[發(fā)明專利]一種基于透波副艙和屏蔽暗室的電推力器電磁特性測(cè)試方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711456404.1
• 申請(qǐng)日: 2017-12-28
• 公開（公告）號(hào): CN108287275B
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭維峰;魏鑫;張玉廷;溫正;王敏;王玨;仲小清
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)空間技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): G01R31/00
• 分類號(hào): G01R31/00
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 胡健男

1.一種基于透波副艙和屏蔽暗室的電推力器電磁特性測(cè)試方法，其特征在于步驟如下：

(一)獲得透波副艙的透波率；

(二)根據(jù)步驟(一)透波副艙的透波率，進(jìn)行電磁場(chǎng)輻射發(fā)射測(cè)試，得到輻射發(fā)射參數(shù)隨頻率的變化關(guān)系；

(三)測(cè)試電推力器的束流對(duì)通信的影響；

(四)根據(jù)步驟(二)中的電磁場(chǎng)輻射發(fā)射參數(shù)和步驟(三)中的束流對(duì)通信影響的測(cè)試結(jié)果，以及步驟(一)透波副艙的透波率，得到基于透波副艙和屏蔽暗室的電推力器電磁特性測(cè)試結(jié)果；

步驟(一)獲得透波副艙的透波率，步驟如下：

(1.1)搭建試驗(yàn)環(huán)境，將透波副艙置于屏蔽暗室內(nèi)，將一對(duì)接收天線分別放置在透波副艙的內(nèi)外；

(1.2)使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量電磁波經(jīng)過(guò)透波副艙的S21參數(shù)，通過(guò)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的S21測(cè)量結(jié)果1，獲得電磁波經(jīng)過(guò)透波副艙的傳輸特性；

(1.3)將透波副艙內(nèi)的接收天線挪至透波副艙外，使一對(duì)接收天線的相對(duì)位置不變；

(1.4)再次使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量電磁波經(jīng)過(guò)透波副艙的S21參數(shù)，通過(guò)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的S21測(cè)量結(jié)果2，獲得電磁波不經(jīng)過(guò)透波副艙的傳輸特性；

(1.5)比較兩次的測(cè)量結(jié)果，得到透波副艙對(duì)于電磁波傳播的影響，即透波副艙的透波率；

步驟(1.1)中一對(duì)接收天線分別放置在透波副艙的內(nèi)外，是指屏蔽暗室內(nèi)設(shè)有一對(duì)接收天線，將一個(gè)接收天線置于透波副艙外，對(duì)準(zhǔn)電推力器的背面，另一個(gè)接收天線置于透波副艙內(nèi)，對(duì)準(zhǔn)電推力器的側(cè)面；一對(duì)接收天線連接矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀；

步驟(二)根據(jù)步驟(一)透波副艙的透波率，進(jìn)行電磁場(chǎng)輻射發(fā)射測(cè)試，得到輻射發(fā)射參數(shù)隨頻率的變化關(guān)系，步驟如下：

(2.1)對(duì)電推力器進(jìn)行點(diǎn)火裝填，將一對(duì)接收天線置于+X和+Y軸上，相對(duì)坐標(biāo)系原點(diǎn)有一定距離；

(2.2)對(duì)電推力器進(jìn)行點(diǎn)火，采用接收機(jī)的頻譜模式進(jìn)行10kHz～40GHz頻段的頻域掃頻測(cè)試，得到輻射發(fā)射參數(shù)隨頻率的變化關(guān)系；

步驟(三)測(cè)試電推力器的束流對(duì)通信的影響，步驟如下：

(3.1)測(cè)試時(shí)將一對(duì)接收天線分別放置在透波副艙外，分別位于坐標(biāo)系的+Y軸和-Y軸，并對(duì)準(zhǔn)電推力器的束流出口；

(3.2)將一對(duì)接收天線的口面貼近透波副艙；

(3.3)一對(duì)接收天線分別通過(guò)電纜連接到矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，對(duì)電推力器進(jìn)行點(diǎn)火，讀取矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的S21參數(shù)，得到對(duì)通信影響的測(cè)試參數(shù)，即束流對(duì)通信影響的測(cè)試結(jié)果；

步驟(四)根據(jù)步驟(二)中的電磁場(chǎng)輻射發(fā)射參數(shù)和步驟(三)中的束流對(duì)通信影響的測(cè)試結(jié)果，以及步驟(一)透波副艙的透波率，得到基于透波副艙和屏蔽暗室的電推力器電磁特性測(cè)試結(jié)果，步驟如下：

