GTEM室中无人车系统的电磁辐照效应研究

为验证无人装备的电磁环境适应性问题,在GTEM室中用连续波对无人车系统及其传感器组件进行了电磁辐照试验。发现无人车系统整体敏感频率为150 MHz、200 MHz和250 MHz,无人车系统对200 MHz的连续波干扰最敏感,到靶场强24.9 V/m时会发生碰撞。同时给出了敏感频率下传感器的故障场强阈值。被试无人车系统工作日志和传感器数据的分析表明,受电磁干扰影响,无人车系统感知模块会出现激光雷达数据异常、毫米波雷达死机、摄像头传输线缆连接中断等现象,最终造成无人车构建地图异常、异常停止、碰撞等故障。该文为无人装备的电磁防护设计提供了参考,有助于我国智能装备在复杂电磁环境下的安全性研究。

效应物置入对环境电磁辐射场强测试的影响

为降低效应物置入对环境电场强度测量的影响,提高电磁辐射敏感度测试准确度,采用电磁场数值计算与实验验证相结合的方法,以正立方良导体作为效应物的模型,分别研究了效应物置入均匀电场环境或电磁混响室中导致的电场分布变化规律,以效应物置入前的环境电场强度作基准,确定了在典型方位测量环境电场强度时由于电场畸变导致的相对误差,给出了测量误差随距效应物相对距离的变化曲线.研究结果表明:在效应物前端面对角线方向测量环境电场误差较小,当相对距离l/λ>1时,均可将环境电场强度的相对误差控制在±10%以内,低频测量时,测试距离处于(0.15~0.25)λ之间时,环境电场强度测试误差可控制在15%以内,满足测量误差要求;混响室中置入效应物,电场畸变主要影响其表面附近的平均场强分布,只要偏离效应物表面大于0.4λ,效应物置入引起的电场畸变对环境电场强度测量造成的误差就能控制在2 dB以内;距离效应物表面(0.5~0.9)λ时,电场相对误差更小,建议在该范围内进行环境电场强度测试.

内置介质板开孔腔体电磁屏蔽效能拓扑模型

文中针对现有内置介质板腔体屏蔽效能拓扑模型中介质板等效导纳模型的局限性,考虑介质板高度、厚度与位置对介质板等效导纳模型的影响,建立内置介质板腔体屏蔽效能(BLT)方程拓扑模型。将传输线法、BLT方程拓扑模型与仿真结果进行对比,验证BLT方程拓扑模型的准确性和有效性。以300 mm×300 mm×120 mm开孔腔体为研究对象,分别探究其在3种不同谐振主模式下,介质板高度、厚度和位置对腔体屏蔽效能的影响。结果表明,改变介质板高度,腔体的谐振主模式不变,仅影响腔体屏蔽效能大小;腔体内部安装介质板可增强腔体屏蔽能力,但是介质板厚度过大,在一定范围内会削弱腔体屏蔽能力;距腔体孔阵0 mm~58 mm处安装介质板会削弱腔体屏蔽能力,距腔体孔阵100 mm~150 mm处安装介质板会增强腔体屏蔽能力。该结论可为机箱电磁屏蔽设计提供有效参考。

真空环境温度对聚酰亚胺表面充电特性的影响

空间环境温度的变化会对航天器表面介质材料的带电程度造成不同的影响,为此,本文基于电流平衡方程建立了温度对聚酰亚胺表面充电影响的数值模型。在此基础上,利用航天器材料表面充电模拟实验系统,研究电子辐照下温度变化对聚酰亚胺表面充电特性的影响。仿真结果表明,当温度一定,束流密度分别为0.5 nA/cm^(2)、1 nA/cm^(2)、2 nA/cm^(2)时,聚酰亚胺表面充电平衡电位随着束流密度的增大而增大;当束流密度一定时,在243~363 K范围内,聚酰亚胺表面充电平衡电位随着温度的升高而减小。束流密度越大,温度变化对平衡电位的影响越小,这一研究结论可为航天器介质材料面对温度变化时带电防护提供参考。

