載人航天器中大功率射頻設(shè)備電磁兼容性分析方法
專利匯可以提供載人航天器中大功率射頻設(shè)備電磁兼容性分析方法專利檢索，專利查詢，專利分析的服務(wù)。并且本 發(fā)明 涉及一種載人 航天器 中大功率射頻設(shè)備電磁兼容性分析方法,包括以下步驟：a.確定大功率射頻設(shè)備的 頻率 以及與其他射頻設(shè)備的線性組合頻率是否落入接收設(shè)備的頻寬內(nèi)；b.建立各天線與航天器之間的耦合方程，得出天線之間的隔離度；c.計(jì)算出到達(dá)射頻接收設(shè)備處的 信號 強(qiáng)度；d.計(jì)算出大功率射頻設(shè)備與各射頻接收設(shè)備間的安全裕度；e.建立 電場 強(qiáng)度 輻射 分布的仿真模型；f.建立大功率射頻設(shè)備天線與航天器間的電 磁場 方程；g.得出大功率射頻設(shè)備的電場強(qiáng)度分布圖，分別判斷大功率射頻設(shè)備的電場對航天器艙外設(shè)備和艙內(nèi)人員的影響。本發(fā)明的分析方法可以通過仿真分析來反映出大功率射頻設(shè)備的 電磁場 對航天器設(shè)備及航天員的真實(shí)影響。，下面是載人航天器中大功率射頻設(shè)備電磁兼容性分析方法專利的具體信息內(nèi)容。
1.一種載人航天器中大功率射頻設(shè)備電磁兼容性分析方法,其特征在于，包括以下步驟：
a.確定大功率射頻設(shè)備的頻率以及大功率射頻設(shè)備與其他射頻設(shè)備的線性組合頻率是否落入射頻接收設(shè)備的頻寬內(nèi)；
b.建立大功率射頻設(shè)備的電磁兼容性三維仿真模型，基于該模型建立各設(shè)備天線與航天器載體之間的耦合方程，得出大功率射頻設(shè)備天線與各射頻接收設(shè)備天線之間的隔離度；
c.根據(jù)大功率射頻設(shè)備的發(fā)射功率、接收設(shè)備的帶外抑制值與所述隔離度計(jì)算出從大功率射頻設(shè)備到達(dá)射頻接收設(shè)備處的信號強(qiáng)度；
d.將所述信號強(qiáng)度與射頻接收設(shè)備的靈敏度進(jìn)行比較，計(jì)算出大功率射頻設(shè)備與各射頻接收設(shè)備間的安全裕度；
e.基于載人航天器艙體模型及大功率射頻設(shè)備三維方向圖模型建立電場強(qiáng)度輻射分布的仿真模型；
f.以大功率射頻設(shè)備為中心將航天器艙體劃分多個(gè)區(qū)域，建立大功率射頻設(shè)備的天線與航天器載體間的電磁場方程；
g.通過仿真計(jì)算得出大功率射頻設(shè)備的電場強(qiáng)度分布圖，并分別判斷大功率射頻設(shè)備的電場對航天器艙外設(shè)備和艙內(nèi)人員的影響。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的載人航天器中大功率射頻設(shè)備電磁兼容性分析方法,其特征在于，在所述步驟(a)中，所述大功率射頻設(shè)備的頻率包括基波及二、三次諧波的頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的載人航天器中大功率射頻設(shè)備電磁兼容性分析方法,其特征在于，在所述步驟(b)中，所述電磁兼容性三維仿真模型基于載人航天器三維模型及天線三維方向圖并按照載人航天器實(shí)際構(gòu)型建立；
