基于定向耦合装置的宽频带差模电流注入试验技术

As to the technology requirements of high intensity radiated field effects research for system, considering the problems existed in bulk current injection test method, a new kind of wideband differential-mode current injection test method is put forward in this proposal. In line with the principle of limited target, the cable and antenna coupling channels of the interconnected system are selected as research object. The equivalent theory and implementation technique of using injection as a substitute for radiation will be studied. The injection and radiation equivalent characteristic parameter extraction method and complicated injection waveform simplification method will be explored. By designing and developing differential-mode current injection support equipment (directional coupling device), the equivalent characteristic parameter extraction, excited signal injection and normal transmission signal monitoring in interconnected system will be achieved. On the foundation of the above research, wideband differential-mode current injection test method based on directional coupling device will be summarized. It will provide a new effective test method and technology support to carry out high intensity radiated field effects experiment for system.

针对系统级强场电磁环境效应研究的技术需求，考虑到传统大电流注入试验方法存在的诸多问题,本项目提出了一种新型的宽频带差模电流注入试验方法。本着有限目标的原则，将对系统干扰最为严重的线缆或天线耦合通道作为研究对象，研究差模电流注入法替代辐照法的等效原理和实现技术，攻克注入与辐照试验等效特征参量的提取方法和复杂注入波形的等效简化方法，研制差模电流注入辅助试验设备（定向耦合装置），实现互联系统中等效特征参量的提取、干扰信号的注入以及正常传输信号的有效监测。在此基础上，总结提出基于定向耦合装置的宽频带差模电流注入试验方法，为有效开展高强度辐射场效应研究提供一种新的试验手段和技术支撑。

随着大功率用频设备的不断增多以及电磁进攻性武器的快速发展，高强度辐射场已经成为武器装备和部分民用电子设备所面临的新挑战。目前，大范围空间内构建高强度辐射场进行辐射效应试验在实验室条件下难以实现，采用传统的电流注入技术对受试系统（特别是非线性系统）开展等效注入试验又存在诸多不足。为此，本项目提出了宽频带差模定向注入等效替代强场电磁辐射效应试验方法，从而弥补单一辐射效应试验方法在测试场地及辐射强度等方面的不足，以检验互联武器系统在极端恶劣条件下的电磁环境适应性，主要研究工作及结论如下：（1）建立了互联系统注入等效替代辐射效应理论模型。推导了互联系统在注入与辐射试验条件下的响应，确定了注入电压与辐射场强之间的等效对应关系，建立了非线性系统等效注入电压源外推模型，给出了等效注入电压源线性外推应满足的条件，为提出差模定向注入等效试验方法提供了依据。（2）设计了具备信号注入、监测和传输功能的辅助试验设备。采用反对称定向耦合器级联和强耦合方案，设计了6端口定向注入/监测耦合装置，实现了互联系统中前向传输信号的准确提取、差模干扰信号的保真注入以及正常工作信号的有效传输，为实现注入等效替代电磁辐射效应试验提供了硬件设备支撑。（3）提出了连续波差模定向注入等效替代强场电磁辐射效应试验方法。以受试设备端口的前向传输信号相等作为等效依据，提出了差模定向注入等效替代强场电磁辐射效应试验方法，推导证明了该方法的实现技术能够满足注入与辐射等效的条件以及将前向传输信号作为等效依据的正确性，试验验证了该方法的有效性。（4）提出了电磁脉冲差模定向注入等效替代瞬态强场电磁辐射效应试验方法。以辅助试验设备监测端口输出信号的各频谱成分相等作为电磁脉冲差模定向注入与辐射等效的依据，给出了时域等效注入波形的获取方法及其实现技术，提出了复杂注入波形等效简化的原则、方法，试验验证了上述方法的有效性。上述研究成果为有效开展高强度辐射场效应研究提供一种新的试验手段和技术支撑。依托该项目研究，研制定向注入/监测耦合装置样机1套；发表论文12篇，被SCI收录3篇，EI收录7篇；撰写国防科技报告4份；申请发明专利5项，其中已授权3项；培养研究生3名，1篇博士学位论文被评为河北省优秀博士学位论文；项目组提出的差模定向注入试验方法被国家军用标准GJB8848-2016采用，并向军内外及行业范围内推广。