复杂电磁环境下通信装备干扰预测方法

该文通过通信装备带内电磁干扰效应机理研究,分别以峰值场强敏感和平均功率敏感为基础,建立了两种用频装备带内多频电磁干扰预测模型,提出一种电磁干扰预测方法。首先通过单频和调幅波试验确定受试装备的敏感参量,然后根据不同敏感参量模型对某电磁环境下受试装备是否会受到干扰进行预测。该文以不同制式通用通信装备为试验对象,通过带内双频、带内三频电磁辐射效应试验对预测方法进行了验证。试验结果表明:通过单频和调幅连续波电磁辐射敏感度之间的差别能够区分受试设备符合哪种带内多频电磁干扰预测模型,对干扰峰值场强敏感的EUT1预测模型效应指数都略大于1,对干扰平均功率敏感的EUT2预测模型效应指数都在1左右。以此为基础提出了通信装备带内多频电磁干扰预测方法,能够有效解决通信装备带内多频电磁干扰预测问题。

典型通信装备带内双频连续波电磁辐射效应预测方法

针对复杂电磁环境下用频装备辐射敏感度试验研究的不足,对用频装备带内双频电磁辐射效应预测方法进行了研究。通过对用频装备带内干扰机理和耦合机理的分析建立了带内双频电磁辐射效应预测模型,并以某型超短波通信电台为受试对象,设计了通信电台电磁辐射效应试验方案。通过通信电台带内单频和双频连续波电磁辐射效应试验,研究了受试电台在带内双频不同权重组合作用下电磁辐射敏感度变化规律。试验结果表明不同频率组合、不同功率强度组合下双频连续波电磁辐射效应预测模型系数都在1左右,预测误差都在±1dB以内,验证了带内双频连续波电磁辐射效应预测模型的有效性。

用频装备带内多频电磁辐射阻塞干扰效应预测方法

为解决用频装备复杂电磁环境效应准确评估的技术难题,从电磁辐射信号耦合传输的基本理论出发,推导揭示了射频前端线性不良和动态范围不足分别是导致用频装备电磁辐射效应对带内多频电磁辐射干扰场强有效值、幅值敏感的本质原因。在此基础上建立了2类用频装备的带内多频连续波电磁辐射效应模型,提出了通过正弦调幅波(调制深度100%)、单频连续波电磁辐射临界干扰场强有效值之比(Eame/Esine)确定受试装备电磁辐射敏感类型的方法。Eame/Esine>0.9时,受试装备对干扰场强有效值敏感,0.612<Eame/Esine<0.9时,受试装备对干扰场强幅值敏感。通信电台带内双频、三频电磁辐射效应试验验证表明:所提建模预测方法的误差小于10%,能够有效预测用频装备带内多频连续波电磁辐射效应。

通信电台电磁辐射2阶互调低频阻塞效应与作用机理

为揭示通信电台复杂电磁环境效应机理,该文采用全电平辐照法实验研究了某型超短波数字通信电台的单频和带外双频电磁辐射阻塞效应,确定了其单频电磁辐射效应规律和敏感带宽,实验数据表明受试电台对带外双频3阶互调阻塞较单频电磁辐射阻塞干扰敏感9~23 dB。实验过程中发现了一种既不能用双频非互调迭加机理解释、也不能用3阶交互调机理解释的双频电磁辐射敏感现象。

平行双线BCI等效替代强场连续波电磁辐射实验研究

由于互联系统信号传输的基础是双线,以低频线缆耦合通道中比较典型的平行双线为研究对象,针对互联系统单端为非线性受试设备的电磁辐射敏感度进行实验研究。讨论了典型互联系统辐射与注入的等效以及在高场强下的外推条件,对所选非线性器件是否满足实验要求进行了实验验证。分析了大电流注入法等效替代强场连续波电磁辐射的实验结果,并对辐照时天线极化方式不同以及有无大电流注入探头对辐射与注入等效研究的影响进行了分析。

双绞线BCI等效替代强场电磁辐射实验研究

针对低频线缆耦合通道中最常见的双绞线电缆,以比较典型的互连线缆双绞线为研究对象,针对互连系统单端为非线性受试设备的电磁辐射敏感度进行实验研究。对连续波电磁辐射条件下双绞线传输线负载响应进行了理论推导,分析了典型互连系统辐射与注入的等效以及在高场强下的外推条件。对双绞线耦合通道大电流注入法(BCI)等效替代强场连续波电磁辐射的实验结果进行了分析,验证了BCI等效替代强场连续波电磁辐射实验方法的准确性。