將步驟(四)根據(jù)步驟(二)電磁場(chǎng)輻射發(fā)射參數(shù)和步驟(三)束流對(duì)通信影響的測(cè)試結(jié)果，以及步驟(一)透波副艙的透波率相加，得到基于透波副艙和屏蔽暗室的電推力器電磁特性測(cè)試結(jié)果；

步驟(1.1)中搭建試驗(yàn)環(huán)境是指搭建電推力器電磁特性測(cè)試的環(huán)境，包括屏蔽暗室、真空主艙、透波副艙、電推力器、電源處理單元；電源處理單元位于真空主艙內(nèi)，透波副艙位于屏蔽暗室內(nèi)，透波副艙與真空主艙連通，電推力器位于透波副艙內(nèi)通過(guò)高壓電纜與電源處理單元連接，電源處理單元為電推力器點(diǎn)火供電；

屏蔽暗室內(nèi)壁上設(shè)有吸波材料，屏蔽暗室設(shè)有屏蔽門，關(guān)閉屏蔽門能夠使暗室封閉、屏蔽暗室內(nèi)設(shè)有吸波材料墻，用于遮擋屏蔽門，屏蔽暗室內(nèi)還設(shè)有電源和開關(guān)，為試驗(yàn)設(shè)備供電；

坐標(biāo)系為二維坐標(biāo)系，以電推力器的束流出口為原點(diǎn)，束流射出反方向?yàn)閄軸的正方向即+X方向，X軸和Y軸滿足笛卡爾坐標(biāo)系要求；

通過(guò)搭建透波副艙和與之匹配的屏蔽暗室，將電推力器周圍環(huán)境的電磁噪聲進(jìn)行屏蔽，可提高電推力器電磁特性測(cè)試的準(zhǔn)確度；電推力器本身置于真空環(huán)境中，可在電推力器點(diǎn)火狀態(tài)下進(jìn)行電磁特性測(cè)試；針對(duì)電推力器所在真空副艙，開展真空副艙的透波率專項(xiàng)測(cè)試，通過(guò)比較法，即將收發(fā)天線分別放置在透波副艙的內(nèi)外，利用S21測(cè)量結(jié)果獲得時(shí)電磁波經(jīng)過(guò)透波副艙整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的傳輸情況；合理布局接收天線位置，對(duì)電推力器進(jìn)行點(diǎn)火，采用接收機(jī)的頻譜模式頻域掃頻測(cè)試，得到輻射發(fā)射參數(shù)隨頻率的變化關(guān)系；獲取電推力器電磁特性參數(shù)，從而構(gòu)建電推進(jìn)輻射發(fā)射模擬器，實(shí)現(xiàn)利用電推進(jìn)輻射發(fā)射模擬器進(jìn)行間接整星電磁兼容性測(cè)量。

2.一種基于透波副艙和屏蔽暗室的電推力器電磁特性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于包括：獲取模塊、發(fā)射測(cè)試模塊、測(cè)試影響模塊、測(cè)試結(jié)果模塊：

獲取模塊獲得透波副艙的透波率，具體如下：

搭建試驗(yàn)環(huán)境，將透波副艙置于屏蔽暗室內(nèi)，將一對(duì)接收天線分別放置在透波副艙的內(nèi)外；一對(duì)接收天線分別放置在透波副艙的內(nèi)外，是指屏蔽暗室內(nèi)設(shè)有一對(duì)接收天線，將一個(gè)接收天線置于透波副艙外，對(duì)準(zhǔn)電推力器的背面，另一個(gè)接收天線置于透波副艙內(nèi)，對(duì)準(zhǔn)電推力器的側(cè)面；一對(duì)接收天線連接矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀；

屏蔽暗室內(nèi)壁上設(shè)有吸波材料，屏蔽暗室設(shè)有屏蔽門，關(guān)閉屏蔽門能夠使暗室封閉、屏蔽暗室內(nèi)設(shè)有吸波材料墻，用于遮擋屏蔽門，屏蔽暗室內(nèi)還設(shè)有電源和開關(guān)，為試驗(yàn)設(shè)備供電；

