本书系统地介绍装备射频电磁辐射敏感性等效试验技术。全书分为四部分，共16章，主要内容包括装备电磁环境效应试验方法研究现状、基于混响室的电磁辐射敏感度等效试验技术、差模电流定向注入等效试验技术和非线性系统大电流注入等效试验技术的基本原理、实现技术及具体的工程试验方法。 本书可作为从事装备电磁环境效应与防护工程研究工作人员的参考书，也可作为高等院校相关专业教师、研究生以及科研人员的参考书。

第一部分 引言
　　第1章装备电磁环境效应试验方法研究现状
　　武器装备的电磁兼容性(electromagnetic compatibility，EMC)及防护性能是保证其在复杂电磁环境中发挥战技性能的重要条件，开展电磁环境效应试验是检验其在恶劣电磁环境下生存能力的重要手段。国内外对电子设备及分系统的电磁环境效应的研究已经比较完善，制定了相应的测试标准，建立了试验场地，具备了设备级电磁兼容试验的能力。
　　系统级电磁兼容及防护性能试验技术的研究刚刚起步，导致武器系统在研制过程中对电磁兼容性实施全面量化控制的能力不足，对如何有效检测武器系统电磁防护性能的问题尚处于探索阶段。目前，国内尚未形成一套规范、有效的系统级电磁兼容及防护性能试验验证方法，很多试验项目受制于试验手段而无法进行。为此，急需发展试验与理论相结合的系统级电磁兼容及防护性能试验验证技术，为装备电磁环境效应试验和复杂电磁环境条件下的作战、训练提供理论与技术支撑。
　　1.1 系统级与设备级电磁辐射效应的区别
　　电磁辐射效应是电磁环境效应的重要组成部分，在我国现行的军用标准中，主要依据《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求与测量》(GJB151B—2013)和《系统电磁兼容性要求》(GJB1389A—2005)分别开展相应的设备级和系统级电磁辐射效应的试验研究。比较分析设备级和系统级电磁辐射效应的试验要求，其区别主要体现在以下三个方面：一是系统级电磁辐射效应试验的受试对象体积更加庞大。设备级电磁辐射效应试验的受试对象一般是武器装备分系统，主要针对小型单体受试设备，其测试环境往往是电波暗室、吉赫兹横电磁波(gigahertz transverse electromagnetic，GTEM)室和开阔试验场地等；系统级电磁环境效应试验主要针对的是大型单体系统或多个单体设备组成的大型互联系统，该系统往往体积较大、线缆状态难以固定，需要在外场或武器装备的工作现场开展系统级电磁辐射效应的试验研究。二是系统级电磁辐射效应试验的测试频段更宽。设备级电磁辐射效应试验相关标准规定的测试频段为10kHz～18GHz，18GHz以上为可裁减频段或仅当订购方有规定时才要求；对于系统级电磁辐射效应试验，若无订购方同意的实测或预测分析数据，则测试频段应覆盖10kHz～45GHz。三是系统级电磁辐射效应试验的辐射场强更强。根据《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求与测量》(GJB151B—2013)的要求，设备级电磁辐射效应试验规定的全频段*高辐射场强为200V/m。根据《系统电磁兼容性要求》(GJB1389A—2005)的要求，系统级电磁辐射效应试验在大部分频段的辐射场强远高于200V/m，武器装备外部电磁环境峰值场强*高可达27460V/m，若对受试系统开展安全裕度试验，则需要模拟更高的辐射场强[1-4]。
　　由上述分析可知，开展系统级电磁辐射效应的研究需要在大空间范围内模拟构建出更宽频段、更高强度的辐射场测试环境，而传统实验室条件下的直接辐射效应试验方法在开展系统级电磁辐射效应试验时遇到了技术瓶颈问题，因此在大力发展电磁环境模拟技术的同时，必须发展与系统级电磁辐射效应试验等效的替代性试验方法。
　　1.2 整体辐射与分区辐射效应试验方法