大功率射頻設(shè)備的天線及其它射頻接收設(shè)備的天線均按照航天器中實(shí)際安裝位置放置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的載人航天器中大功率射頻設(shè)備電磁兼容性分析方法,其特征在于，在所述步驟(b)中，所述耦合方程采用電磁場高頻計(jì)算方法中的物理光學(xué)法建立。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的載人航天器中大功率射頻設(shè)備電磁兼容性分析方法,其特征在于，在所述步驟(c)中，所述帶外抑制值采用實(shí)測結(jié)果，并對各個(gè)接收頻段分別進(jìn)行實(shí)際測量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的載人航天器中大功率射頻設(shè)備電磁兼容性分析方法,其特征在于，在所述步驟(f)中，所述電磁場方程采用物理光學(xué)的計(jì)算方法建立。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的載人航天器中大功率射頻設(shè)備電磁兼容性分析方法,其特征在于，在所述步驟(g)中，根據(jù)所述電場強(qiáng)度分布圖判斷艙外超過限值的區(qū)域，并判斷所述區(qū)域中的設(shè)備是否與大功率射頻設(shè)備同時(shí)工作。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的載人航天器中大功率射頻設(shè)備電磁兼容性分析方法,其特征在于，在所述步驟(e)中，所述航天器艙體模型中的舷窗模型根據(jù)舷窗的材料和結(jié)構(gòu)建立。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的載人航天器中大功率射頻設(shè)備電磁兼容性分析方法,其特征在于，在所述步驟(g)中，采用電磁場矩量法中的多層快速多極子算法對舷窗進(jìn)行仿真計(jì)算得出大功率射頻設(shè)備泄漏至航天器艙內(nèi)的電場強(qiáng)度分布情況。
載人航天器中大功率射頻設(shè)備電磁兼容性分析方法
技術(shù)領(lǐng)域
背景技術(shù)
越大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致人體生理機(jī)能損傷、設(shè)備性能降低甚至設(shè)備損壞，進(jìn)一步導(dǎo)致航天器飛行任務(wù)失敗。因此，很有必要在載人航天器設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過程中對其大功率射頻設(shè)備的電磁兼容性進(jìn)行專門的分析和測試驗(yàn)證，保證上天后的電磁兼容性。
容性及電場強(qiáng)度敏感度測試等，同時(shí)輔助采用經(jīng)驗(yàn)公式或建立模型進(jìn)行簡單的估算和分
析。但由于受地面試驗(yàn)場地、試驗(yàn)條件限制，進(jìn)行地面電磁兼容性試驗(yàn)時(shí)，從設(shè)備安全性考慮，需將大功率射頻設(shè)備的發(fā)射功率衰減到一定值以保證不對設(shè)備本身產(chǎn)生安全性影響，
從而導(dǎo)致大功率射頻設(shè)備無法按照在軌實(shí)際發(fā)射功率進(jìn)行地面測試驗(yàn)證，無法真實(shí)驗(yàn)證大
功率射頻設(shè)備是否對其它無線接收設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，無法驗(yàn)證大功率設(shè)備實(shí)際工作時(shí)對
航天員及電子設(shè)備產(chǎn)生的電場強(qiáng)度輻射影響。同時(shí)傳統(tǒng)的估算手段主要對發(fā)射和接收設(shè)備
間的安全余量進(jìn)行分析，無法對大功率發(fā)射設(shè)備產(chǎn)生的電場強(qiáng)度輻射影響進(jìn)行有效分析。
在進(jìn)行電磁兼容性分析時(shí)只基于航天器三維結(jié)構(gòu)建立模型，未按照射頻設(shè)備的實(shí)際布局進(jìn)
