CN117375736B - 一种电磁兼容敏感度测试用差模注入测试方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电磁兼容敏感度测试技术领域，公开了一种电磁兼容敏感度测试用差模注入测试方法及***，方法至少包括在同一个频率下进行功率扫描，测得多组低辐照场强分量E1，并且据监测功率分量获取多组校准注入电压V1；及通过监测功率分量U1得多个低辐照场强分量E1，将测得的多组校准注入电压V1和低辐照场强分量E1计算得多个K值，并且对获得K值的平均值；以计算等效注入电压V2，并使目标场强E2的等效注入电压为V2；调节信号源功率使注入端口电压为算得的等效注入电压为V2，进行注入测试；测试***基于上述测试方法。本发明测试方法及***使电磁兼容敏感度测试结果、注入电压，更真实的模拟辐射敏感度特性。
Description
技术领域
本发明涉及无线电通信电磁兼容敏感度测试技术领域，特别是涉及一种电磁兼容敏感度测试用差模注入测试方法及***。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供与本发明公开的相关的背景技术，不必然构成在先技术。
随着有意和无意的电磁辐射，高场强辐射敏感度也愈发受到关注，尤其军用战机、舰船和民用汽车、客机等，都需要在研发阶段进行高场强辐射敏感度测试。但目前实验室能模拟的辐射场强会受到多种限制，包括大功率微波源成本高、低频场强低等，对于要求上万伏米高场强更是难以通过模拟实现。
高场强辐射干扰本质是在受试设备内产生干扰电流，从而影响受试设备正常运行。基于上述考虑，可以将大功率辐射敏感度测试转化为电流传导感敏感度测试。目前已有成熟的差模注入测试方法，其原理是采用非对称定向耦合器进行电压注入，由于耦合器主、副路存在180°相位关系，副路信号仅是主路信号在时域取反，其波形特征没有发生变化，因此可以通过副路实现主路信号监测。
针对互联***、天馈***等，考核线缆两段所连接设备的电磁敏感性。在试验测试过程中，使用现有的差膜注入法在测试时，发现按照GJB8848-2016中测试步骤执行，步骤略微繁琐并且不同情况下注入电压差异较大。
现有的差膜注入法存在的技术问题是：当使用差膜注入法时，在测试***响应处于线性区内，通过已知低辐照场强E01获取调节注入电压V01，利用K=E01/V01求得传递函数K，利用K和预定目标辐射场强E02，得到目标场强的调节等效注入电压V02。
在具体的测试过程中，调节比较繁琐：一是现有测试将低辐照场强E01作为已知量，需要不断调节功率放大器功率输出，使接收天线所处场强达到低辐照场强E01，根据监测功率分量并且根据监测功率分量获取调节注入电压V01，从而求得传递函数K，这个调节需要不断测试，缓慢逼近，需要时间比较长。二是，在获取目标场强的调节等效注入电压V02时，也是使用此方法，不断调试功率放大器功率输出，进而获取，调试的时间也较长。并且该测试方法在不同情况下注入电压差异较大，测量精度不是很精确。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种现有差模注入法进行优化，通过幅度扫描提高测试效率，并且利用统计平均消除***随机误差，使测试结果更加精确 ,使注入电压更为准确，更能真实的模拟辐射敏感度特性的一种电磁兼容敏感度测试用差模注入测试方法。
本发明所采用的技术方案是： 一种电磁兼容敏感度测试用差模注入测试方法，至少包括：
在同一个频率下进行功率扫描，测得多组低辐照场强分量E1，并且根据监测功率分量获取多组校准注入电压V1；以及
通过监测功率分量U1、得到多个低辐照场强分量E1，将测得的多组校准注入电压V1和低辐照场强分量E1代入公式（1）计算得到多个K值，并且对获得多个K的平均值；和
将K的平均值代入公式（2）计算得到目标场强E2的等效注入电压V2；
其中：
（1）；
（2）；以及
调节信号源功率，使注入端口电压为上述计算得到的等效注入电压为V2，对受试设备进行注入测试。
在本技术方案中，所述K的平均值计算使用公式（3）计算
（3）
其中：N为测试功率扫描测试数量，Ei和Vi分别为低辐照场强分量和校准注入电压的第i次单次测试数值。
在本技术方案中， 所述差模注入测试方法的受试设备被放置于电波暗室内的测试***进行，并且保证所述测试***处于线性响应区。