　　世界各军事强国十分重视武器装备的电磁兼容及防护技术的研究工作，美军的设备级电磁兼容标准《分系统和设备电磁干扰特性控制要求》(MIL-STD-461G)、系统级电磁环境效应标准《系统电磁环境效应要求》(MIL-STD-464D)等对国际军用设备电磁干扰控制和测试方法具有广泛的指导意义；英国国防部的系列标准《电磁兼容(1-4部分)》(STAN-59-411)从电磁兼容管理、电磁环境、设备级EMC测试、系统级EMC测试、军用设备级EMC设计五个方面进行了较为全面的指导；欧洲太空局(European Space Agency，ESA)的EMC/ESD(electrostatic discharge)试验规范则更加强调武器装备的电磁安全裕度测试。上述标准能够基本满足设备级(分系统)电磁兼容性试验和研究工作的需要，但对于系统级电磁环境效应试验，这些标准只提出了电磁兼容性及电磁环境效应的总体要求，没有给出统一规范的试验方法[1，3-9]。
　　目前，国内外开展系统级电磁辐射效应试验主要采用两种方法，即整体辐射法和分区辐射法。整体辐射法是指在大范围空间内模拟出均匀场测试环境，对整个系统同时进行电磁辐射效应试验。例如，美国在20世纪80年代建成的大型有界波模拟器TRESTLE，可供波音747、波音52轰炸机等进行全尺寸高空核电磁脉冲(high-altitude electromagnetic pulse，HEMP)辐射效应试验，如图1-1所示。图1-2为美国海军采用整体辐射法对舰船平台开展全尺寸的HEMP辐射效应试验。整体辐射法测试重复性好，能够考核分系统之间干扰信号的相互作用，缺点是构建大范围均匀场测试环境费用高、试验准备和协调难度大。对于大型系统，特别是多个车辆互联组成的系统，强场条件的构建和试验的实施存在非常大的难度。此外，对于高功率射频电磁辐射环境，全电平整体辐射法通常很难达到《系统电磁环境效应要求》(MIL-STD-464D)、《系统电磁兼容性要求》(GJB1389A—2005)、《机载设备环境条件和测试流程》(RTCADO160G)等标准中规定的上万伏/米的试验场强。因此，整体辐射法多用于开展设备级射频电磁辐射效应试验和武器装备强电磁脉冲辐射效应试验。
　　分区辐射法采用电磁场模拟设备或实装对受试系统进行分段、分区局部辐射效应试验。一种方式是在大型电波暗室或开阔试验场，模拟产生高功率射频电磁辐射场或电磁脉冲场测试环境，对受试系统进行分区局部辐射效应试验。例如，美国海军航空兵作战中心拥有大型综合电波暗室，可对飞机、导弹等系统进行电磁环境模拟和局部分区辐射效应试验，如图1-3所示。另一种方式是采用实装上的高功率与低占空比的舰载、机载或陆基发射机，对武器装备进行现场分区局部辐射效应试验，图1-4为英国QinetiQ公司对军用飞机系统进行的现场实装分区辐射效应试验。分区辐射法具有方便、灵活、可操作性强等优点，但也存在无法考核分系统干扰响应信号之间的相互影响以及由分区方法、辐射顺序、辐射斑点、辐射方向等不同导致试验结果因人而异和测试重复性差等缺点。此外，实装大功率发射机受到输出功率的限制，也无法开展武器装备的电磁安全裕度试验研究。
　　我国结合型号(特别是高新工程)研制工作的开展，建设了一大批电磁兼容性实验室，具备了较为完善的设备级(分系统)电磁辐射试验条件，在强电磁场辐射效应试验能力方面取得了一些突破，在武器装备建设中发挥了重要作用，但鉴定试验中采用的方法基本上参照美军标准，并不完全适合我国国情、军情。我国武器装备系统级电磁兼容及电磁环境效应的研究起步相对较晚，近些年相继发布了《系统电磁兼容性要求》(GJB1389A—2005)和《系统电磁环境效应试验方法》(GJB8848—2016)，中国兵器工业集团有限公司第201研究所、中国航天科技集团有限公司第五研究院总体部和中国航天科工集团有限公司第六研究院601所等单位相继建成了能够承担整辆坦克、整套卫星和整架战斗机等进行电磁兼容性试验的电波暗室，但各实验室宽带射频、微波功率放大器的*大输出难以产生满足《系统电磁兼容性要求》(GJB1389A—2005)的高功率射频电磁辐射场强，导致目前采用单一的全电平辐射效应试验方法，开展系统级高功率射频电磁辐射效应试验，特别是电磁安全裕度试验非常困难。
