专利名称：一种具有量化电磁干扰的电磁兼容快速测试诊断系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种具有量化电磁干扰的电磁兼容快速测试诊断系统，属于电磁兼容技术中的电磁干扰测试技术领域。
背景技术：
随着科学技术的发展，越来越多的电子、电气设备进入社会的各个角落。在有限的空间内，电子设备、电气设备密度增加，设备的功率越来越大，无线电频谱日益拥挤，致使有限空间的电磁环境日益恶化。如何在时间、空间、频谱资源有限的情况下，使处于同一电磁环境中的电子设备、电气设备互不干扰，并正常运行，成为一个重要的问题，即电磁兼容(EMC一Electromagnetic Compatibility)所需要解决的问题。
人民邮电出版社于2006年9月14日出版的《工程电磁兼容》(作者V. PrasadKodali，译者陈淑凤，高攸纲，苏东林，周璧华)一书中指出电磁兼容是指器件、设备或者系统既能够在它所处的电磁环境中满意地发挥其功能，而与此同时又没有把超过容限的电磁骚扰引入此环境中的任何其他的器件、设备或者系统的能力。器件、设备或者系统在工作时，不可避免的产生对外的电磁发射。当这种发射超过一定容限时，就可能造成环境内的其他器件、设备或者系统性能下降，即出现了电磁干扰现象。为了检验被试品的电磁发射是否超标，需要进行电磁干扰测试。目前，电磁干扰测试最常用的实验室方法是使用微波暗室。微波暗室是一种室内测试设施，对外部电磁环境具有较高的隔离度，因此微波暗室尤其适合涉及微弱信号的高灵敏度测试。然而，微波暗室的建造成本一般是非常高的。电磁干扰从它的源到达被干扰设备的机制很多，主要是辐射和传导。对被试品的辐射发射进行测试，将被试品置于屏蔽暗室中，接收天线置于距被试品固定的测试距离(lm、3m或10m)，并通过精确校准过的电缆接至测试辐射发射的接收机，将测试辐射发射的接收机获得的被试品发射电平输入计算机，在计算机内与相应的极限值进行比较，从而判断被试品辐射发射是否超标。传导发射测试包括电缆传导发射和端口传导发射等，测试思路与辐射发射测试类似。不同的是，电缆传导发射测试不使用接收天线而是使用电流探头检测电缆传导，端口传导发射测试使用直连方式检测端口传导。(见文献工程电磁兼容，V. Prasad Kodali,人民邮电出版社，Page (s) :116_120)。这些测试均在暗室内完成，测试过程比较复杂。
发明内容
随着电子、电气设备日益增多，设备间的电磁兼容问题日益突出，如何判定一台设备(被试品)是否对外界产生电磁干扰成为一个重要问题。为了克服微波暗室方法成本高、操作实现复杂的不足，本发明提供一种具有量化电磁干扰的电磁兼容快速测试诊断系统。该系统基于Labview搭建的软件平台结合硬件设备，用以现场快速检测被试品的电磁发射频谱，并对其电磁发射频谱进行分析诊断，判断其电磁发射特性是否发生异常或超出极限值标准。本发明系统可以方便快捷的对被试品进行现场电磁干扰测试、分析、诊断。本发明的一种具有量化电磁干扰的电磁兼容快速测试诊断系统，该系统通过计算机交互界面控制检测测试的进行，获取频谱相关信息。在检测测试界面下选择测试所用的测量天线或电流探头以及测试所用的射频线缆，设置测试类型。当线路匹配良好时，频谱测量模块读取的电平值是仪表输入端口所取得的射频电压。设备将测量天线、电流探头系数及线缆损耗保存至数据库中，在进行检测测试时，根据选择的测试设备，对频谱测试仪获得的数据进行相应的自动修正。试验测试开始后，录入被试品等试验测试信息，设置频谱测试仪的工作参数，包括起始终止频率、参考电平、衰减、RBW、扫描时间等，频谱测试仪仪器开始工作，电磁兼容快速测试诊断单元软件采集数据并进行修正显示，结果保存至计算机中生成快速诊断比对数据库。通过检测测试，可以获得被试品的辐射发射频谱、电缆源线传导发射频谱、端口天线端子传导发射频谱以及电磁环境电磁频谱信息。本发明利用LabviewS. 5语言编程得到的电磁兼容快速测试诊断单元包括有频谱系数修正模块301、辐射频谱消噪模块302、辐射频谱滤波模块303、辐射分析诊断模块304、环境电磁频谱动态显示模块305、电缆传导分析诊断模块306、端口传导分析诊断模块307 ;频谱系数修正模块301用于对接收到的第一辐射发射频谱FA(a)、第二辐射发射频谱FA(b)、环境电磁频谱FB、电缆传导频谱FC和端口传导频谱FD进行修正处理；辐射频谱消噪模块302、辐射频谱滤波模块303和辐射分析诊断模块304顺次对修正后的第一辐射发射频谱FA (a)、第二辐射发射频谱FA (b)进行处理；环境电磁频谱动态显示模块305用于直观显示修正后的环境电磁频谱FB;电缆传导分析诊断模块306用于对修正后的电缆传导频谱FC进行与标准曲线对比，找出异常频点；端口传导分析诊断模块307用于对修正后的端口传导频谱FD —方面进行与标准曲线对比，找出异常频点；另一方面进行与CE106极限值曲线对比,找出超标频点。