搭建試驗(yàn)環(huán)境是指搭建電推力器電磁特性測(cè)試的環(huán)境，包括屏蔽暗室、真空主艙、透波副艙、電推力器、電源處理單元；電源處理單元位于真空主艙內(nèi)，透波副艙位于屏蔽暗室內(nèi)，透波副艙與真空主艙連通，電推力器位于透波副艙內(nèi)通過(guò)高壓電纜與電源處理單元連接，電源處理單元為電推力器點(diǎn)火供電；

使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量電磁波經(jīng)過(guò)透波副艙的S21參數(shù)，通過(guò)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的S21測(cè)量結(jié)果1，獲得電磁波經(jīng)過(guò)透波副艙的傳輸特性；

將透波副艙內(nèi)的接收天線挪至透波副艙外，使一對(duì)接收天線的相對(duì)位置不變；

再次使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量電磁波經(jīng)過(guò)透波副艙的S21參數(shù)，通過(guò)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的S21測(cè)量結(jié)果2，獲得電磁波不經(jīng)過(guò)透波副艙的傳輸特性；

比較兩次的測(cè)量結(jié)果，得到透波副艙對(duì)于電磁波傳播的影響，即透波副艙的透波率；

發(fā)射測(cè)試模塊，根據(jù)透波副艙的透波率，進(jìn)行電磁場(chǎng)輻射發(fā)射測(cè)試，具體如下：

對(duì)電推力器進(jìn)行點(diǎn)火裝填，將一對(duì)接收天線置于+X和+Y軸上，相對(duì)坐標(biāo)系原點(diǎn)有一定距離；坐標(biāo)系為二維坐標(biāo)系，以電推力器的束流出口為原點(diǎn)，束流射出反方向?yàn)閄軸的正方向即+X方向，X軸和Y軸滿足笛卡爾坐標(biāo)系要求；

對(duì)電推力器進(jìn)行點(diǎn)火，采用接收機(jī)的頻譜模式進(jìn)行10kHz～40GHz頻段的頻域掃頻測(cè)試，得到輻射發(fā)射參數(shù)隨頻率的變化關(guān)系；

測(cè)試影響模塊，測(cè)試電推力器的束流對(duì)通信的影響，具體如下：

測(cè)試時(shí)將一對(duì)接收天線分別放置在透波副艙外，分別位于坐標(biāo)系的+Y軸和-Y軸，并對(duì)準(zhǔn)電推力器的束流出口；

將一對(duì)接收天線的口面貼近透波副艙；

一對(duì)接收天線分別通過(guò)電纜連接到矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，對(duì)電推力器進(jìn)行點(diǎn)火，讀取矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的S21參數(shù)，得到對(duì)通信影響的測(cè)試參數(shù)，即束流對(duì)通信影響的測(cè)試結(jié)果；

測(cè)試結(jié)果模塊，根據(jù)電磁場(chǎng)輻射發(fā)射參數(shù)和束流對(duì)通信影響的測(cè)試結(jié)果，以及透波副艙的透波率，得到基于透波副艙和屏蔽暗室的電推力器電磁特性測(cè)試結(jié)果，具體如下：

根據(jù)電磁場(chǎng)輻射發(fā)射參數(shù)和束流對(duì)通信影響的測(cè)試結(jié)果，以及透波副艙的透波率相加，得到基于透波副艙和屏蔽暗室的電推力器電磁特性測(cè)試結(jié)果；

通過(guò)搭建透波副艙和與之匹配的屏蔽暗室，將電推力器周圍環(huán)境的電磁噪聲進(jìn)行屏蔽，可提高電推力器電磁特性測(cè)試的準(zhǔn)確度；電推力器本身置于真空環(huán)境中，可在電推力器點(diǎn)火狀態(tài)下進(jìn)行電磁特性測(cè)試；針對(duì)電推力器所在真空副艙，開展真空副艙的透波率專項(xiàng)測(cè)試，通過(guò)比較法，即將收發(fā)天線分別放置在透波副艙的內(nèi)外，利用S21測(cè)量結(jié)果獲得時(shí)電磁波經(jīng)過(guò)透波副艙整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的傳輸情況；合理布局接收天線位置，對(duì)電推力器進(jìn)行點(diǎn)火，采用接收機(jī)的頻譜模式頻域掃頻測(cè)試，得到輻射發(fā)射參數(shù)隨頻率的變化關(guān)系；獲取電推力器電磁特性參數(shù)，從而構(gòu)建電推進(jìn)輻射發(fā)射模擬器，實(shí)現(xiàn)利用電推進(jìn)輻射發(fā)射模擬器進(jìn)行間接整星電磁兼容性測(cè)量。