　　综上所述，对于高功率射频电磁辐射敏感性(特别是电磁安全裕度)试验，无论采用整体辐射法还是分区辐射法，在进行强场电磁辐射效应试验时都需要较高功率的辐射源，实验室条件下在大范围空间模拟构建射频强场电磁环境具有很大的难度。因此，采用与电磁辐射效应等效的试验方法开展武器装备高功率射频电磁辐射敏感性以及电磁安全裕度的试验研究，越来越受到国内外学者的广泛关注。
　　1.3 电流注入效应试验方法
　　电流注入法是将电流直接(间接)注入受试设备的壳体或线缆上进行传导敏感度和辐射敏感度测试的电磁兼容性试验方法，后者的实质是将电磁辐射敏感度试验用电流传导敏感度试验来替代。电流注入法的优势在于不需要高功率的放大器等设备，在同样的输入功率下，电流注入法的试验效率比辐射法高几十倍，但其相对自由场辐射的有效性及等效关系有待进一步深入研究。目前，电流注入法主要包括：大电流注入(bulk current injection，BCI)法、脉冲电流注入(pulse current injection，PCI)法、直接电流注入(direct current injection，DCI)法和长线注入法等[10]。
　　BCI法通过电流探头在被试线缆上感应出干扰电流，是*早提出并列入标准的一种间接电流注入法，主要用于补充和替代武器装备线缆耦合通道的辐射敏感度试验[11-15]。当利用BCI法进行测试时，首先通过低电平辐射效应试验，得到辐射场强与线缆上感应电流之间的传递函数，通常情况下，认为传递函数不变(线性响应系统)，故在高场强下利用传递函数可推导出线缆上感应电流的幅值，用此感应电流进行注入试验可以认为与强场辐射效应试验是等效的[10，16]。近些年来，国外又提出了双端大电流注入(double bulk current injection，DBCI)法，即利用两个注入探头同时进行注入试验，研究人员从理论上分析了两种方法的优缺点，

目录
前言
第一部分 引言
第1章 装备电磁环境效应试验方法研究现状 3
1.1 系统级与设备级电磁辐射效应的区别 3
1.2 整体辐射与分区辐射效应试验方法 4
1.3 电流注入效应试验方法 6
1.4 低电平扫描场法及低电平扫描电流法 8
1.5 电波混响室效应试验方法 9
1.6 试验技术水平与现实需求之间的差距 11
1.7 射频电磁辐射敏感性试验技术发展趋势 12
参考文献 13
第二部分 基于混响室的电磁辐射敏感度等效试验技术
第2章 混响室条件下的辐射敏感度测试理论 21
2.1 测试方法的理论基础 21
2.1.1 混响室电磁环境的统计特性 21
2.1.2 混响室中EUT响应的统计特性 24
2.1.3 临界辐射干扰场强的计算公式 26
2.2 测试理论有效性的仿真验证 30
2.2.1 仿真模型建立 30
2.2.2 仿真结果分析 31
2.3 测试理论有效性的试验验证 32
2.3.1 混响室试验 32
2.3.2 开阔场试验 34
2.3.3 试验结果分析 35
2.4 测试结果准确性的影响因素分析 36
2.4.1 影响准确性的因素 36
2.4.2 影响准确性的因素 39
2.4.3 混响室场非均匀性的影响 42
参考文献 44
第3章 孔缝为主要耦合通道的辐射敏感度测试方法 45
3.1 孔缝耦合*大方向性系数的估计方法 45
3.1.1 球面波展开理论 45
3.1.2 *大方向性系数的估计 47
3.1.3 估计方法的误差分析 49