本发明电磁兼容快速测试诊断系统的优点在于①本发明基于Labview8. 5搭建的软件平台，结合硬件设备(如计算机、频谱测试仪)，可以在现场获取被试品的辐射发射频谱、电缆传导频谱和端口传导频谱，并与相应的极限值曲线进行比较，简化快速的对被试品的电磁兼容特性进行测试诊断，判断其电磁发射是否超标，而无需将被试品从现场送至专门的微波暗室进行试验，节省了大量的时间和人力。同时，电磁兼容快速测试诊断系统的制造和使用成本要比微波暗室低很多。②本发明利用LabviewS. 5语言编程得到的电磁兼容快速测试诊断单元将频谱测试仪与计算机集成在了一起，体积较小、偏于携带运输，并且防震、抗高低温，具有较强的环境适应性。③本发明测试诊断得到的数据结论存储在计算机中，方便调用查看。此外，除了与极限值曲线进行比较外，本发明还可以将被试品的发射频谱曲线与被试品正常工作状态下的发射频谱曲线进行比较分析，判断其电磁发射特性是否发生了异常。④本发明系统还能够对电磁环境进行实时检测。
图I是本发明电磁兼容快速测试诊断系统所需的硬件结构框图。图2是本发明电磁兼容快速测试诊断单元的功能结构框图。、
图2A是本发明环境电磁频谱动态显示界面。图3A是被试品关机状态下的背景环境频谱图。图3B是被试品工作时包含背景环境的频谱图。图3C是背景滤除后的被试品辐射发射频谱图。图4是天线端子传导发射与极限值的分析诊断图。图5是辐射发射与历史数据的分析诊断图。图6是某一时刻某背景环境电磁频谱图。
具体实施例方式下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。参见图I所示，本发明的一种具有量化电磁干扰的电磁兼容快速测试诊断系统，该系统包括的硬件设备有接收天线11、电流探头12、频谱测试仪20和计算机30 ;所述计算机30内安装有电磁兼容快速测试诊断单元；所述电磁兼容快速测试诊断单元为采用Labview 8. 5语言编程得到。硬件设备之间的连接关系为接收天线11通过射频线缆连接到频谱测试仪20上，电流探头12的夹头端夹在被试品的电源线缆上，电流探头12的输出端通过探头线缆连接在频谱测试仪20上，被试品通过端口线缆连接到频谱测试仪20上，频谱测试仪20与计算机30通过数据线相连。接收天线11用于在lm、3m或IOm固定距离上接收空间中被试品发射的辐射发射信号VA、以及环境电磁信号VB ；电流探头12用于接收被试品电源线缆的电缆传导信号VC。在本发明中，为了实现低干扰、高精度测试的目的，对被试品断电条件下，频谱测试仪20将接收到的辐射发射信号VA转换成第一辐射发射频谱FA (a)输出给计算机30中的电磁兼容快速测试诊断单元；对被试品开机条件下，频谱测试仪20将接收到的辐射发射信号VA转换成第二辐射发射频谱FA (b)输出给计算机30中的电磁兼容快速测试诊断单元。频谱测试仪20将接收到的环境电磁信号VB转换成环境电磁频谱FB输出给计算机30中的电磁兼容快速测试诊断单元。频谱测试仪20将接收到的电缆传导信号VC转换成电缆传导频谱FC输出给计算机30中的电磁兼容快速测试诊断单元。频谱测试仪20将接收到的端口传导信号VD转换成端口传导频谱FD输出给计算机30中的电磁兼容快速测试诊断单元。在本发明中，电流探头12选用AHS公司生产的BCP-514宽带电流探头；该电流探头12的测量频率范围为IOkHz 100MHz。在本发明中，接收天线11选用A. H. Systems公司生产的全向天线。所述全向天线中包括有SAS-550-1有源拉杆天线，测量频率范围为IOkHz 60MHz ;SAS_542双锥天线，测量频率范围为20MHz 330MHz ;SAS_570双脊喇叭天线，测量频率范围为170MHz 3GHz ；SAS-571双脊喇叭天线，测量频率范围为700MHz 18GHz。在本发明中，频谱测试仪20选用Anritsu公司生产的MS2726c手持式频谱分析仪，测量频率范围为9kHz 43GHz。在本发明中，计算机30是一种能够按照事先存储的程序，自动、高速地进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子设备。