行建模仿真，因此其最終的射頻分析結(jié)果中的安全裕度僅僅為簡單的估算結(jié)果，由此對于
射頻設(shè)備對航天器艙外設(shè)備的電磁干擾分析結(jié)果也不夠準(zhǔn)確。
發(fā)明內(nèi)容
離度；
合產(chǎn)生新的頻率并落入射頻設(shè)備接收頻帶內(nèi)。這樣可以有效的判斷出大功率射頻設(shè)備產(chǎn)生
的干擾信號是否落入載人航天器其它接收通帶內(nèi)。
間的耦合方程，得到大功率發(fā)射天線方向圖受到艙體的反射、繞射等因素影響后的實(shí)際輻
射特性。進(jìn)而得到大功率射頻輻射源與各接收源之間的天線隔離度數(shù)值。然后根據(jù)大功率
射頻設(shè)備的發(fā)射功率和天線隔離度，計(jì)算大功率射頻設(shè)備到達(dá)接收設(shè)備處的信號強(qiáng)度，并
與接收設(shè)備靈敏度進(jìn)行比較，最終計(jì)算出大功率發(fā)射設(shè)備與載人航天器中各接收設(shè)備間的
安全裕度。這樣的安全裕度計(jì)算方式考慮到航天器艙外設(shè)備布局、不規(guī)則形狀、金屬障礙物等對電磁場環(huán)境產(chǎn)生的影響，而不僅是進(jìn)行簡單的估算。因此，相較于現(xiàn)有技術(shù)而言，本發(fā)明可以對發(fā)射和接收設(shè)備間的安全裕度進(jìn)行有效的預(yù)測。
場對航天器設(shè)備的真實(shí)影響。其中，舷窗的模型根據(jù)其材料和結(jié)構(gòu)建立，并對其進(jìn)行仿真，得出大功率射頻設(shè)備透過舷窗進(jìn)入航天器艙體內(nèi)的電場分布，從而可以判斷大功率射頻設(shè)
備的電場對航天員的真實(shí)影響。這種建模仿真的方式不受試驗(yàn)場地限制，可以反應(yīng)大功率
射頻射頻產(chǎn)生的電場對航天器及航天員的真實(shí)影響，從而保證大功率射頻設(shè)備在軌工作時(shí)
不會(huì)對航天器及航天員產(chǎn)生電磁干擾。
附圖說明
例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
理解為對本發(fā)明的限制。
一為大功率發(fā)射設(shè)備的基波或其二、三次諧波是否直接落入其它射頻接收設(shè)備頻帶內(nèi)；其
二為大功率射頻設(shè)備是否與其它發(fā)射頻點(diǎn)線性組合產(chǎn)生新的頻點(diǎn)并落入射頻設(shè)備接收頻
帶內(nèi)。以下以載人航天器中三個(gè)射頻設(shè)備為例進(jìn)行說明，三個(gè)射頻設(shè)備分別為大功率射頻
設(shè)備D、小功率發(fā)射設(shè)備P和射頻接收設(shè)備S。設(shè)定大功率射頻設(shè)備D的發(fā)射頻率為fd，二、三次諧波分別為2fd和3fd，帶寬為Bd；小功率發(fā)射設(shè)備P的發(fā)射頻率為fp，帶寬Bp；而射頻接收設(shè)備S的接收頻率為fs，帶寬Bs。首先確認(rèn)大功率射頻設(shè)備D的基波fd、二、三次諧波2fd、3fd是否直接落入射頻接收設(shè)備S頻寬fs±Bs內(nèi)。然后確認(rèn)大功率射頻設(shè)備D與小功率發(fā)射設(shè)備
P的線性組合頻率mfd+nfp是否落入射頻接收設(shè)備S頻寬fs±Bs內(nèi)。并且，頻率兼容性分析遍
歷所有無線接收頻帶。利用上述步驟判斷頻率兼容性可以有效地判斷出大功率射頻設(shè)備產(chǎn)
生的干擾信號是否落入載人航天器其它接收通帶內(nèi)。
全裕度。首先，基于載人航天器三維模型及天線三維方向圖并按照載人航天器實(shí)際構(gòu)型建
立電磁兼容性三維仿真模型(即電磁兼容性三維仿真模型)。大功率射頻設(shè)備的天線及其它
射頻接收設(shè)備的天線均按照航天器中實(shí)際安裝位置放置，從而保證所建立三維仿真模型具