3.2 估计方法的仿真验证 51
3.2.1 壳体孔缝辐射模型的验证 52
3.2.2 电偶极子模型的验证 54
3.3 估计方法的试验验证 56
3.3.1 试验设置 56
3.3.2 混响室试验结果 57
3.3.3 均匀场试验结果 59
3.3.4 试验结果差异的原因分析 61
参考文献 64
第4章 线缆为主要耦合通道的辐射敏感度测试方法 65
4.1 线缆的差模干扰和共模干扰 65
4.2 线缆差模干扰的*大方向性系数 66
4.2.1 场线耦合的BLT方程 66
4.2.2 *大方向性系数计算 68
4.3 线缆共模干扰的*大方向性系数 70
4.3.1 线缆共模电流的理论推导 71
4.3.2 *大方向性系数计算 72
4.3.3 双线与单线*大方向性系数的等效 76
4.4 影响线缆*大方向性系数的因素 77
4.4.1 仿真模型及计算结果 78
4.4.2 线缆*大方向性系数的变化趋势及原因分析 79
4.5 *大方向性系数计算结果的试验验证 80
4.5.1 单线和双线试验 80
4.5.2 同轴线试验 83
参考文献 86
第5章 混响室辐射敏感度测试方法的试验验证 87
5.1 实装测试时*大方向性系数的估计方法 87
5.1.1 装备电磁辐射耦合的基本规律 87
5.1.2 装备*大方向性系数的估计方法 90
5.2 临界辐射干扰场强测试的实施 93
5.2.1 试验设施及场地布置 93
5.2.2 测试的具体步骤 94
5.3 某型计算机的辐射敏感度测试试验 95
5.3.1 试验设置及计算机的干扰效应 95
5.3.2 混响室试验结果 97
5.3.3 屏蔽室试验结果 98
5.4 某型通信电台的辐射敏感度测试试验 99
5.4.1 试验设置及通信电台的干扰效应 99
5.4.2 混响室试验结果 100
5.4.3 屏蔽室试验结果 102
5.4.4 干扰通道已知时的测试结果 104
参考文献 107
第三部分 差模电流定向注入等效试验技术
第6章 差模电流注入等效强场电磁辐射效应基础 111
6.1 BCI等效强场电磁辐射方法的不足 111
6.2 差模电流注入试验方法的理论基础 114
6.2.1 差模电流注入等效强场电磁辐射原理 114
6.2.2 差模电流注入等效强场电磁辐射效应试验方法 115
6.3 差模电流注入/监测耦合装置的基本功能需求 117
参考文献 118
第7章 差模电流注入/监测耦合装置的设计 119
7.1 耦合装置的设计方案与网络特性分析 119
7.1.1 耦合装置的设计方案 119
7.1.2 耦合装置的网络特性分析 121
7.2 连续波注入/监测耦合装置设计 122
7.2.1 耦合装置设计的理论分析 122
7.2.2 耦合装置网络参数的仿真分析 124
7.2.3 耦合装置样机的性能测试 125
7.2.4 耦合装置的相位特性分析 126
7.3 电磁脉冲注入/监测耦合装置设计 129
7.3.1 耦合装置设计的理论分析 129
7.3.2 耦合装置性能参数的仿真分析 132
7.3.3 耦合装置样机的性能测试 133
7.4 提高传导敏感度上限适用频率的新方法 136
7.4.1 基于耦合装置的传导敏感度测试方法 136
7.4.2 非线性情况下试验方法的改进 140
7.4.3 效应测试实例 142
参考文献 144
第8章 连续波强场电磁辐射效应差模电流注入试验方法 145
8.1 单端差模电流注入等效连续波强场电磁辐射效应试验方法 145
8.1.1 理论分析 145
8.1.2 试验方法可行性验证 150
8.2 双端差模电流注入等效连续波强场电磁辐射效应试验方法 155
8.2.1 理论分析 156
8.2.2 试验方法可行性验证 160
8.3 耦合装置接入位置对电磁辐射和注入等效性的影响 164
