КОМПЛЕКС ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ НА УСТОЙЧИВОСТЬ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ
COMPLEX FOR TESTING TECHNICAL MEANS FOR RESISTANCE TO ELECTROMAGNETIC FIELD

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при испытании технических средств на устойчивость к воздействию электромагнитного поля.
Известен (Подлипнов Г.А., Саржин М.А., Сухов В.В., статья «Комплекс для испытаний технических средств на устойчивость к внешнему электромагнитному полю в ТЕМ-камерах», Актуальные проблемы радиоэлектроники, серия «Вестник СГАУ», 84-89, Самара, 2004) комплекс для испытаний на устойчивость технических средств к воздействию электромагнитного поля, включающий в себя систему управления, генератор сигналов, усилитель мощности и ТЕМ-камеру. ТЕМ-камера включает в себя отрезок полосковой линии, содержащий параллельно расположенные два внешних проводника и центральный проводник. Для согласования отрезка полосковой линии с коаксиальными разъемами на его концах выполнены согласующие участки. Для контроля испытательного электромагнитного поля в области испытаний расположен датчик, передача данных от которого к измерителю осуществляется по оптоволоконной линии.
Известный комплекс принят в качестве ближайшего аналога к заявленному комплексу.
Основными недостатками известного комплекса является сложность, обусловленная использованием датчика, расположенного в ТЕМ-камере (и соответствующей ему системе передачи данных), предназначенного для контроля испытательного электромагнитного поля в области испытаний и необходимость использования мощных усилителей для создания испытательного поля с характеристиками, достаточными для проведения испытаний (обусловленная геометрией ТЕМ-камеры).
Технической проблемой, решаемой настоящим изобретением, является создание комплекса для испытаний технических средств на устойчивость к воздействию электромагнитного поля, лишенного указанных недостатков.
В результате достигается технический результат, заключающийся в уменьшении энергопотребления комплекса в результате обеспечения возможности создания испытательного поля с характеристиками, достаточными для проведения испытаний без использования мощных усилителей, и упрощении конструкции комплекса.
Указанный технический результат достигается созданием комплекса для испытаний технических средств на устойчивость к воздействию электромагнитного поля, включающего в себя последовательно соединенные систему управления, генератор сигналов, усилитель мощности, ТЕМ-камеру, аттенюатор, измерительный преобразователь и измеритель мощности, выход которого соединен с входом информационной системы. ТЕМ-камера включает в себя отрезок полосковой линии, содержащий параллельно расположенные два внешних проводника и центральный проводник. На концах отрезка полосковой линии выполнены согласующие переходы, соединенные с коаксиальными разъемами, являющимися входом и выходом ТЕМ-камеры. Между центральным проводником и одним из внешних проводников, параллельно им, расположена проводящая пластина, электрически соединенная с ближайшим внешним проводником.
На фиг. 1 представлено схематичное изображение заявленного комплекса для проведения испытаний технических средств на устойчивость к воздействию электромагнитного поля.
На фиг. 2 представлено схематичное изображение сечения А-А ТЕМ-камеры.
На фиг. 3 представлена фотография заявленного комплекса для проведения испытаний технических средств на устойчивость к воздействию электромагнитного поля.
На фиг. 4 представлена зависимость КСВн (коэффициента стоячей волны по напряжению) ТЕМ-камеры согласно ближайшему аналогу и ТЕМ-камеры, входящей в состав заявленного комплекса.
Комплекс для испытаний технических средств на устойчивость к воздействию электромагнитного поля, изображенный на фигурах 1-3, включает в себя систему управления 1, выход которой соединен с управляющим входом генератора сигналов 2. Сигнальный выход генератора сигналов 2 соединен с входом усилителя мощности 3, выход которого соединен с входом ТЕМ-камеры 4, представляющим собой коаксиальный разъем (на фигурах не показан). Выход ТЕМ-камеры, представляющий собой коаксиальный разъем (на фигурах не показан) соединен с входом аттенюатора 5, выход которого соединен с входом измерительного преобразователя 6, выход которого соединен с входом измерителя мощности 7. Выход измерителя мощности 7 соединен посредством, например, оптоволоконной линии связи с входом системы управления 1.
Усилитель мощности 3, ТЕМ-камера 4, аттенюатор 5, измерительный преобразователь 6 и измеритель мощности 7 расположены в экранированном помещении 8. Система управления 1 и генератор сигналов 2 расположены в аппаратной 9.