强电磁场辐照环境诱发金属电极静电放电时延规律

针对强电磁场诱发静电放电问题,研究金属电极结构静电放电延迟时间,进一步探索强电磁场作用下金属电极静电放电变化规律。从电磁场诱发静电放电通道形成过程和放电机理出发,重点分析了强电磁脉冲辐射下诱发金属静电放电规律。试验结果表明:在强电磁脉冲辐射场作用下,辐射场强增强会使诱发放电的时延缩短;随着金属电极间电压升高,极间场强增大,能够缩短诱发放电延迟时间;随着气压的升高,分子间距缩小,同样能够缩短放电延迟时间。

通信电台电磁脉冲阻塞效应规律与作用机理

为揭示通信电台电磁脉冲阻塞效应机理,在受试电台正常工作状态下,借助注入耦合模块实验研究了阶跃脉冲串和双指数脉冲串对数字通信电台误码率的影响规律。引入电磁脉冲对受试设备影响时间的概念,建立了与连续波阻塞效应等价的电磁脉冲阻塞敏感判据。实验结果表明:电磁脉冲对受试设备的影响时间取决于脉冲波形,可通过效应试验测试确定。在电磁脉冲重复率较低时,受试电台的临界干扰电平与脉冲重复率无关,属于单脉冲效应;当脉冲重复率大于电磁脉冲影响时间的倒数时,受试电台的临界干扰电平随脉冲重复率增加而降低,属于多脉冲累加效应。将电磁脉冲在影响时间窗口内进行频谱分析,采用连续波带内多频阻塞效应模型进行验证,误差在2dB以内。

空间环境下静电放电模拟实验系统设计

为掌握空间环境静电放电规律,开展航天器静电放电防护研究,该文设计并研制了空间环境下静电放电模拟实验系统,系统由真空容器、微波ECR等离子体源、电子束源和高压电极组成。测试结果表明,真空模拟器的极限真空度能够达到7.7×10^(–4) Pa,模拟的等离子体密度高于10^(12) m^(–3)、能量可达3 eV,模拟的电子束流密度优于100 nA/cm^(2)、能量高达–30 keV,满足ECSS-E-ST-20-06C标准的要求。该系统为探究空间等离子体环境下静电放电规律提供了良好的试验环境,可为空间强电磁环境下航天器静电防护研究提供参考数据。

典型通信装备电磁敏感度判据研究

在当前战场复杂电磁环境下用频装备电磁辐射效应研究的需求下,针对用频装备电磁敏感度判据研究的不足,以某型通信电台为试验对象,通过辐射法和电流注入法对通信电台进行敏感度试验,探索通信电台在不同频率不同强度的电磁干扰下效应参数的变化规律。结果表明不同干扰频率不同干扰强度下电台效应参数变化规律基本一致,选择工作破坏级作为语音通信敏感度判据,选择误码率10%作为数字通信敏感度判据能有效的减小试验的误差,提高通信电台电磁敏感度试验的准确性。

基于定向耦合网络的强电磁场辐照等效试验方法

在天线和线缆为耦合途径的情况下,提出了应用于互连系统的差模注入等效替代辐照试验方法,可将注入法的应用频率上限从400MHz提高到数个GHz水平,并保证了非线性情况下试验的准确性.利用定向耦合器构建耦合装置,实现了差模信号的定向注入和线缆上前向电压的监测.证明了对于线性辅助设备和任意特性受试设备,场强和注入源电压的等效关系是线性的,将该关系作为外推依据,可实现注入等效强场辐照试验.同时,针对受试设备为黑箱的情况,提出将耦合装置监测端电压作为等效依据.以某天线及其射频前端组件为试验对象,验证了不同耦合途径下该试验方法的可行性和准确性.