最低配置为CPU 2GHz，内存2GB，硬盘IOOGB ;操作系统为windows XP。计算机30能够运行Labview 8. 5编程软件。为了实现数字化电磁兼容中的电磁发射异常诊断，将被试品正常工作状态下的电磁发射信息保存在计算机的存储器中，所述电磁发射信息形成了快速诊断比对数据库。将所述快速诊断比对数据库中的数据绘制成的频谱曲线称为标准曲线。参见图2所示，电磁兼容快速测试诊断单元包括有频谱系数修正模块301、辐射频谱消噪模块302、辐射频谱滤波模块303、辐射分析诊断模块304、环境电磁频谱动态显示模块305、电缆传导分析诊断模块306、端口传导分析诊断模块307 ;频谱系数修正模块301用于对接收到的第一辐射发射频谱FA(a)、第二辐射发射频谱FA(b)、环境电磁频谱FB、电缆传导频谱FC和端口传导频谱FD进行修正处理；辐射频谱消噪模块302、辐射频谱滤波模块303和辐射分析诊断模块304顺次对修正后的第一辐射发射频谱FA (a)、第二辐射发射频谱FA (b)进行处理；环境电磁频谱动态显示模块305用于直观显示修正后的环境电磁频谱FB ；电缆传导分析诊断模块306用于对修正后的电缆传导频谱FC进行与标准曲线对比，找出异常频点；端口传导分析诊断模块307用于对修正后的端口传导频谱FD—方面进行与标准曲 线对比，找出异常频点；另一方面进行与CE106极限值曲线对比，找出超标频点。下面将详细说明每个模块实现的功能(一)频谱系数修正模块301频谱系数修正模块301第一方面采用第一修正关系CFA (a) = FA (a)+Ke (天线)+Lf (射频a纟t)对输入的第一辐射发射频谱FA (a)进行修正，得到第一修正辐射发射频谱CFA (a) ；Ke(^ )表示接收天线11的天线衰减系数表示接收天线11的射频线缆损耗；频谱系数修正模块301第二方面采用第二修正关系CFA (b) =FA(b)+Ke( ^)+Lf(_ 对输入的第二辐射发射频谱FA (b)进行修正，得到第二修正辐射发射频谱CFA (b) ；Ke(^
)表示接收天线11的天线衰减系数表示接收天线11的射频线缆损耗；频谱系数修正模块301第三方面采用第三修正关系CFB = FB+Ke(天线)+Lf(射频线缆)对输入的环境电磁频谱FB进行修正，得到修正环境电磁频谱CFB表示接收天线11的天线衰减系数表示接收天线11的射频线缆损耗；频谱系数修正模块301第四方面采用第四修正关系CFC = FC+Ke(探头)+Lf(sa_)对输入的电缆传导频谱FC进行修正，得到修正电缆传导频谱CFC表示电流探头12的裳减系数；Lf(g_)表不电流探头12的探头线缆损耗；频谱系数修正模块301第五方面采用第五修正关系CFD =对输入的端口传导频谱FD进行修正，得到修正端口传导频谱CFD -,Lnmmm表示被试品与频谱测试仪20之间连接的端口线缆损耗。(二)辐射频谱消噪模块302辐射频谱消噪模块302 —方面采用消噪算法对频谱系数修正模块301输出的第一修正辐射发射频谱CFA (a)进行消噪处理，获得第一消噪辐射发射频谱FA2 (a)输出；辐射频谱消噪模块302另一方面采用消噪算法对频谱系数修正模块301输出的第二修正辐射发射频谱CFA (b)进行消噪处理，获得第二消噪辐射发射频谱FA2(b)输出。在本发明中，消噪算法是对第一修正辐射发射频谱CFA(a)进行极大值遍历，将幅值大于前后极小值5dB以上的频点默认为电磁信号，将其他频点默认为噪底，统计噪底的最大幅值。若噪底的最大幅值小于24dB u V/m,无需进行消噪处理，辐射发射频谱CFA (a)即为FA2(A)输出；若噪底的最大幅值大于等于24(^11￥/111，先将0 4(&)中筛选出来的电磁信号进行放大处理，信号幅值均增加20dB，然后将整个频谱所有频点的幅值均减小20dB，即可得到消噪后的辐射发射频谱FA2 (A)输出。在本发明中，消噪算法是对第二修正辐射发射频谱CFA(b)进行极大值遍历，将幅值大于前后极小值5dB以上的频点默认为电磁信号，将其他频点默认为噪底，统计噪底的最大幅值。若噪底的最大幅值小于24dBii V/m，无需进行消噪处理，辐射发射频谱CFA(b)即为FA2(b)输出；若噪底的最大幅值大于等于24dBii V/m,先将CFA(b)中筛选出来的电磁信号进行放大处理，信号幅值均增加20dB，然后将整个频谱所有频点的幅值均减小20dB，即可得到消噪后的辐射发射频谱FA2(b)输出。