基于测量数据的复杂电磁环境构建与模拟

论文摘要

随着航天产品所处的电磁环境变得越来越复杂，对复杂电磁环境的研究，提升航天产品的电磁环境适应性就显得尤为重要。航天产品从研制到生产都受到复杂电磁环境的影响，由电磁干扰和电磁兼容性问题造成的航天产品效能下降、甚至飞行失败的例子很多。鉴于电磁环境的复杂性，往往事后进行排故和故障复现很困难，原因在于在试验室环境下，很难复现现场的电磁环境。因此，如何在试验室环境下对航天产品遇到的复杂电磁环境模拟和复现，以生成应用于装备电磁兼容和故障排查需要的复杂电磁信号，对装备电磁环境适应性研究工作有重大的意义。本论文对航天产品所处的复杂电磁环境进行了介绍，给出了复杂电磁环境对航天产品的作用机理，并给出了应对措施。文章对示波器获取的干扰信号、方程式表示的干扰信号和电磁兼容性标准中规定的干扰信号，三种信号的获取方式进行了分析，由于信号在传输过程中将会产生很大畸变，为消除这种畸变，对其产生原因的认知和补偿都进行了分析，并且提出了消除畸变的方法，为实现对真实环境的准确模拟进行了分析计算。文章提出了天线系数、探头转移阻抗及电缆衰减等对测量结果的影响，对系统测量装置传递函数特性进行了探讨，提出了信号恢复理论，并给出了数据处理方法。对构建复杂电磁环境所需要的关键设备进行了介绍，分别在传导方式、辐射方式、以及直接注入干扰三个方面探讨了复杂电磁环境中的干扰方式，对多种注入方式、耦合方式进行研究，提出了变压器注入法、天线辐射注入法、电流探头注入法和干扰信号直接注入等四种试验方式，搭建了复杂电磁环境模拟与仿真系统，以电流探头注入干扰试验为例，详细阐述了试验过程，成功复现了复杂电磁环境。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 论文主要工作及结构安排
• 第2章 复杂电磁环境分析
• 2.1 复杂战场电磁环境的组成
• 2.2 战场电磁环境效应
• 2.3 战场电磁环境的复杂性分析
• 2.4 电磁环境对航天产品产生的影响
• 2.4.1 作用机理
• 2.4.2 应对措施
• 第3章 环境数据采集与失真数据处理方法
• 3.1 失真测量数据恢复原理
• 3.1.1 信号与系统理论基础
• 3.1.2 线性系统的无失真传输条件
• 3.1.3 数据恢复中的插值理论
• 3.2 环境数据采集
• 3.2.1 原理概述
• 3.2.2 干扰信号测量数据的获取
• 3.3 失真数据处理
• 3.3.1 波形恢复
• 3.3.2 波形重构与编辑
• 3.4 小结
• 第4章 模拟系统测量装置特性研究
• 4.1 天线系数的基本概念
• 4.2 天线系数的校准
• 4.3 电流探头的校准
• 4.4 电缆衰减的测量
• 4.5 传递函数对测量结果的影响
• 4.6 相位特性对测量结果的影响
• 4.6.1 天线的相位特性测量
• 4.6.2 相位特性对测试结果的影响仿真
• 第5章 复杂电磁环境构建与模拟系统组成
• 5.1 复杂电磁环境测量设备
• 5.1.1 接收设备
• 5.1.2 模拟干扰设备
• 5.2 电磁环境注入方式研究
• 5.2.1 传导干扰
• 5.2.2 辐射干扰
• 5.2.3 直接注入干扰
• 5.3 电磁环境构建试验
• 5.3.1 变压器注入传导干扰试验
• 5.3.2 电流探头注入干扰试验
• 5.3.3 天线辐射干扰试验
• 5.3.4 信号直接注入电源线试验
• 5.4 电流探头注入干扰试验
• 5.4.1 试验搭建
• 5.4.2 测量数据的获取
• 5.4.3 数据处理
• 5.4.4 试验过程与分析
• 5.4.5 误差因素
• 5.4.6 信号编辑
• 结论
• 参考文献
• 致谢