回击电流对雷电远区电磁场多重分形特征的影响

针对弯曲通道下回击电流对雷电电磁场波形特征的影响和表征问题,基于偶极子法建立了云地闪随机弯曲通道回击电磁场的计算模型,对不同回击电流波形激发的远区电磁场进行了计算和多重分形分析,获得了观测点方位角和回击电流波形特征对远区电磁场多重分形特征的影响规律。结果表明:雷电远区电磁场的多重分形谱宽度Δα和不对称度B受方位角和回击电流波形的影响要比峰值奇异指数0α明显;回击电流波形的上升时间越大,远区电磁场波形越平滑,对应多重分形谱的峰值奇异指数0α和谱宽度Δα越小,不对称度B越大;回击电流波形的半峰值时间越大,远区电磁场多重分形谱的0α和Δα越小,而B则呈现先减小后增大的趋势。

基于电磁辐射检测的空间放电源定位误差分析

为评估局部放电源的空间定位误差,建立了4元接收阵列定位模型,分别计算得到了其对方位角、俯仰角以及距离的估计误差,并对比分析了其影响因素,结果表明:降低时延估计误差或增大接收阵列的几何尺寸可以有效降低局部放电源的定位误差。在此基础上,研究了数据采样频率对时延估计误差的影响,并通过Monte-Carlo仿真得到了时延估计误差与数据采样频率之间的关系为στ≈0.29/fs。为了提高定位系统在实际应用中的实时处理能力并降低时延估计误差,研究验证了内插增采样在降低时延估计误差方面的可行性和有效性。

混沌单步预测法对含窄带干扰瞬态电磁辐射信号检测的可行性分析

针对远距离探测中强背景噪声及频率跳变窄带噪声难以在滤波环节被抑制这一难题,提出利用混沌单步预测算法对微瞬态电磁辐射信号进行检测并验证了其可行性。仿真分析了含窄带干扰的测试背景信号对混沌序列特征量及混沌预测精度的影响,仿真结果发现微弱窄带干扰和随机噪声叠加至混沌信号内不会驱动其进入下一个非混沌相态,且预测精度没有被大强度削弱。实验采集放电信号,对混沌单步预测法的预测精度与检测准确率进行了计算,检测误差在合理范围内,且检测准确率达95.8%。可见,预测法具有较强的抗窄带噪声能力,在实际工程应用中,可用于放电故障点等放电源的精确定位。

场敏感型自适应电磁防护材料的测试装置与方法研究

场敏感型环境自适应电磁防护材料属于新材料,当外部电磁场超过某临界场强的时候,该材料可以在微纳秒时间内即刻发生绝缘/导电相变现象,即平时为绝缘体的材料迅速变为高导电的类金属材料,由于该材料发生相变的临界场强阈值较高,传统的材料静态测试方法以及低压动态测试都无法满足测试需求。根据该材料的工作机理,设计了一种可以产生高场强的动态测试系统,通过仿真和电磁场理论分析了该测试夹具的可行性,确定了其具体参数,进而研制成功了一种用于该材料的动态测试夹具,确定了其相应的测试方法,通过试验发现,该夹具可以对突变后类金属材料的等效电阻为1 kΩ以下、1μs以下的响应时间、1 MV/m以下的临界场强进行电阻率、响应时间和临界场强阈值的测试。

地闪弯曲通道在不同观察尺度下的回击电磁场特征分析

基于偶极子法建立了弯曲通道中任意倾斜通道段产生雷电回击电磁场的三维计算模型,给出了空间倾斜通道微元在柱坐标系下激发电磁场的解析表达式,以此为基础,研究了弯曲地闪通道的观察尺度对首次回击和后继回击电磁场计算的影响.结果表明:通道弯曲是导致雷电回击电磁场波形出现振荡的直接原因,无论是首次回击还是后继回击,近区电场基本上不会因为通道弯曲而出现振荡,通道弯曲及其观察尺度也基本不会影响所计算回击电磁场初始峰值(近场区和过渡场区的电场波形为初始拐点)的上升时间,但会影响回击电磁场波形的初始峰值(或初始拐点)、波形的振荡起伏程度以及波形的频谱能量分布,且通道的观察尺度越小、观测点的距离越远、通道回击电流的上升时间越短,对应回击电磁场波形中的振荡起伏越明显.