(三)辐射频谱滤波模块303辐射频谱滤波模块303第一方面对辐射频谱消噪模块模块302输出的第一消噪辐 射发射频谱FA2(a)进行极大值遍历，将幅值大于前后极小值5dB以上的频点默认为电磁信号 FA2 (a) SA ； 辐射频谱滤波模块303第二方面对辐射频谱消噪模块模块302输出的第二消噪辐射发射频谱FA2(b)进行极大值遍历，将幅值大于前后极小值5dB以上的频点默认为电磁信号 FA2 (b)SA；辐射频谱滤波模块303第三方面对FA2 (a) SA与FA2 (b) SA进行同频点信号比对，若存在同频点信号，则将FA2 (b)中的该频点幅值基于前后极小值进行线性插值处理，获得滤波辐射发射频谱FA3输出；辐射频谱滤波模块303第四方面对FA2 (a) SA与FA2 (b) SA进行同频点信号比对，若不存在同频点信号，则将FA2 (b)作为滤波辐射发射频谱FA3输出。(四)辐射分析诊断模块304辐射分析诊断模块304对辐射频谱滤波模块303输出的滤波辐射发射频谱FA3进行辐射分析诊断，判断被试品的辐射发射特性是否合格或者是否异常，具体步骤为第304-1步根据GJB151A — 1997《军用设备设备和分系统电磁发射和敏感度要求》和GJB152A - 1997《军用设备设备和分系统电磁发射和敏感度测量》中RE102测试项目要求和方法，得到RE102极限值曲线；第304-2步将辐射频谱滤波模块303输出的滤波辐射发射频谱FA3与RE102极限值曲线进行比对，提取出被试品的辐射发射超标频点。FA3中幅值大于RE102极限值曲线的频点即为超标频点；第304-3步根据是否存在超标频点判断被试品的辐射发射特性是否合格，若存在超标频点，则被试品的辐射发射特性不满足GJB151A — 1997《军用设备设备和分系统电磁发射和敏感度要求》中的相关规定，即为不合格；反之，则为合格；第304-4步将辐射频谱滤波模块303输出的滤波辐射发射频谱FA3与快速诊断比对数据库中的信息形成的标准曲线进行比对，提取出被试品的辐射发射异常频点；FA3中幅值与标准曲线相差2dB以上的频点即为异常频点；第304-5步根据是否存在异常频点判断被试品的辐射发射特性是否异常，若存在异常频点，即为异常；反之，则为正常。当被试品的辐射发射特性发生异常时，根据差异幅度判定异常程度，若FA3中异常频点幅值与标准曲线相差2dB 4dB，则为轻度异常；若FA3中异常频点幅值与标准曲线相差4dB 8dB，则为中度异常；gFA3中异常频点幅值与标准曲线相差SdB以上，则为重度异常。(五)环境电磁频谱动态显示模块305环境电磁频谱动态显示模块305通过如图2A所示的界面，进行频谱图形的显示、EMI测试、分析诊断条件设置、电磁环境检测条件设置。频谱图形的显示主要是针修正环境电磁频谱CFB进行显示，并依据EMI测试、分析诊断条件设置、电磁环境检测条件设置的不同而不断刷新、实时地在计算机的显示屏上进行测试结果显示。
EMI (Electro-Magnetic Interference,电磁干扰)测试包括有被试品的选择、测试模式选择、测试参数设置；所述测试模式选择分三类进行，即辐射测试(即测FA (a)，FA (b)，FB, FC, FD)、电源线传导测试(即测FC)和天线端子传导测试(即测FD);所述测试参数设置包括对起始频率、终止频率、衰减三种参数的设置；对于满足军标需求的标准测试仅通过设置被试品选择，不对测试模式选择和测试参数设置进行选取。分析诊断条件设置包括有测试曲线选择和诊断模式选择；所述测试曲线选择指的是生成频谱图所要用的线条；所述诊断模式选择目前只针对是否符合军标的分析和与军标不同的干扰异常分析。电磁环境检测条件设置是通过测试参数设置来实现的。包括有起始频率、终止频率、衰减、RBW (分析带宽)、VBW (显示带宽)参数的设置。RBW代表两个不同频率的信号能够被清楚的分辨出来的最低频宽差异，两个不同频率的信号频宽如低于频谱分析仪的RBW，此时该两信号将重叠，难以分辨，较低的RBW固然有助于不同频率信号的分辨与量测，低的RBW将滤除较高频率的信号成份，导致信号显示时产生失真，失真值与设定的RBW密切相关，较高的RBW固然有助于宽频带信号的侦测，将增加杂讯底层值(Noise Floor),降低量测灵敏度，对于侦测低强度的信号易产生阻碍，因此适当的RBW宽度是正确使用频谱分析仪的重要点。VBW，视频带宽，表示测试的精度，越小精度越高，如将VBW设为lOOKHz，表示每隔IOOKHz取一个样测试其电平，因此可以看到VBff设置越小其测试曲线越光滑。