一种稳定可靠的雷电电子干扰试验设备的制作方法

本发明属于移动式地面无线通信设备安全测试，尤其涉及一种稳定可靠的雷电电子干扰试验设备。

背景技术：

1、雷电电子干扰是雷电发生时巨大的雷电流造成了电子设备的物理毁伤，导致电子设备内部结构及其表面的绝缘击穿、爆炸、弯曲、熔化、燃烧以及汽化等。雷电的物理毁伤作用包括热效应、击穿效应、强磁场效应及冲击波效应。它们包括在电子设备外表面的烧蚀、穿孔或开裂粗糙化。

2、电子设备的雷电防护问题一直是具有挑战性的研究方向，移动电子设备标在野外会不可避免的遭遇雷电环境，若雷电防护能力不足，就会产生雷电危害。对于移动电子设备来说，目前在国内外的雷电防护技术也还不够成熟，目前国内开展移动式电子设备雷电直接效应试验较少，没有相应的工程积累，所以移动式电子设备雷电效应试验的有必要性。

3、中国专利公开cn102508210a公开了一种雷电脉冲信号检测及抗干扰装置，包括接收天线与接收前端、adc单元、ddc单元、信号短时能量统计单元、接收机状态切换控制单元、信号短时能量均值统计单元、恒虚警门限系数寄存器单元、乘法器、检测门限寄存器单元、比较器和检测结果输出单元。通过统计接收机输出的本底噪声的短时能量及其平均值来形成检测门限，然后将其与接收机输出的雷电信号短时能量值进行比较，实现对雷电脉冲信号的自适应检测。在形成检测门限的过程中，通过计算归一化峰度值，来判断并消除外界非高斯干扰对检测门限的影响。在形成检测门限的过程中，还引入遗忘因子算法来计算接收机本底噪声的短时能量值，以消除外界非平稳干扰信号对检测门限的影响。警检测方法应用于对雷电脉冲辐射源进行无源定位的系统中，则因雷电脉冲的持续时间短则几微秒，长则数毫秒，且脉冲形状毫无规律可言，将导致检测性能急剧下降，甚至不能使用。

4、中国专利公开cn109655728a公开了一种冲击电压发生器及包含它的模拟雷电试验装置，所述充电放电一体化电容分级式冲击电压发生器包括两层圆角矩形盖板、支柱、电阻、电容、点火球隙和引出线，电阻、电容、点火球隙和引出线均固定在支柱上；所述模拟雷电试验装置是以所述充电放电一体化电容分级式冲击电压发生器为基础的，包括控制变压器、整流电路、zvs驱动板、高压包和充电放电一体化电容分级式冲击电压发生器。有效利用了电容并联充电、串联放电的特点，将电阻、电容和点火球隙有序地布置在两层圆角矩形盖板之间，具有充电放电一体化、结构紧凑的优点。

5、综上所述，现有技术存在以下缺点：现场雷击试验是试验规程中重要的试验项目，试验过程能够发现通信设备内部的各种薄弱环节，对于判断和设备能否投入运行具有决定性的意义，也是保证设备的绝缘水平、避免发生雷击造成失效的重要方法。雷电冲击耐压和局部放电试验对及时发现缺陷和确保通信设备安全运行具有十分重要的意义。利用数字信号处理器对雷电冲击耐压和局部放电试验试验进行控制和对试验参数进行实时检测，具有操作方便、测量精度高、可靠性好、集成度高、抗干扰能力强等优点。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明的第一方面提出了一种稳定可靠的雷电电子干扰试验设备，所述实验设备包括：控制模块、电源模块、模拟雷电波形发生器、放电电极、分压装置、分流模块和波形接收模块；

2、所述控制模块通过通信网络管理电源模块与模拟雷电波形发生器，并通过分压装置、分流模块和波形接收模块分别探测雷电电子干扰信号的数值；控制模块控制模拟雷电波形发生器产生雷电脉冲波形，并通过放电电极对待测设备放电；

3、所述电源模块根据控制模块的控制信号向各模块供电，所述各模块包括：模拟雷电波形发生器、分压装置、分流模块和波形接收模块；

4、所述模拟雷电波形发生器包括：多个雷电电波产生单元，每个雷电电波产生单元生成的脉冲波形具有不同形式；

5、所述波形接收模块采集雷电电子干扰信号的波形参数。

6、如本发明的第一方面所述的实验设备，所述多个雷电电波产生单元分别产生不同形式的雷电电波脉冲波形，所述脉冲波形包括：高电压单峰窄脉冲电流、高电压多峰低占空比窄脉冲电流、高电压单峰长余波脉冲电流、高电压多峰短余波脉冲电流。

7、如本发明的第一方面所述的实验设备，所述控制模块控制所述模拟雷电波形发生器输出一种形式的雷电电波脉冲波形，或者输出二种以上形式的雷电电波脉冲波形混合的脉冲波形。

8、如本发明的第一方面所述的实验设备，所述模拟雷电波形发生器输出的所述雷电电波脉冲波形通过耐高电压的大直径放电线连接到放电电极；放电电极为直径10mm±5mm的柱形非金属电极，使雷电流以等离子弧的形式辐射。

