一种便携电子设备电磁干扰飞机耦合路径损耗测试方法，其具体包含以下步骤：s1、确定peds电磁干扰路径和模拟测试发射天线放置位置。peds干扰源定位在客舱内，受害者是飞机上通信导航等设备的无线电接收机，ped电磁干扰路径是通过飞机窗口和飞机舱门的门缝，沿着飞机身体到达飞机天线，因此模拟peds电磁辐射发射干扰的发射天线放置位置为客舱内，发射天线主要放置在飞机客舱的各个窗口、舱门、每一个座位，其中舱门位置布置为测试一组数据，即发射天线应沿门缝移动进行测试；座位测试位置还应包括飞机座位一侧两个相连座位之间的位置，都应该进行干扰路径损耗测试；s2、根据飞机机载设备及其天线的各自工作频段，确定飞机干扰路径损耗的测试频段；通常飞机的主要机载天线包括高频通信(hf)、甚高频通信(vhf)、航向信标台(loc)、甚高频全向信标(vor)、下滑信标(gs)、航空交通管制雷达(atc)、交通告警和防撞系统(tcas)，测距器(dme)、全球定位系统(gps)、微波着路系统(mls)等设备的接收天线。可以根据这些设备的工作频段进行测试和对这些测试频段进行合并测试，但必须覆盖这些机载设备的工作频段；s3、建立飞机路径损耗测试系统，该损耗测试系统包含：频踪源，用于提供射频信号；发射天线，设置在飞机客舱内，通过所述第一测试电缆以及放大器连接频踪源；频谱分析仪，分别连接频踪源以及通过第二测试电缆和飞机天线电缆连接到飞机的机载天线；计算机，通过控制电缆连接频谱分析仪；s4、进行路径损耗前的校准，确定飞机天线电缆损耗之外的额外损耗，此额外损耗可能是路径中的连接器腐蚀物引起的，这个额外损耗数据不用来计算路径损耗；确定发射通道中使用的第一测试电缆、接收通道中使用的第二测试电缆和飞机天线电缆的直通损耗；s5、进行飞机耦合路径损耗测试，定位发射天线在飞机客舱内要测试的位置，使天线门缝辐射功率，设置频谱分析仪到最大值保持跟踪，测试获取发射天线在飞机客舱内要测试的各个位置处的轨迹和频谱分析仪接收到的耦合干扰信号功率最大值；s6、进行飞机路径损耗计算：ipl＝p(1)-p(2)＝pt+gtf+gta-αtl1-αrl1-pr(1)式中，ipl表示路径损耗；p(1)为发射天线的发射信号的辐射功率；p(2)为飞机天线电缆接收的耦合干扰信号的功率最大值；pt为频踪源产生的射频信号功率；gtf为发射信号的放大器增益；gta为发射天线的增益；αtl1为发射通道中使用的第一测试电缆的损耗；αrl1为接收通道中使用的第二测试电缆的损耗；pr为频谱分析仪测试的耦合干扰信号的功率最大值；进行飞机上gps系统路径损耗计算：ipl＝p(1)-p(3)＝pt+gtf+gta-αtl1-αrl1-αal-pr(2)式中，p(3)为飞机机载天线直接接收到的耦合干扰信号功率(不含飞机天线电缆)；αal为接收通道中飞机天线电缆的损耗。所述的步骤s4具体包含：将发射天线位置设置在离飞机天线1m，配置频踪源跟踪频谱分析仪的频率扫描，以确定是否有飞机天线电缆损耗之外的额外损耗；校准系统所用的所有测试电缆和飞机电缆的直通损耗，并转换成db数，进行记录。所述的步骤s5具体包含：s51、定位发射天线在飞机客舱内要测试的位置，要测试的位置包括窗口、门、座位及座位之间连接处；s52、利用频踪源和放大器，为发射天线提供射频信号，使发射天线发射信号；s53、设置频谱分析仪到最大值保持跟踪，连续在测试频段扫描；s54、使发射天线移动或不动，在移动或不动的期间频谱分析仪始终设置成最大值保持跟踪，记录轨迹和测试的耦合干扰信号功率最大值；s55、改变发射天线极化，进行路径损耗测试，使发射天线的垂直和水平极化都能测试到；s56、重新部署发射天线到另一个位置，返回执行步骤s52进行下一次路径损耗测试，记录轨迹和测试的耦合干扰信号功率最大值，直到完成所有的测试位置。所述的步骤s54中：若为窗口、座位及座位之间连接处测试，则发射天线不移动，若为飞机舱门测试，则发射天线沿门缝慢慢移动。尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。当前第1页12当前第1页12