在本技术方案中，在进行同一个频率下进行功率扫描时，通过频谱仪获取不同低辐照场强分量E1的监测功率分量U1，保持所述信号源在某个固定频率下，信号源不断调节所述信号源输出功率，以便测试以及记录多组低辐照场强分量E1和监测功率分量U1。
在本技术方案中，在注入电压测试时，将所述功率放大器输出端接入所述非对称定向耦合器的注入端口，并且调节所述信号源注入功率值，使频谱仪的监测功率等于监测功率分量U1，记录校准注入电压V1，通过多组监测功率分量U1得到多组校准注入电压V1，得到。
在本技术方案中，当确定所述目标场强E2的等效注入电压为时，调节所述信号源功率，使注入端口电压为等效注入电压V2，再对所述受试设备进行注入电压测试。
一种电磁兼容敏感度测试用差模注入测试***，使用上述差模注入测试方法进行，所述差模注入测试***包括：
发射端，所述发射端包括依次连接的信号源、功率放大器和发射天线，所述信号源用于提供低功率信号，所述功率放大器将低功率信号进行放大且通过所述发射天线进行辐射；以及接收端，所述接收端包括依次连接的接收天线、衰减器和功率计，所述接收天线位于受试设备所在区域，而且所述接收天线接收到功率并且通过衰减器接入到功率计；所述受试设备还连接频谱仪和负载一和/或负载二和/或负载三；所述受试设备之间具有传导连接，并且在传导连接处可接入非对称定向耦合器，所述非对称定向耦合器用于实现电流注入和监控注入电压，所述频谱仪用于计量注入电压。
在本技术方案中，所述发射天线使用场强探头代替。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1. 将功率放大器发射功率作为已知量，避免了功率放大器输出值不断调节的过程，提高了测试效率，在测试中得到低辐照场强分量E1得到监测功率分量U1，在注入测试环节得到校准注入电压V1。
2. 对K进行多次结果的均值化处理，解决了K值在每次测试过程中数值是变化的导致的不精准性以及降低了***随机性产生的误差。因为K值波动一方面是监测功率分量U1和校准注入电压V1在测量的过程中存在一定的容忍度，很难做到精准测试，另一方面是***随机误差造成的，难以直接避免。
3. 利用低辐照场强分量E1及其校准注入电压V1，求得传递函数K= E1/V1，其次利用目标场强E2和传递函数K，获得等效注入电压V2=E2*V1/E1，需要明确的是，K是频率的函数，即频率相同K值不变，从而提高整体检测效率。
综上所述，本发明的电磁兼容敏感度测试用差模注入测试方法，通过幅度扫描提高测试效率，利用统计平均消除***随机误差，使测试结果更加精确，从而提高了电磁兼容敏感度测试的效率和质量。
附图说明
图1为差模注入测试方法流程图；
图2为本发明一实施例的低辐照场强分量E1测试和监测功率分量U1测试时差模注入测试***连接结构示意图；
图3为本发明一实施例的校准注入电压V1测试时差模注入测试***的连接结构示意图。
其中：1-信号源，2-功率放大器，3-发射天线，4-接收天线，5-衰减器，6-功率计，7-受试设备，8-负载一，9-频谱仪，10-负载二，11-负载三，12-非对称定向耦合器。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组合或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。另外，本发明实施例的描述过程中，所有图中的“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等器件位置关系，均以图2为标准。
按照现有的电磁兼容敏感度测试用差模注入测试方法，在测试***响应处于线性区内，通过已知低辐照场强E01获取调节注入电压V01，根据公式K=E01/V01求得传递函数K，由K和预定目标辐射场强E02，得到目标场强的调节等效注入电压V02，V02=E02/K=E02*V01/E01。K是频率的函数，相同频率K值应相同。现有测试将低辐照场强E01作为已知量，需要不断调节功率放大器功率输出，使接收天线所处场强达到低辐照场强E01，同时获取监测功率U01，根据监测功率U01获取调节注入电压V01，从而求得传递函数K，再根据低辐照场强分量E1调节功率放大器输出是一个相当耗时的流程，测试时间整体较长。
为了解决上述问题，如图1所示，提供了一种电磁兼容敏感度测试用差模注入测试方法，至少包括如下步骤：
S1.在同一个频率下进行功率扫描，测得多组低辐照场强分量E1，并且根据监测功率分量获取多组校准注入电压V1；