(六)电缆传导分析诊断模块306电缆传导分析诊断模块306对频谱系数修正模块301输出的修正电缆传导频谱CFC进行电缆传导分析诊断，判断被试品的电缆传导特性是否异常，具体步骤为第306-1步将频谱系数修正模块301输出的修正电缆传导频谱CFC与快速诊断比对数据库中的信息形成的标准曲线进行比对，提取出被试品的电缆传导异常频点。CFC中幅值与标准曲线相差2dB以上的频点即为异常频点；第306-2步根据是否存在异常频点判断被试品的电缆传导特性是否异常，若存在异常频点，即为异常；反之，则为正常。当被试品的电缆传导特性发生异常时，根据差异幅度判定异常程度，若CFC中异常频点幅值与标准曲线相差2dB 4dB，则为轻度异常；若CFC中异常频点幅值与标准曲线相差4dB 8dB，则为中度异常；若CFC中异常频点幅值与标准曲线相差SdB以上，则为重度异常。(七)端口传导分析诊断模块307
端口传导分析诊断模块307对频谱系数修正模块301输出的修正端口传导频谱CFD进行端口传导分析诊断，判断被试品的端口传导特性是否合格或者是否异常，具体步骤为第307-1步根据GJB151A — 1997《军用设备设备和分系统电磁发射和敏感度要求》和GJB152A - 1997《军用设备设备和分系统电磁发射和敏感度测量》中CE106测试项目要求和方法，得到CE106极限值曲线；第307-2步将频谱系数修正模块301输出的修正端口传导频谱CFD与CE106极限值曲线进行比对，提取出被试品的端口传导超标频点；CFD中幅值大于CE106极限值曲线的频点即为超标频点；第307-3步根据是否存在超标频点判断被试品的端口传导特性是否合格，若存在超标频点，则被试品的端口传导特性不满足GJB151A - 1997《军用设备设备和分系统电磁发射和敏感度要求》中的相关规定，即为不合格；反之，则为合格；
第307-4步将频谱系数修正模块301输出的修正端口传导频谱CFD与快速诊断比对数据库中的信息形成的标准曲线进行比对，提取出被试品的端口传导异常频点。CFD中幅值与标准曲线相差2dB以上的频点即为异常频点；第307-5步根据是否存在异常频点判断被试品的端口传导特性是否异常，若存在异常频点，即为异常；反之，则为正常。当被试品的端口传导特性发生异常时，根据差异幅度判定异常程度，若CFD中异常频点幅值与标准曲线相差2dB 4dB，则为轻度异常；若CFD中异常频点幅值与标准曲线相差4dB 8dB，则为中度异常；若CFD中异常频点幅值与标准曲线相差SdB以上，则为重度异常。在本发明中，计算机30是系统的控制核心和软件操作运行的载体与平台。操作人员可以通过计算机交互界面(如图2A所示)提出检测任务，设置检测参数，获取测试结果并进行分析诊断。计算机30通过USB传输线和频谱测试仪20之间传递控制信号与数据信息，实现对频谱测试仪20的控制，同时从频谱测试仪20获取频谱数据以供进一步分析。测试数据存储在计算机30，方便调用。本系统将频谱测试仪20与计算机30集成在了一起，体积小、携带方便，并且具有较强的环境适应性。电磁兼容快速测试诊断单元采用虚拟仪器开发平台Labview 8. 5进行编写。对系统的硬件进行控制和数据采集，对收集的数据使用特定的算法进行判读和计算处理，得到符合要求的电磁频谱；将被试品的电磁频谱与相应的极限值曲线或快速诊断比对数据库中的信息生成的标准曲线进行比对，判定被试品当前的电磁兼容特性；此外，电磁兼容快速测试诊断单元还可以对测试数据进行有效的管理。在本发明中，计算机30主要采用USB传输线与频谱测试仪20进行控制命令的传递和外部数据的采集。在程序启动后，电磁兼容快速测试诊断单元先向频谱测试仪20发出一个自检指令，收到自检指令后频谱测试仪20返回特定的代码。如果电磁兼容快速测试诊断单元未接收到这个代码，则表明连接不正常，电磁兼容快速测试诊断单元报错，需要进行人工干预。如果电磁兼容快速测试诊断单元接收到回应的代码，则表明频谱测试仪20工作正常，继续进行试验。根据试验要求将特定的参数写入频谱测试仪20，频谱测试仪20处理后反馈数据信息，判断是否需要继续控制频谱测试仪20，如果需要则继续向频谱测试仪20写入控制参数，按上述步骤继续试验，如果不需要，则中止试验。在本发明中，通过计算机交互界面(如图2A所示)控制测试的进行，获取频谱信息。在测试界面下选择测试所用的测量天线或电流探头以及测试所用的射频线缆，设置测试类型。