8.4 耦合装置接入系统的影响与校正 167
8.4.1 天线为主要耦合通道时接入耦合装置的影响与校正 168
8.4.2 线缆为主要耦合通道时接入耦合装置的影响与校正 171
8.4.3 校正方法的局限性分析 181
参考文献 184
第9章 强电磁脉冲辐射效应差模电流注入试验方法 185
9.1 单端差模电流注入等效高功率微波辐射效应试验方法 185
9.2 单端差模电流注入等效强电磁脉冲辐射效应试验方法 188
9.2.1 理论分析 188
9.2.2 试验方法可行性验证 192
9.3 双端差模电流注入等效强电磁脉冲辐射效应试验方法 198
9.3.1 理论分析 198
9.3.2 试验方法可行性验证 202
9.4 耦合模块接入系统影响的校正 208
9.4.1 天线为主要耦合通道时接入耦合装置的影响与校正 208
9.4.2 线缆为主要耦合通道时接入耦合装置的影响与校正 209
9.5 等效注入脉冲波形的简化方法 212
第10章 电磁辐射效应差模电流注入试验方法实装验证 216
10.1 通信电台阻塞效应测试中连续波差模电流注入方法的准确性验证 216
10.1.1 辐射和注入试验的敏感度判据选取 216
10.1.2 差模电流注入等效连续波强场电磁辐射效应的试验验证 220
10.1.3 耦合装置接入对临界辐射干扰场强影响的校正方法 227
10.2 雷达射频前端效应测试中脉冲差模电流注入方法的准确性验证 231
10.2.1 差模电流注入等效强电磁脉冲辐射效应的试验验证 231
10.2.2 耦合装置接入对效应结果影响的校正方法 235
参考文献 236
第四部分 非线性系统大电流注入等效试验技术
第11章 大电流注入等效强场电磁辐射理论基础 239
11.1 注入等效强场辐射的理论依据 239
11.2 共差模转换原理和等效电路模型 241
参考文献 244
第12章 大电流注入等效强场电磁辐射实现技术 245
12.1 电流注入方式及其等效电路模型 245
12.2 大电流注入探头线性度 246
12.3 大功率高线性度电流注入探头研制 247
参考文献 252
第13章 平行双线缆耦合通道大电流注入等效试验方法 253
13.1 单端大电流共模注入等效试验方法 253
13.1.1 等效依据的选取 253
13.1.2 注入与辐射等效理论建模 256
13.1.3 平行双线缆单端注入等效试验方法 267
13.1.4 平行双线缆单端注入方法试验验证 268
13.2 双端大电流共模注入等效试验方法 272
13.2.1 等效理论建模研究 272
13.2.2 双端注入仿真验证 282
13.2.3 双端注入等效试验方法及验证 286
参考文献 290
第14章 非屏蔽多芯线缆耦合通道大电流注入等效试验方法 291
14.1 非屏蔽多芯线缆终端响应规律 291
14.2 非屏蔽多芯线缆大电流注入等效试验方法 293
14.2.1 严格等效试验方法及验证 293
14.2.2 加严等效试验方法及验证 298
14.3 注入探头接入对辐射试验配置的影响 303
第15章 屏蔽多芯线缆耦合通道大电流注入等效试验方法 308
15.1 注入与辐射等效理论建模 308
15.1.1 注入条件EUT响应推导 309
15.1.2 辐射条件EUT响应推导 313
15.1.3 BCI等效替代辐射可行性分析 314
15.2 屏蔽多芯线缆终端响应规律 315
15.3 屏蔽多芯线缆大电流注入等效试验方法 317
15.3.1 严格等效试验方法及验证 317
15.3.2 加严等效试验方法及验证 320
参考文献 324
第16章 非线性系统大电流注入等效试验方法实装验证 325
16.1 典型通信电台干扰效应试验验证 325
16.2 Ku波段导航雷达干扰效应试验验证 326