以及S2通过监测功率分量U1得到多个低辐照场强分量E1，将测得的多组校准注入电压V1和低辐照场强分量E1代入公式（1）计算得到多个K值，并且进行S3对获得多个K的平均值；
和S4将代入公式（2）计算得到目标场强E2的等效注入电压V2；
其中：
（1）；
（2）；
以及S5.调节信号源功率，使注入端口电压为上述计算得到的等效注入电压V2，对受试设备进行注入测试。
在至少一些实施例中，所述K的平均值计算使用公式（3）计算
（3）
其中：N为测试功率扫描测试数量，Ei和Vi分别为低辐照场强分量和校准注入电压的第i次单次测试数值。
本发明的差模注入测试方法把功率放大器输出作为已知，在差模注入测试***连接结构示意图如图2所示时，在相同频率下进行功率扫描，测得多组低辐照场强分量E1和监测功率分量U1，在差模注入测试***的连接结构示意图如图3时，根据监测功率分量U1得到多个校准注入电压V1，避免了功率放大器输出值不断调节的过程，提高测试效率，再在差模注入测试***连接结构示意图如图2的所示时，测试得到低辐照场强分量E1和监测功率分量U1，在注入测试环节得到校准注入电压V1。功率扫描提高测试效率，通过多组校准注入电压V1和低辐照场强分量E1，也就是说在一个频率可以得到多个K值，对多个K值统计平均，消除测试误差，通过最终的均值 可以得到更为准确的注入电压。
在至少一些实施例中， 所述差模注入测试方法的受试设备7被放置于电波暗室内的测试***进行，并且保证所述测试***处于线性响应区，以提高其测试的有效性以及精准性。
在至少一些实施例中，在进行同一个频率下进行功率扫描时，通过频谱仪9获取不同低辐照场强分量E1的监测功率分量U1，保持所述信号源1在某个固定频率下，信号源1不断调节所述信号源1输出功率，以便测试以及记录多组场强低辐照场强分量E1和监测功率分量U1。
在至少一些实施例中，如图3所示，在注入电压测试时，将所述功率放大器2输出端接入所述非对称定向耦合器12的注入端口，并且调节所述信号源1注入功率值，使频谱仪9的监测功率等于监测功率分量U1，记录校准注入电压V1，通过多组监测功率分量U1得到多组校准注入电压V1，进而计算得到K的平均值。
在至少一些实施例中，当确定所述目标场强E2的等效注入电压为时，调节所述信号源1功率，使注入端口电压为等效注入电压V2，再对所述受试设备7进行注入电压测试，从而实现对受试设备的电磁兼容性能的精准测试。
在至少一些实施例中，如图2和图3所示，一种电磁兼容敏感度测试用差模注入测试***，所述差模注入测试***包括：
左侧位置所示的发射端，所述发射端包括依次连接的信号源1、功率放大器2和发射天线3，所述信号源1用于提供低功率信号，在具体测试时其用于设定测试频率和小功率信号，所述功率放大器2将低功率信号进行放大且通过所述发射天线3进行辐射；
以及右侧位置所示的接收端，所述接收端包括依次连接的接收天线4、衰减器5和功率计6，所述接收天线4位于受试设备7所在区域，而且所述接收天线4接收到功率并且通过衰减器5接入到功率计6；所述受试设备7还连接频谱仪9和负载一8和/或负载二10和/或负载三11，在具体实施过程中负载一8、负载二10、负载三11与受试设备7的连接可以根据需要按需连接，而无需全部连接；所述受试设备7之间具有传导连接，并且在传导连接处可接入非对称定向耦合器12，所述非对称定向耦合器12用于实现电流注入和监控注入电压，所述频谱仪9用于计量注入电压。使用该差模注入测试***配合上述差模注入测试方法，能够高效快捷地对电磁兼容敏感度进行测试，并且使测试结果更加精确，从而提高了电磁兼容敏感度测试的效率和质量。
在至少一些实施例中，所述接收天线4使用场强探头代替其来实现测试场强值，以起到较好的测试作用。
下面就一个具体的测试方法进行说明，本示例通过电脑端软件实现全自动测试，测试中选取若干频率和功率，功率值选择-15dBm、-20dBm，实际上可以测试更多功率优化K值精度。
需进行测试内容如下：测试频率2.2GHz、2.4GHz、2.6GHz、2.8GHz、3.0GHz、3.2GHz；信号源功率-15dBm、-20dBm。
1) 根据图2差模注入测试***的连接结构示意图，设置频率2.2GHz，信号源功率依次切换-15dBm和-20dBm，测试两次低辐照场强分量E1和监测功率分量U1。
2) 按照步骤1）依次完成其他频率的低辐照场强分量E1和监测功率分量U1测试，测试数据见表1和表2；
3）根据表1和表2所示频率和监测功率分量U1，按照图3设备连接示意进行注入测试，调节信号源输出功率，使频谱仪监测功率达到监测功率分量U1，记录此时注入端口电压即为校准注入电压V1，完成不同频率和信号源功率测试，补全表1和表2。