備真實(shí)的電磁特性?；谒⒌碾姶偶嫒菪匀S模型，采用電磁場高頻計(jì)算方法中的物
理光學(xué)法(PO)建立各設(shè)備天線與航天器載體之間的耦合方程。得到大功率發(fā)射設(shè)備的天線
方向圖受到航天器艙體的反射、繞射等因素影響后的實(shí)際輻射特性，進(jìn)而得出大功率射頻
輻射源與各射頻接收源之間的天線隔離度數(shù)值。然后根據(jù)大功率射頻設(shè)備的發(fā)射功率、接
收設(shè)備的帶外抑制值以及隔離度計(jì)算出從大功率射頻設(shè)備到達(dá)射頻接收設(shè)備處的信號強(qiáng)
度。為保證得到的信號強(qiáng)度的準(zhǔn)確性，在計(jì)算時(shí)也可考慮大功率射頻設(shè)備的帶外抑制值。隨后，將信號強(qiáng)度與射頻接收設(shè)備的靈敏度進(jìn)行比較，計(jì)算出大功率射頻設(shè)備與各射頻接收
設(shè)備間的安全裕度(即信號的衰減量)，確認(rèn)所得的安全裕度是否滿足指標(biāo)要求。為提高安
全裕度分析的準(zhǔn)確性，帶外抑制值均采用實(shí)測結(jié)果，并對各個(gè)接收頻段分別進(jìn)行實(shí)際測量。
由此，本發(fā)明的安全裕度充分考慮到航天器艙外設(shè)備布局、不規(guī)則形狀、金屬障礙物等對電磁場環(huán)境產(chǎn)生的影響，而不僅是進(jìn)行簡單的估算。因此，相較于現(xiàn)有技術(shù)而言，本發(fā)明可以對發(fā)射和接收設(shè)備間的安全裕度進(jìn)行有效的預(yù)測。
航天員工作區(qū)域產(chǎn)生影響。為了反映大功率射頻設(shè)備的真實(shí)電場強(qiáng)度，本發(fā)明首先基于載
人航天器艙體模型及大功率射頻設(shè)備三維方向圖模型建立電場強(qiáng)度輻射分布的仿真模型。
然后以大功率射頻設(shè)備為中心由近及遠(yuǎn)將航天器艙體劃分多個(gè)區(qū)域。最后采用物理光學(xué)的
計(jì)算方法建立大功率發(fā)射天線與航天器載體間的電磁場方程，并通過仿真計(jì)算得出大功率
射頻設(shè)備的電場強(qiáng)度分布圖。
中有哪些設(shè)備。隨后判斷這些設(shè)備是否會(huì)被大功率射頻設(shè)備的電磁干擾。一般來講，與大功率射頻設(shè)備同時(shí)工作的設(shè)備會(huì)被其電磁所干擾，因此應(yīng)對與大功率射頻設(shè)備同時(shí)工作的設(shè)
備采取相應(yīng)電磁防護(hù)措施。由此，上述通過建模仿真得出的電場強(qiáng)度分布圖反映的是大功
率射頻設(shè)備真實(shí)的發(fā)射功率產(chǎn)生的電場輻射，無需像地面試驗(yàn)時(shí)將發(fā)射功率降低，從而保
證了分析的準(zhǔn)確性，有效地保護(hù)了航天器艙外設(shè)備免受大功率射頻設(shè)備的電磁干擾。
場泄漏至艙內(nèi)。因此應(yīng)對舷窗進(jìn)行仿真分析，判斷大功率射頻設(shè)備從舷窗傳播至艙內(nèi)的電
場強(qiáng)度。首先，在上述航天器艙體模型中，舷窗的模型根據(jù)舷窗的材料屬性和結(jié)構(gòu)建立，并采用電磁場矩量法(MOM)中的多層快速多極子(MLFMM)算法對其進(jìn)行仿真，得出大功率射頻
設(shè)備透過舷窗泄漏至艙內(nèi)的電場分布情況。由此，可以判斷出大功率射頻設(shè)備產(chǎn)生的電場
對艙內(nèi)的航天員的真實(shí)影響，從而能夠有效地保護(hù)航天員不被大功率射頻設(shè)備產(chǎn)生的電磁
所干擾。
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