一种抗强电磁干扰的信号无扰测试系统的制作方法

本发明属于电磁测试技术领域，具体涉及一种抗强电磁干扰的信号无扰测试系统。

背景技术：

近年来，随着大功率雷达、发射机的频繁使用，使电磁环境日益复杂，特别是以高功率微波、核电磁脉冲以及高强辐射场为代表的强电磁环境的出现，对电子系统的威胁日益增大；强电磁环境的准确、无扰测试是开展电子系统电磁环境效应实验及防护技术研究的基础。

强电磁脉冲环境下，电磁信号极易与测试线缆耦合，产生极大的电压/电流突变，对测试信号产生较大影响，降低测试结果的准确性。目前，实验中通常采用将测试电缆掩埋在吸波材料中等方式，减小线缆耦合对测试结果的影响。但是，这种方式效果一般，并不能完全消除电磁耦合，而且在测试时，需经常改变电缆的布设和改变吸波材料的掩埋方式，花费大量人力、物力和时间。因此，研制一种抗强电磁干扰的信号无扰测试系统，对提高电子系统强电磁测试结果的准确性，提高测试效率，降低人力与物力成本，具有重要意义。

中国专利cn203300778u公布了一种光纤过壁结构，一定程度上解决了测试信号由腔体内部向外部无扰传输问题；但是，强电磁环境下，测试电缆与强场耦合产生的电磁信号对测试结果的影响本发明专利难以有效解决。因此，发明一种抗强电磁干扰的信号无扰测试系统，对提高强电磁测试结果的准确性极为重要。

技术实现要素：

本发明主要针对强电磁脉冲测试中，测试线缆耦合产生的电压或电流信号过大，严重影响测试结果准确性的问题，提出一种抗强电磁干扰的信号无扰测试系统，实现强电磁脉冲信号的准确、无扰测试。

本发明为实现上述目的，主要通过以下技术方案实现：

一种抗强电磁干扰的信号无扰测试系统，其特征在于包括测试传感器、电光转换模块和光电转换模块，所述测试传感器和电光转换模块连接，所述电光转换模块整体集成在便携式屏蔽腔体内，所述便携式屏蔽腔的侧壁和测试屏蔽室的腔壁各自设置有一光纤波导过壁组件，所述电光转换模块和光电转换模块通过光纤进行连接，所述光纤依次穿过便携式屏蔽腔和测试屏蔽室上的光纤波导过壁组件。

在上述技术方案中，所述的便携式屏蔽腔和测试屏蔽室对应位置均设置有与光纤波导过壁组件相适应的光纤过壁口，所述光纤波导过壁组件安装在光纤过壁口。

在上述技术方案中，所述光纤波导过壁组件包括中空结构的螺杆、在螺杆内设置的用于光纤引出的光纤波导件、套设在螺杆同一端的两个相互配合的紧固螺母、套设在螺杆另一端的固定螺母，所述螺杆通过紧固螺母进行固定，所述光纤波导组件通过固定螺母安装固定在螺杆内。

在上述技术方案中，所述光纤波导件沿其轴线方向设置有多个相互独立的波导槽，所述相邻两个波导槽之间的距离相同。

在上述技术方案中，所述波导槽的开口直径为d，波导槽的截止频率为fc，二者满足如下关系：fc＝17.6×10⁹/d。

在上述技术方案中，所述波导槽的长度为l，光纤过壁组件的屏蔽效能为se，二者满足如下关系：

式中：f为电磁波频率。

在上述技术方案中，所述光纤过壁组件包括屏蔽铜网，所述铜网设置在两个紧固螺母之间。

在上述技术方案中，所述电光转模模块包括衰减器、检波器、数据采集卡、模数转换器、计算机处理组件和网卡组件。

在上述技术方案中，光电转换模块包括数模转换器、计算机处理平台、操作软件和显示界面。

综上所述，本发明通过上述技术方案，具有以下有益效果：

本发明的抗强电磁干扰的信号无扰测试系统，解决现有强电磁测试中线缆耦合信号过大，影响测试结果准确性的问题，实现强电磁脉冲的无扰测试，测试结果准确可靠。

本发明的抗强电磁干扰的信号无扰测试系统中，光纤波导过壁组件结构简单，安装方便，其中的高目数屏蔽铜网能够进一步增加整个测试系统的屏蔽效果，避免测试过程中出现干扰。

附图说明

图1是本发明的抗强电磁干扰的信号无扰测试系统整体结构示意图。

图2是本发明的光纤波导过壁组件整体结构示意图。

图3是本发明的光纤波导过壁组件中爆炸结构示意图。

其中：1、测试传感器，2、便携式屏蔽腔，3、把手，4、电缆接头，5、衰减器，6、检波器，7、数据采集卡，8、模数转换器，9、计算处理组件，10、万兆光纤网卡，11、供电电源，12、低截止通风波导，13、光纤，14、光纤波导过壁组件，15、控制间，16、数模转换器，17、计算处理平台，18、显示器，19、紧固螺母，20、固定螺母，21、螺杆，22、光纤波导件，23、光纤截止波导槽。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明

如图1所示，一种抗强电磁干扰的信号无扰测试系统，包括测试传感器、电光转换模块和光电转换模块。

测试传感器主要用于强电磁信号测量，可为电场/磁场探头，也可为电压/电流探头，也可为天线。

电光转换模块整体集成在便携式屏蔽腔体内，用于将接收到的电信号转换为光信号。电光转换模块包括衰减器、检波器、数据采集卡、模数转换器、计算处理组件和网卡，其中，衰减器为高耐受功率可调衰减器，用于对接收到的信号进行衰减，报送数据集成卡。数据采集卡可采用单通采样，触发方式可设置为中触发、负触发和正触发。