9、如本发明的第一方面所述的实验设备，所述柱形非金属电极的放电端由柱体无棱角的过渡为半球面。

10、如本发明的第一方面所述的实验设备，所述模拟雷电波形发生器还包括高压脉冲发生器，所述高压脉冲发生器将电源模块的输出能量转换为高电压连续脉冲，并将所述高电压连续脉冲提供给所述多个雷电电波产生单元。

11、如本发明的第一方面所述的实验设备，所述控制模块包括：个人计算机、单片微处理器和fpga构成的数字处理器；所述控制模块通过光纤与雷电波形发生器连接。

12、如本发明的第一方面所述的实验设备，所述分压装置、分流模块和波形接收模块设置在待测设备周边，所述分压装置、分流模块和波形接收模块都包括传感器，所述传感器用于非接触的探测达到待测设备上的雷电电压幅度，感生电流幅度及雷电波形。

13、如本发明的第一方面所述的实验设备，所述分压装置及分流模块内部设置衰减器，将探测到的雷电电压幅度及感生电流幅度衰减到内部设置的模拟数字转换器能够接收并转换的电平幅度。

14、如本发明的第一方面所述的实验设备，所述波形接收模块采用无线电传感器。

15、本发明通过选择波形发生器模块能够输出多种脉冲输出方式以仿真雷电放电形式，包括多次雷击和多脉冲群的仿真波形输出，本发明具有以下优点：控制模块通过控制电源模块对雷电波产生模块的供电控制雷电波的产生，测控模块还与雷电波产生模块连接，控制雷电波的接地，同时控制模块还通过对电源模块的供电的调控从而控制雷电波的波形。控制模块通过分压器和分流器获取雷电波测试过程中的电压信号，并对电压信号进行分析得到雷电冲击测试结果。上述测试装置结构简单，易于操作，能够实现对被测品抗雷击能力的自动测量。

技术特征：

1.一种稳定可靠的雷电电子干扰试验设备，其特征在于，所述实验设备包括：控制模块、电源模块、模拟雷电波形发生器、放电电极、分压装置、分流模块和波形接收模块；

2.如权利要求1所述的实验设备，其特征在于，所述多个雷电电波产生单元分别产生不同形式的雷电电波脉冲波形，所述脉冲波形包括：高电压单峰窄脉冲电流、高电压多峰低占空比窄脉冲电流、高电压单峰长余波脉冲电流、高电压多峰短余波脉冲电流。

3.如权利要求2所述的实验设备，其特征在于，所述控制模块控制所述模拟雷电波形发生器输出一种形式的雷电电波脉冲波形，或者输出二种以上形式的雷电电波脉冲波形混合的脉冲波形。

4.如权利要求3所述的实验设备，其特征在于，所述模拟雷电波形发生器输出的所述雷电电波脉冲波形通过耐高电压的大直径放电线连接到放电电极；放电电极为直径10mm±5mm的柱形非金属电极，使雷电流以等离子弧的形式辐射。

5.如权利要求4所述的实验设备，其特征在于，所述柱形非金属电极的放电端由柱体无棱角的过渡为半球面。

6.如权利要求2所述的实验设备，其特征在于，所述模拟雷电波形发生器还包括高压脉冲发生器，所述高压脉冲发生器将电源模块的输出能量转换为高电压连续脉冲，并将所述高电压连续脉冲提供给所述多个雷电电波产生单元。

7.如权利要求1所述的实验设备，其特征在于，所述控制模块包括：个人计算机、单片微处理器和fpga构成的数字处理器；所述控制模块通过光纤与雷电波形发生器连接。

8.如权利要求1所述的实验设备，其特征在于，所述分压装置、分流模块和波形接收模块设置在待测设备周边，所述分压装置、分流模块和波形接收模块都包括传感器，所述传感器用于非接触的探测达到待测设备上的雷电电压幅度，感生电流幅度及雷电波形。

9.如权利要求8所述的实验设备，其特征在于，所述分压装置及分流模块内部设置衰减器，将探测到的雷电电压幅度及感生电流幅度衰减到内部设置的模拟数字转换器能够接收并转换的电平幅度。

10.如权利要求8所述的实验设备，其特征在于，所述波形接收模块采用无线电传感器。

技术总结
本发明提出一种稳定可靠的雷电电子干扰试验设备，包括：控制模块、电源模块、模拟雷电波形发生器、放电电极、分压装置、分流模块和波形接收模块；控制模块通过通信网络管理电源模块与模拟雷电波形发生器，并通过分压装置、分流模块和波形接收模块分别探测雷电电子干扰信号的数值；控制模块控制模拟雷电波形发生器产生雷电脉冲波形，并通过放电电极对待测设备放电；电源模块根据控制模块的控制信号向各模块供电，模拟雷电波形发生器包括：多个雷电电波产生单元，每个雷电电波产生单元生成的脉冲波形具有不同形式，所述波形接收模块采集雷电电子干扰信号的波形参数。

技术研发人员：李力
受保护的技术使用者：国科电雷（北京）电子装备技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12