便携式强电磁环境模拟测试平台及测试方法与流程

本发明涉及电子系统电磁兼容的测量装置和方法技术领域，尤其涉及一种便携式强电磁环境模拟测试平台及测试方法。

背景技术：

随着电子系统集成度的提高，设备与设备、设备与系统、以及系统与系统之间的电磁兼容(electromagneticcompatibility,emc)问题日益突出，极大影响了电子系统或设备的性能。实验测量是解决emc问题的关键技术手段，因此能够定量研究emc问题的测试平台是一个研究热点。混响室(reverberationchamber)是继电波暗室(anechoicchamber)、吉赫兹横电磁波传输室(gigahertztemcell,gtem)、开阔场(openareatestsite,oats)之后提出的emc测试新平台。常用的机械搅拌式混响室是在屏蔽体内部安装一个或多个机械搅拌器，通过搅拌器的连续或者步进转动改变边界条件，从而在腔室内部形成空间统计均匀、各向同性、随机极化的场。其典型结构如图1所示。

混响室技术广泛应用于辐射抗扰度、辐射发射、电缆、材料、小腔体屏蔽效能效能(shieldingeffectiveness,se)的测量、电大腔体内漫射场(diffusedfield)的模拟与耦合规律研究、脉冲场的测量等，并逐渐拓展到航空航天、汽车以及汽车电子、卫生设备、大型电子系统、移动通信领域的多输入、多输出(multichannelinputandoutput,mimo)电磁环境模拟和天线特性的测量技术等领域。混响室技术在emc领域具有巨大的应用前景，是目前国际上的一个研究热点。

在研究和使用混响室的过程中，我们发现机械搅拌式混响室存在一些不足：一是机械搅拌式混响室内部安装了机械搅拌装置，减小了可用测试空间，水平设置的机械搅拌器长时间放置会因重力发生形变，垂直设置的机械搅拌器在步进旋转时由于搅拌器旋转惯性较大不能快速稳定停止，导致机械搅拌式混响室试验耗时过长；二是机械搅拌式混响室的造价昂贵，如一个几何尺寸为10.5m×8m×4.3m的混响室仅建造外壳就至少需要300万；三是机械搅拌式混响室建好后，基本不能拆卸、移动，需要拆卸和运送被测设备到建有机械搅拌式混响室的相关单位进行实验，不利于现场测试，这些问题的存在，影响了机械搅拌式混响室的推广、使用。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种易于构建、造价便宜、可有效降低最低可用频率且测试速度快的便携式强电磁环境模拟测试平台。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种便携式强电磁环境模拟测试平台，其特征在于：包括混响室、信号发射装置以及屏蔽布驱动装置，所述混响室包括通过介质杆连接成的三维框架结构和覆盖在所述框架结构表面的屏蔽布，所述屏蔽布在三维框架结构的每个壁面形成褶皱结构，所述三维框架结构的8个顶点以及12条棱分别与屏蔽布固定；所述信号发射装置的发射天线位于所述混响室内，所述信号发射装置用于通过所述发射天线向所述混响室内发射测试信号；所述屏蔽布驱动装置的动力输出端与所述混响室上一个壁面上的屏蔽布的中心点连接，用于驱动所述屏蔽布振动。

进一步的技术方案在于：所述测试平台还包括场强计，所述场强计位于所述混响室内，用于监测混响室内的电场强度。

进一步的技术方案在于：所述信号发射装置包括信号源、功率放大器、定向耦合器、功率计以及发射天线，所述信号源的信号输出端与所述功率放大器的信号输入端连接，所述功率放大器的信号输出端与所述定向耦合器的信号输入端连接，所述定向耦合器的信号输出端分别与所述功率计以及所述发射天线的信号输入端连接。

进一步的技术方案在于：所述屏蔽布驱动装置包括控制计算机、步进电机、动力方式转换装置和连杆，所述计算机的控制输出端与所述步进电机的控制输入端连接，所述步进电机的动力输出端与所述动力方式转换装置的动力输入端连接，所述动力方式转换装置的动力输出端与所述连杆的一端连接，所述连杆的另一端与所述混响室上一个壁面上的屏蔽布的中心点连接。