ТЕМ-камера 4 включает в себя отрезок полосковой линии, который содержит параллельно расположенные два внешних проводника 10а и 10б и центральный проводник 10в, имеющих плоскую форму. На концах отрезка полосковой линии выполнены согласующие переходы 11а и 11б, соединенные с коаксиальными разъемами (на фигурах не показаны), являющимися входом и выходом ТЕМ-камеры. Между центральным проводником 10в и одним из внешних проводников (на фигуре 1 это 10б) параллельно им расположена проводящая пластина 12, электрически соединенная с ним. Конструктивное и электрическое соединение проводящей пластины 12 с ближайшим внешним проводником 10б может быть выполнено, например, с помощью двух проводящих пластин прямоугольной формы 13а и 13б, расположенных перпендикулярно проводящей пластине 12 и ближайшему внешнему проводнику 10б (и конструктивно и электрически соединенными с ними с помощью, например, сварки или пайки) и параллельно продольной оси симметрии центрального проводника 10в.
Испытания технических средств на устойчивость к воздействию электромагнитного поля проводят следующим образом. В начале испытаний производят калибровку испытательного поля в рабочей зоне ТЕМ-камеры 4. В отличие от технического решения по ближайшему аналогу, калибровку и последующую установку в заданном диапазоне частот уровня напряженности электрического поля в рабочей зоне ТЕМ-камеры производят не с помощью дополнительного датчика, установленного в ней, а по результатам измерения мощности на выходе ТЕМ-камеры 4 (измеряемой с помощью измерителя мощности 7).
0
Напряженность поля в рабочей зоне ТЕМ-камеры (выполненной в виде отрезка полосковой линии (в отсутствие проводящей пластины 12) связана с ее волновым сопротивлением Z, мощностью внутри линии Р и ее геометрическим (Н) параметром соотношением (исходя из выражения для мощности внутри отрезка полосковой линии, являющейся частью ТЕМ-камеры):
где: Р - мощность внутри ТЕМ-камеры, Вт;
0
Z - волновое сопротивление ТЕМ-камеры;
H - расстояние между центральным проводником 10в и внешней пластиной 10а и 10б, (смотри фигуру 2), м;
вых
С учетом того, что потери в ТЕМ-камере незначительны, то в формуле (1) можно положить, что Р=Р. В этом случае напряженность поля в ТЕМ-камере в рабочей зоне будет равна
В присутствии проводящей пластины 12 формулу (2) можно переписать в виде
где h - расстояние между центральным проводником 10в и проводящей пластиной 12, (смотри фигуру 2), м;
Таким образом, измеряя с помощью измерителя мощности 7 и учитывая затухание α, вносимое аттенюатором 5, можно определить величину испытательного поля Е в рабочей зоне в ТЕМ-камере.
Из формул (2) и (3) следует, что поле в присутствии проводящей пластины 12 (в области между центральным проводником 10в и проводящей пластиной 12) в N=H/h раз больше, чем поле в области без проводящей пластины (на фигуре 2 это область между центральным проводником 10в и внешней пластиной 10а). Это позволяет при заданном уровне мощности на входе ТЕМ-камеры 4 (обеспечиваемой усилителем мощности 3) увеличить напряженность электрического поля в рабочей зоне ТЕМ-камеры (в области между центральным проводником 10в и проводящей пластиной 12).
Область, ограниченная проводящей пластиной 12 и ближайшим внешним проводником 10б может также использоваться для размещения оборудования, связанного с испытуемым техническим средством (например, средства контроля функционирования испытуемого технического средства), воздействие электромагнитного поля на которые не желательно. Поле в этой области практически отсутствует ввиду того, что проводящая пластина 12 и ближайший внешний проводник электрически соединены друг с другом, что обеспечивает равенство потенциалов на них и, соответственно, отсутствие электромагнитного поля между ними.
При этом КСВн ТЕМ-камеры с проводящей пластиной 12 (например, в варианте ее конструктивного и электрического соединения с ближайшим внешним проводником 10б с помощью двух проводящих пластин прямоугольной формы 13а и 13б, расположенных перпендикулярно проводящей пластине 12 и ближайшему внешнему проводнику 10б) изменяется в диапазоне 0,01-80 МГц незначительно. Это объясняется тем, что проводящая пластина 12 перпендикулярна вектору напряженности электрического поля и не вызывает его отражения. Отражение вызывает только торцевая часть двух проводящих пластин прямоугольной формы 13а и 13б. В качестве примера на фигуре 4 приведены экспериментальные данные измерения КСВн ТЕМ-камеры с установленной проводящей пластиной и без нее.
После завершения процесса калибровки размещают в рабочей зоне ТЕМ-камеры 4 (в область между проводящей пластиной 12 и дальним внешним проводником 10а) испытуемое техническое средство (не показано). К нему подключают средства контроля его функционирования (не показаны), которые (например, с помощью оптоволоконной линии связи) подсоединяют к системе управления 1.
Проводят испытания в необходимых диапазонах частот и интенсивностей испытательного поля и обрабатывают информацию со средств контроля функционирования испытуемых технических средств посредством системы управления 1.