在进行测试时，根据选择的测试设备，对频谱测试仪20获得的数据进行相应的自动修正。测试开始后，录入被试品等测试信息，设置频谱测试仪20工作参数，包括起始终止频率、参考电平、衰减、RBW、扫描时间等，频谱测试仪20开始工作，电磁兼容快速测试诊断单元采集数据并进行修正显示，结果保存至计算机30中。通过测试，可以获得被试品的辐射发射频谱、电缆传导频谱、端口传导频谱以及环境电磁频谱信息。在进行辐射发射测试时，噪底可能比较高。对获取的被试品辐射发射频谱进行消噪处理，从噪底中分离出的辐射发射信号。在进行辐射发射测试时，环境中可能存在一定的干扰信号，对获取的被试品的辐射发射频谱进行滤波处理，将被试品的辐射发射信号从环境信号中提取出来。电磁兼容快速测试诊断单元将获得的被试品的发射频谱与相应的极限值曲线或·快速诊断比对数据库中的信息生成的标准曲线进行比对分析，对被试品的电磁兼容特性进行诊断。在分析诊断界面下首先选择需要进行比对分析的试验数据，并选择诊断方案。当选择与相应的极限值曲线进行比较时，统计发射频谱中幅值大于极限值的频点，判断被试品的电磁兼容特性是否超标。当选择与快速诊断比对数据库中的信息生成的标准曲线进行比较时，统计两组数据中变化量超过设定值的频点，判断被试品的电磁兼容特性是否发生异常。实施例I将硬件设备接收天线11、电流探头12、频谱测试仪20和计算机30连接好。使用接收天线11可以获得被试品的辐射发射频谱。在使用中，系统根据设置自动进行两次测试。第一次，获得被试品断电条件下的辐射发射频谱。如图3A所示，为被试品断电条件下的辐射发射频谱。从图中可以看出，在23MHz左右有一个较大的环境信号。第二次，获得被试品开机条件下的辐射发射频谱。如图3B所示，为某信号发生器在开机条件下的辐射发射频谱。从图中可以看出，频谱既包括信号发生器的工作发射信号，也包括环境信号。系统通过滤波算法，自动生成被试品滤波后的辐射发射频谱。如图3C所示，为滤波后的被试品辐射发射频谱。从图中可以看出，环境信号被滤除。使用电流探头12，可以获得被试品的电缆传导频谱。通过直连方式，可以获得被试品的端口传导频谱。得到被试品的发射频谱后，进而可以与相应的极限值曲线或快速诊断比对数据库中的信息生成的标准曲线进行比较分析，对其电磁兼容特性进行诊断。如图4所示，对获得的某一民用电台的端口传导频谱与相应的极限值曲线(这里选取GJB151A-97中的CE106曲线作为极限值曲线)进行比较，诊断发现，其传导发射未超出极限值标准，电磁发射特性合格。如图5所示，对获得的某一民用电台的辐射发射频谱与快速诊断比对数据库中的信息生成的标准曲线进行比较，诊断发现，其谐波强度变大，电磁发射特性发生了异常。使用接收天线11，可以对电磁环境进行实时的检测，如图6所示，为某一时刻某背景下的环境电磁频谱。
权利要求
1.一种具有量化电磁干扰的电磁兼容快速测试诊断系统，该系统包括的硬件设备有接收天线(11)、电流探头(12)、频谱测试仪(20)和计算机(30);其特征在于所述计算机(30)内采用Labview语言编程得到了电磁兼容快速测试诊断单元；所述电磁兼容快速测试诊断单元包括有频谱系数修正模块(301)、辐射频谱消噪模块(302)、辐射频谱滤波模块(303)、辐射分析诊断模块(304)、环境电磁频谱动态显示模块(305)、电缆传导分析诊断模块(306)、端口传导分析诊断模块(307)； 频谱系数修正模块(301)第一方面采用第一修正关系CFA(a) = FA(a)+Ke(_)+Lf(M频线纟t)对输入的第一辐射发射频谱FA(a)进行修正，得到第一修正辐射发射频谱CFA(a) ；Ke(^ )表示接收天线(11)的天线衰减系数；Lf(Iffisaga)表示接收天线(11)的射频线缆损耗；频谱系数修正模块(301)第二方面采用第二修正关系CFA(b) = FA(b)+Ke(_)+Lf(M频线纟_ )对输入的第二辐射发射频谱FA (b)进行修正，得到第二修正辐射发射频谱CFA (b)； 频谱系数修正模块(301)第三方面采用第三修正关系CFB = FB+Ke( a)+Lf mmm)对输入的环境电磁频谱FB进行修正，得到修正环境电磁频谱CFB ； 频谱系数修正模块(301)第四方面采用第四修正关系CFC = FC+Ke(_)+Lf(s MPt)对输入的电缆传导频谱FC进行修正，得到修正电缆传导频谱CFC ； 频谱系数修正模块(301)第五方面采用第五修正关系CFD = FD+Lf(^pa,t)对输入的端口传导频谱FD进行修正，得到修正端口传导频谱CFD -,Lnmmm表示被试品与频谱测试仪(20)之间连接的端口线缆损耗； 辐射频谱消噪模块(302) —方面采用消噪算法对所述的第一修正辐射发射频谱CFA (a)进行消噪处理，获得第一消噪辐射发射频谱FA2 (a)输出； 辐射频谱消噪模块(302)另一方面采用消噪算法对所述的第二修正辐射发射频谱CFA (b)进行消噪处理，获得第二消噪辐射发射频谱FA2(b)输出； 辐射频谱滤波模块(303)第一方面对所述的第一消噪辐射发射频谱FA2 (a)进行极大值遍历，将幅值大于前后极小值5dB以上的频点默认为电磁信号FA2(a)SA ； 辐射频谱滤波模块(303)第二方面对所述的第二消噪辐射发射频谱FA2(b)进行极大值遍历，将幅值大于前后极小值5dB以上的频点默认为电磁信号FA2(b)SA ； 辐射频谱滤波模块(303)第三方面对FA2 (a) SA与FA2 (b) SA进行同频点信号比对，若存在同频点信号，则将FA2 (b)中的该频点幅值基于前后极小值进行线性插值处理，获得滤波辐射发射频谱FA3输出； 辐射频谱滤波模块(303)第四方面对FA2 (a) SA与FA2 (b) SA进行同频点信号比对，若不存在同频点信号，则将FA2 (b)作为滤波辐射发射频谱FA3输出； 辐射分析诊断模块(304)对所述的滤波辐射发射频谱FA3进行辐射分析诊断，判断被试品的辐射发射特性是否合格或者是否异常，具体步骤为 第304-1步根据GJB 151A - 1997《军用设备设备和分系统电磁发射和敏感度要求》和GJB 152A - 1997《军用设备设备和分系统电磁发射和敏感度测量》中RE102测试项目要求和方法，得到RE102极限值曲线； 第304-2步将所述的滤波辐射发射频谱FA3与RE102极限值曲线进行比对，提取出被试品的辐射发射超标频点；FA3中幅值大于RE102极限值曲线的频点即为超标频点； 第304-3步根据是否存在超标频点判断被试品的辐射发射特性是否合格，若存在超标频点，则被试品的辐射发射特性不满足GJB 151A — 1997《军用设备设备和分系统电磁发射和敏感度要求》中的相关规定，即为不合格；反之，则为合格； 第304-4步将所述的滤波辐射发射频谱FA3与快速诊断比对数据库中的信息形成的标准曲线进行比对，提取出被试品的辐射发射异常频点；FA3中幅值与标准曲线相差2dB以上的频点即为异常频点； 第304-5步根据是否存在异常频点判断被试品的辐射发射特性是否异常，若存在异常频点，即为异常；反之，则为正常。当被试品的辐射发射特性发生异常时，根据差异幅度判定异常程度，若FA3中异常频点幅值与标准曲线相差2dB 4dB，则为轻度异常；若FA3中异常频点幅值与标准曲线相差4dB 8dB，则为中度异常；gFA3中异常频点幅值与标准曲线相差SdB以上，则为重度异常； 环境电磁频谱动态显示模块(305 ) 一方面用于显示修正环境电磁频谱CFB，另一方面 依据EMI测试、分析诊断条件设置、电磁环境检测条件设置的不同而不断刷新、实时地在计算机的显示屏上进行测试结果显示； 电缆传导分析诊断模块(306)对所述的修正电缆传导频谱CFC进行电缆传导分析诊断，判断被试品的电缆传导特性是否异常，具体步骤为 第306-1步将频谱系数修正模块301输出的修正电缆传导频谱CFC与快速诊断比对数据库中的信息形成的标准曲线进行比对，提取出被试品的电缆传导异常频点。CFC中幅值与标准曲线相差2dB以上的频点即为异常频点； 第306-2步根据是否存在异常频点判断被试品的电缆传导特性是否异常，若存在异常频点，即为异常；反之，则为正常。当被试品的电缆传导特性发生异常时，根据差异幅度判定异常程度，若CFC中异常频点幅值与标准曲线相差2dB 4dB，则为轻度异常；若CFC中异常频点幅值与标准曲线相差4dB 8dB，则为中度异常；若CFC中异常频点幅值与标准曲线相差SdB以上，则为重度异常； 端口传导分析诊断模块(307)对所述的修正端口传导频谱CFD进行端口传导分析诊断，判断被试品的端口传导特性是否合格或者是否异常，具体步骤为 第307-1步根据GJB 151A - 1997《军用设备设备和分系统电磁发射和敏感度要求》和GJB 152A - 1997《军用设备设备和分系统电磁发射和敏感度测量》中CE106测试项目要求和方法，得到CE106极限值曲线； 第307-2步将频谱系数修正模块301输出的修正端口传导频谱CFD与CE106极限值曲线进行比对，提取出被试品的端口传导超标频点；CFD中幅值大于CE106极限值曲线的频点即为超标频点； 第307-3步根据是否存在超标频点判断被试品的端口传导特性是否合格，若存在超标频点，则被试品的端口传导特性不满足GJB151A — 1997《军用设备设备和分系统电磁发射和敏感度要求》中的相关规定，即为不合格；反之，则为合格； 第307-4步将频谱系数修正模块301输出的修正端口传导频谱CFD与快速诊断比对数据库中的信息形成的标准曲线进行比对，提取出被试品的端口传导异常频点。