进一步的技术方案在于：所述场强计放置在混响室中的工作区域内部，通过光纤与混响室外部的控制计算机连接。

本发明还公开了一种便携式强电磁环境模拟测试平台的测试方法，其特征在于包括如下步骤：

1)首先通过介质杆横纵交叉构造混响室的三维框架结构，然后将屏蔽布覆盖在三维框架结构表面，形成一个各壁面均由屏蔽布撑起的三维腔体；屏蔽布几何尺寸比三维框架结构稍大，在三维框架结构的每个壁面形成褶皱结构，将三维框架结构的8个顶点和12个棱与屏蔽布固定好，形成混响室；将混响室其中一个壁面的中心点与连杆的一端紧固连接，连杆的另外一端经动力方式转换装置与步进电机的动力输出端连接，步进电机的转动带动连杆伸缩运动，从而带动屏蔽布在壁面法线方向运动，通过调整连杆的运动幅度，调节屏蔽布振动的幅度；

2)在混响室外设置信号源、功率放大器、定向耦合器和功率计，所述信号源的输出端经功率放大器接定向耦合器的输入端，所述定向耦合器的输出端分别接功率计以及发射天线，所述发射天线放置在混响室内部任意一个角落，天线辐射方向朝向放置天线角落对应的混响室的顶角；放置场强计在混响室中的工作区域内部，通过光纤与混响室外部的控制计算机连接；

3)保持屏蔽布的驻留位置不动，设置信号源发射频率，所述信号源发射频率为电子系统电磁环境效应试验需要的试验频率，根据公式(1)计算混响室的输入功率，选择合适的功率放大器增益，信号经发射天线发射到混响室内部；

上式中：

pinput：表示混响室产生所需场强值的前向输入功率；

etest：表示测试要求的场强，是给定值；

clf(f)：表示混响室加载因子，是频率的函数；

表示混响室一次性校准时的归一化场强的平均值；

4)通过所述计算机控制所述步进电机驱动所述混响室的壁面振动，确保被测试电子系统有足够的驻留时间暴露在电磁环境下，记录下被测试电子系统的电磁环境效应现象；

5)改变所述信号源发射频率，为被测试电子系统电磁环境效应试验提供需要的其它试验频率，重复步骤3)～步骤4)，得到在改变后的信号源发射频率下电子系统的电磁环境效应。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本申请所述测试平台中混响室与同体积的机械搅拌式混响室(金属壳体)相比，能够改善混响室的低频特性，增大可用测试空间，节省测试时间，并且价格便宜，可随用随建，能够进行现场测试，不必拆卸和运送被测电子设备，对于模拟飞机机舱和舰船舱室这类型屏蔽效能较弱的腔体内部的电磁环境更为真实有效。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是现有技术中机械搅拌混响室的典型结构示意图；

图2是本发明实施例所述测试平台的部分原理框图；

图3是本发明实施例所述测试平台的原理框图；

其中：1、屏蔽布；2、连杆；3、信号源；4、接口转接板；5、电缆连接板；6、发射天线；7、接收天线；8、搅拌器替换位置；9、机械搅拌器；10、可用测试空间；11、非导电支撑台；12、电源滤波器；13、驱动电机；14、eut监测设备。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图2-图3所示，本发明实施例公开了一种便携式强电磁环境模拟测试平台，包括混响室、信号发射装置、场强计以及屏蔽布驱动装置。所述混响室包括通过介质杆连接成的三维框架结构和覆盖在所述框架结构表面的屏蔽布，所述屏蔽布在三维框架结构的每个壁面形成褶皱结构，所述三维框架结构的8个顶点以及12条棱分别与屏蔽布固定；所述信号发射装置的发射天线位于所述混响室内，所述信号发射装置用于通过所述发射天线向所述混响室内发射测试信号；所述屏蔽布驱动装置的动力输出端与所述混响室上一个壁面上的屏蔽布的中心点连接，用于驱动所述屏蔽布振动；所述场强计位于所述混响室内，用于监测混响室内的电场强度，进一步的，所述场强计放置在混响室中的工作区域内部，通过光纤与混响室外部的控制计算机连接。