光电转换模块设置在控制间内，用于将光信号转换为电信号，包括数模转换器、计算机处理平台、操作软件和显示界面。数模转换器将信号传输至计算机处理平台，计算机处理平台对接收到的数据具备基本校验功能，接收到数据后，可在显示器显示界面上进行数据信息的实时显示，并完成数据解析和存储。计算机处理平台不仅具备对存储数据进行后期加载显示，同时还具有数据分析能力，如相邻脉冲的时间间隔序列、采集脉冲数量、脉冲峰值读数等功能。

电光转换模块将电信号转换成光信号后，需要将信号传输至光电转换模块，电光转换模块和光电转换模块之间采用光纤进行信号传输。为方便光纤从便携式屏蔽腔体和测试控制间内引出，需解决光纤过壁问题，光纤通过光纤波导过壁组件进行引出。在便携式屏蔽腔体的侧壁和测试控制间的腔壁对应位置开设光纤过壁口，光线过壁口的大小与光纤波导过壁组件的大小相适应。

光纤过壁波导组件整体结构如图2和图3所示，波导为中空结构的螺杆，螺杆内嵌有光纤波导件，光纤波导件与螺杆同轴设置，并且光纤波导件的外表面沿其轴线方向设置有多个相互独立的波导槽，用于光纤的引出，每个波导槽之间的距离相等。波导槽数量根据实际测试需求进行设置。

光纤截止波导的设计遵循波导传输线理论，即每个波导都有一个最低可传输频率，称为截止频率，低于此频率的电磁波会在截止波导中迅速衰减，不能通过截止波导。本发明中的光纤波导槽开口直径满足：fc＝17.6×10⁹/d，式中，波导槽的开口直径为d，波导槽的截止频率为fc。波导槽屏蔽效能满足：式中，se为光纤过壁组件的屏蔽效能，l为波导槽的长度。光纤波导件放置在螺杆中后，通过螺母将光纤波导件固定在螺杆内。

为方便光纤波导过壁组件的安装，螺杆上设置有相互配合的两个紧固螺母，紧固螺母用于将螺杆固定在便携式屏蔽腔体和测试控制间上。当对光纤波导过壁组件进行安装时，螺杆穿过光纤过壁口，其中一个紧固螺母安装在便携式屏蔽腔体/测试控制间内侧，将另一个螺母从便携式屏蔽腔体/测试控制间外侧安装扭紧，直至螺杆被安装紧固在便携式屏蔽腔体/测试控制间上。两个紧固螺母之间还夹持设置有高目数的屏蔽铜网，用于提高光纤波导过壁组件的屏蔽效果。

实施例一

测试传感器选择天线，天线将接收到的信号传输给电光转换模块。电光转换模块整体集成在便携式屏蔽腔体内，腔体整体屏蔽效能不低于100db，光电转换模块采用内置锂离子电池进行供电，供电电压12v，电池容量50000mah，能达到3小时不间断供电。电光转换模块中的衰减器为可调衰减器，衰减值调节范围为0～100db，耐受功率为100w，适用频率范围为1～18ghz，检波器适用频率范围为1～18ghz，灵敏度不小于0.18v/μw，检波功率范围为-5dbm～30dbm，数据采集卡采用单通道采样，采样率2gs/s，采集精度12bit，重复采样间隔最小10ns，触发方式为中触发，模数转换器分辨率12bit，模数转换器分辨率12bit，转换误差小于±lsb/2，转换时间在20ns内。计算处理组件使用cpcie接口的i7计算机主卡，内存1gb，使用128gb固态硬盘进行数据存储。光纤网卡采用tehutitn4010b0控制器，10gsfp+dac作为光纤媒介，端口速率10000mbps。

电光转换模块将光信号转换成电信号后，通过光纤进行传输，光纤依次穿过便携式屏蔽腔体和测试控制间上的光纤波导过壁组件。光纤波导过壁组件采用黄铜材料制备而成，光线波导过壁组件中的螺杆为中空结构，并且螺杆的外直径大小为40mm，内直径的大小为30mm。螺杆通过其一端相互配合的紧固螺母固定在屏蔽箱和电波暗室上，紧固螺母分别位于屏蔽箱侧壁内外两侧和电波暗室内外两侧。内外两个螺母之间夹持有500目屏蔽铜网，以进一步提高过壁组件的电磁屏蔽效能。波导件的直径为28mm，这样大小的波导件易于在螺杆中进行插拔，光纤波导件的一端深入螺杆，另一端为外端口，外端口的直径为38mm，厚度为3mm，外端口的设置在插入落螺杆起到卡挡的作用，放置波导整体插入螺杆中不易取出，并且通过固定螺母锁紧固定在螺杆内。波导件的外表面开设三组光纤波导槽，当截止频率为40ghz时，光纤波导槽最大开口尺寸为4.4mm，在18ghz及以下频率时，为达到不小于100db屏蔽效能时，光纤波导槽长度为48.5mm。

信号通过光纤波导过壁组件用光纤将信号传输至数模转换模块，数模转换模块分辨率为1/(2¹²-1)，误差不超过1lsb。计算处理平台对接收到的数据进行校验，当接收到数据后，在显示器上实时显示数据信息，并完成数据的解析及存储，存储容量128gb。平台具备对存储数据进行后期加载显示以及数据分析能力，如相邻脉冲的时间间隔序列、采集脉冲数量、脉冲峰值读数等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。