CFD中幅值与标准曲线相差2dB以上的频点即为异常频点； 第307-5步根据是否存在异常频点判断被试品的端口传导特性是否异常，若存在异常频点，即为异常；反之，则为正常。当被试品的端口传导特性发生异常时，根据差异幅度判定异常程度，若CFD中异常频点幅值与标准曲线相差2dB 4dB，则为轻度异常；若CFD中异常频点幅值与标准曲线相差4dB 8dB，则为中度异常；若CFD中异常频点幅值与标准曲线相差8dB以上,则为重度异常。
2.根据权利要求I所述的具有量化电磁干扰的电磁兼容快速测试诊断系统，其特征在于消噪算法是对第一修正辐射发射频谱CFA (a)进行极大值遍历，将幅值大于前后极小值5dB以上的频点默认为电磁信号，将其他频点默认为噪底，统计噪底的最大幅值。若噪底的最大幅值小于24(^11￥/111，无需进行消噪处理，辐射发射频谱0 4(&)即为FA2(a)输出；若噪底的最大幅值大于等于24(^11￥/111，先将0 4(&)中筛选出来的电磁信号进行放大处理，信号幅值均增加20dB，然后将整个频谱所有频点的幅值均减小20dB，即可得到消噪后的辐射发射频谱FA2(a)输出。
3.根据权利要求I所述的具有量化电磁干扰的电磁兼容快速测试诊断系统，其特征在于消噪算法是对第二修正辐射发射频谱CFA (b)进行极大值遍历，将幅值大于前后极小值5dB以上的频点默认为电磁信号，将其他频点默认为噪底，统计噪底的最大幅值。若噪底的 最大幅值小于24dB u V/m,无需进行消噪处理，辐射发射频谱CFA (b)即为FA2 (b)输出；若噪底的最大幅值大于等于24Db u Vm，先将CFA (b)中筛选出来的电磁信号进行放大处理，信号幅值均增加20dB，然后将整个频谱所有频点的幅值均减小20dB，即可得到消噪后的辐射发射频谱FA2 (b)输出。
4.根据权利要求I所述的具有量化电磁干扰的电磁兼容快速测试诊断系统，其特征在于硬件设备中的接收天线(11)、电流探头(12)、频谱测试仪(20)和计算机(30)之间的连接关系为；接收天线(11)通过射频线缆连接到频谱测试仪(20)上，电流探头(12)的夹头端夹在被试品的电源线缆上，电流探头(12)的输出端通过探头线缆连接在频谱测试仪(20)上，被试品通过端口线缆连接到频谱测试仪(20)上，频谱测试仪(20)与计算机(30)通过数据线相连。
5.根据权利要求I所述的具有量化电磁干扰的电磁兼容快速测试诊断系统，其特征在于所述频谱测试仪(20)选用测量频率范围为9kHz 43GHz的手持式频谱分析仪。
6.根据权利要求I所述的具有量化电磁干扰的电磁兼容快速测试诊断系统，其特征在于所述接收天线(11)选用全向天线；所述全向天线中包括有SAS-550-1有源拉杆天线，测量频率范围为IOkHz 60MHz ;SAS_542双锥天线，测量频率范围为20MHz 330MHz ；SAS-570双脊喇叭天线，测量频率范围为170MHz 3GHz ;SAS_571双脊喇叭天线，测量频率范围为700MHz 18GHz。
7.根据权利要求I所述的具有量化电磁干扰的电磁兼容快速测试诊断系统，其特征在于所述电流探头(12)的测量频率范围为IOkHz 100MHz。
全文摘要
本发明公开了一种具有量化电磁干扰的电磁兼容快速测试诊断系统，该系统中接收天线安装在频谱测试仪上，电流探头的夹头端夹在被试品之间相互连接的电缆上，电流探头的另一端连接在频谱测试仪上，频谱测试仪与计算机连接；所述计算机中设有电磁兼容快速测试诊断单元。所述电磁兼容快速测试诊断单元用以现场快速检测被试品的电磁发射频谱，并对其电磁发射频谱进行分析诊断，判断其电磁发射特性是否超出极限值标准或者发生异常。本发明系统对解决电磁兼容问题和进行电磁环境监测评估具有重要意义。
文档编号G01R31/00GK102749539SQ20121021796
公开日2012年10月24日 申请日期2012年6月27日 优先权日2012年6月27日
发明者刘亚奇, 张宇, 李圆圆, 杜威, 谢树果, 陈曦 申请人:北京航空航天大学