[发明专利]载人航天器中大功率射频设备电磁兼容性分析方法

说明书

本发明涉及一种载人航天器中大功率射频设备电磁兼容性分析方法,包括以下步骤：a.确定大功率射频设备的频率以及与其他射频设备的线性组合频率是否落入接收设备的频宽内；b.建立各天线与航天器之间的耦合方程，得出天线之间的隔离度；c.计算出到达射频接收设备处的信号强度；d.计算出大功率射频设备与各射频接收设备间的安全裕度；e.建立电场强度辐射分布的仿真模型；f.建立大功率射频设备天线与航天器间的电磁场方程；g.得出大功率射频设备的电场强度分布图，分别判断大功率射频设备的电场对航天器舱外设备和舱内人员的影响。本发明的分析方法可以通过仿真分析来反映出大功率射频设备的电磁场对航天器设备及航天员的真实影响。

技术领域

本发明涉及电磁兼容性分析领域，尤其涉及一种载人航天器中大功率射频设备电磁兼容性分析方法。

背景技术

以往的载人航天器中，射频设备主要用于天地间的数据、图像及话音通信，射频设备发射功率一般在几瓦或几十瓦的量级，但随着载人空间站工程及载人登月等深空探测任务的开展，天地间需传输的数据速率越来越大，如高清图像、高速试验数据等，由传统的几兆、几十兆量级达到了几G、几十G量级，相应导致天地无线通信设备发射功率大大增加，同时空间应用载荷由于功能需求需配置大功率发射设备，如微波成像、相控阵雷达等，导致发射设备功率达到了上百瓦量级，相关空间应用载荷设备发射功率甚至达到了上千瓦量级。

大功率射频设备在工作时会对载人航天器舱内、外电磁环境产生影响，尤其是当电场强度达到一定值时会对航天员及航天器中设备带来电磁辐射危害，发射功率越大危害越大，严重时会导致人体生理机能损伤、设备性能降低甚至设备损坏，进一步导致航天器飞行任务失败。因此，很有必要在载人航天器设计、生产过程中对其大功率射频设备的电磁兼容性进行专门的分析和测试验证，保证上天后的电磁兼容性。

传统的对载人航天器进行电磁兼容性预测的手段主要通过地面试验验证来实现，即在微波暗室中结合在轨工作模式分不同试验工况对载人航天器进行自兼容性、系统间兼容性及电场强度敏感度测试等，同时辅助采用经验公式或建立模型进行简单的估算和分析。但由于受地面试验场地、试验条件限制，进行地面电磁兼容性试验时，从设备安全性考虑，需将大功率射频设备的发射功率衰减到一定值以保证不对设备本身产生安全性影响，从而导致大功率射频设备无法按照在轨实际发射功率进行地面测试验证，无法真实验证大功率射频设备是否对其它无线接收设备产生电磁干扰，无法验证大功率设备实际工作时对航天员及电子设备产生的电场强度辐射影响。同时传统的估算手段主要对发射和接收设备间的安全余量进行分析，无法对大功率发射设备产生的电场强度辐射影响进行有效分析。

专利CN108875239A公开了一种利用建模仿真分析射频电磁兼容性的系统，该系统中分别首先分析了频率兼容性，并利用分析结果建立电磁矩阵来分析电磁兼容性。该专利在进行电磁兼容性分析时只基于航天器三维结构建立模型，未按照射频设备的实际布局进行建模仿真，因此其最终的射频分析结果中的安全裕度仅仅为简单的估算结果，由此对于射频设备对航天器舱外设备的电磁干扰分析结果也不够准确。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种载人航天器中大功率射频设备电磁兼容性分析方法。

为实现上述发明目的，本发明提供一种载人航天器中大功率射频设备电磁兼容性分析方法，包括以下步骤：

a.确定大功率射频设备的频率以及大功率射频设备与其他射频设备的线性组合频率是否落入射频接收设备的频宽内；

b.建立大功率射频设备的电磁兼容性三维仿真模型，基于该模型建立各设备天线与航天器载体之间的耦合方程，得出大功率射频设备天线与各射频接收设备天线之间的隔离度；

c.根据大功率射频设备的发射功率、接收设备的带外抑制值与所述隔离度计算出从大功率射频设备到达射频接收设备处的信号强度；

d.将所述信号强度与射频接收设备的灵敏度进行比较，计算出大功率射频设备与各射频接收设备间的安全裕度；