屏蔽布的屏蔽效能可以达到50db以上，假定混响室内部的电场强度为200v/m(电磁兼容试验中对电磁辐射考核最严酷的军用产品所要求的最高电场强度也仅为200v/m)，可以计算得到透射到外部的电场强度约为0.6v/m，这甚至比大功率放大器工作时自身产生的辐射要小，也低于大部分场强计的最低可测试电场强度(如emr-200最低能测试1v/m以上的电场强度)。因此可以认为屏蔽布建成的混响室在开展试验研究时不会对外界产生明显影响，因此使用屏蔽布构建混响室可以实现。

进一步的，如图3所示，所述信号发射装置包括信号源、功率放大器、定向耦合器、功率计以及发射天线，所述信号源的信号输出端与所述功率放大器的信号输入端连接，所述功率放大器的信号输出端与所述定向耦合器的信号输入端连接，所述定向耦合器的信号输出端分别与所述功率计以及所述发射天线的信号输入端连接。

进一步的，如图3所示，所述屏蔽布驱动装置包括控制计算机、步进电机、动力方式转换装置和连杆，所述计算机的控制输出端与所述步进电机的控制输入端连接，所述步进电机的动力输出端与所述动力方式转换装置的动力输入端连接，所述动力方式转换装置的动力输出端与所述连杆的一端连接，所述连杆的另一端与所述混响室上一个壁面上的屏蔽布的中心点连接。

本发明实施例还公开了一种便携式强电磁环境模拟测试平台的测试方法，包括如下步骤：

1)首先通过介质杆横纵交叉构造混响室的三维框架结构，然后将屏蔽布覆盖在三维框架结构表面，形成一个各壁面均由屏蔽布撑起的三维腔体；屏蔽布几何尺寸比三维框架结构稍大，在三维框架结构的每个壁面形成褶皱结构，将三维框架结构的8个顶点和12个棱与屏蔽布固定好，形成混响室；将混响室其中一个壁面的中心点与连杆的一端紧固连接，连杆的另外一端经动力方式转换装置与步进电机的动力输出端连接，步进电机的转动带动连杆伸缩运动，从而带动屏蔽布在壁面法线方向运动，通过调整连杆的运动幅度，调节屏蔽布振动的幅度；

2)在混响室外设置信号源、功率放大器、定向耦合器和功率计，所述信号源的输出端经功率放大器接定向耦合器的输入端，所述定向耦合器的输出端分别接功率计以及发射天线，所述发射天线放置在混响室内部任意一个角落，天线辐射方向朝向放置天线角落对应的混响室的顶角；放置场强计在混响室中的工作区域内部，通过光纤与混响室外部的控制计算机连接；

3)保持屏蔽布的驻留位置不动，设置信号源发射频率，所述信号源发射频率为电子系统电磁环境效应试验需要的试验频率，根据公式(1)计算混响室的输入功率，选择合适的功率放大器增益，信号经发射天线发射到混响室内部；

上式中：

pinput：表示混响室产生所需场强值的前向输入功率；

etest：表示测试要求的场强，是给定值；

clf(f)：表示混响室加载因子，是频率的函数；

表示混响室一次性校准时的归一化场强的平均值；

4)通过所述计算机控制所述步进电机驱动所述混响室的壁面振动，确保被测试电子系统有足够的驻留时间暴露在电磁环境下，记录下被测试电子系统的电磁环境效应现象；

5)改变所述信号源发射频率，为被测试电子系统电磁环境效应试验提供需要的其它试验频率，重复步骤3)～步骤4)，得到在改变后的信号源发射频率下电子系统的电磁环境效应。

本申请所述测试平台中混响室与同体积的机械搅拌式混响室(金属壳体)相比，能够改善混响室的低频特性，增大可用测试空间，节省测试时间，并且价格便宜，可随用随建，能够进行现场测试，不必拆卸和运送被测电子设备，对于模拟飞机机舱和舰船舱室这类型屏蔽效能较弱的腔体内部的电磁环境更为真实有效。