4）利用K=E1/V1计算所有频点传递函数K值，如表3所示；
5）对不同频率、不同功率下K值进行处理，如表4所示，通过表4可以看到，在相同频率下K值存在一定测试误差，2.8GHz时两次误差达到-6.78%，其误差主要源于小信号的监测功率分量U1及***随机误差。
6） 根据下式求得K的平均值，N为测试功率数量，Ei和Vi为单次测试数值。
通过多次测试求得K的平均值，根据目标场强E2，可以计算得到等效注入电压 ，通过图3进行电压注入测试。
表1 信号源输出-15dBm
表2 信号源输出-20dBm
表3 数据处理分析
表4 K值处理
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此，对于低辐照场强分量E1本发明采用天线获取，也可以通过场强探头测试场强值。测试示例选择两个功率值，可以选择更多功率值提高K值精度。
综上所述，本发明的测试分为两步骤执行，首先利用低辐照场强分量E1及其校准注入电压V1，求得传递函数K= E1/V1，其次利用目标场强E2和传递函数K，获得目标场强E2的等效注入电压V2=E2*V1/E1，需要明确的是，K是频率的函数，即频率相同K值不变。
从本发明的具体实施示例来看，选择6个频点，信号源功率样本分别为-15dBm和-20dBm，在上述情况下进行K值测试。首先通过功率扫描提高了测试效率，当选择两个功率样本时，根据实测可以节省至少30%时间，而功率样本数越多，越能体现本发明方法的高效性；其次提高了测试精度，以2.8GHz测试K值为例，两次测试结果偏差6.78%，通过平均可以提高测试精度3.89%，适当增加功率样本数可以进一步优化测试精度。
本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1. 一种电磁兼容敏感度测试用差模注入测试方法，其特征在于，所述测试方法至少包括：
在同一个频率下进行功率扫描，测得多组低辐照场强分量E1，并且根据监测功率分量获取多组校准注入电压V1；以及
通过监测功率分量U1得到多个低辐照场强分量E1，将测得的多组校准注入电压V1和低辐照场强分量E1代入公式（1）计算得到多个K值，并且对获得多个K值取平均得到K的平均值；和
将代入公式（2）计算得到目标场强E2的等效注入电压V2；
其中：
（1）；
（2）；以及
调节信号源功率，使注入端口电压为上述计算得到的等效注入电压为V2，对受试设备进行注入测试;
K的平均值计算使用公式（3）计算
（3）
其中：N为测试功率扫描测试数量，Ei和Vi分别为低辐照场强分量和校准注入电压的第i次单次测试数值。
2.根据权利要求1所述的一种电磁兼容敏感度测试用差模注入测试方法，其特征在于，所述差模注入测试方法的受试设备（7）被放置于电波暗室内的测试***进行，并且保证所述测试***处于线性响应区。
3.根据权利要求2所述的一种电磁兼容敏感度测试用差模注入测试方法，其特征在于：
在同一个频率下进行功率扫描时，通过频谱仪(9)获取不同低辐照场强分量E1的监测功率分量U1，保持信号源（1）在某个固定频率下，信号源（1）不断调节信号源（1）输出功率，用于测试以及记录多组低辐照场强分量E1和监测功率分量U1。
4.根据权利要求3所述的一种电磁兼容敏感度测试用差模注入测试方法，其特征在于，在注入电压测试时，将测试用的功率放大器（2）输出端接入非对称定向耦合器（12）的注入端口，并且调节信号源（1）注入功率值，使频谱仪（9）的监测功率等于监测功率分量U1，记录校准注入电压V1。
5.根据权利要求4所述的一种电磁兼容敏感度测试用差模注入测试方法，
当确定所述目标场强E2的等效注入电压为时，先调节所述信号源（1）功率，使注入端口电压为等效注入电压V2，再对所述受试设备（7）进行注入电压测试。
6. 一种电磁兼容敏感度测试用差模注入测试***，其特征在于，使用权利要求1-5任意一项所述的差模注入测试方法进行测试，所述差模注入测试***包括：
发射端，所述发射端包括依次连接的信号源（1）、功率放大器（2）和发射天线（3），所述信号源（1）用于提供低功率信号，所述功率放大器（2）将低功率信号进行放大且通过所述发射天线（3）进行辐射；以及
接收端，所述接收端包括依次连接的接收天线（4）、衰减器（5）和功率计（6），所述接收天线（4）位于受试设备（7）所在区域，而且所述接收天线（4）接收到功率并且通过衰减器（5）接入到功率计（6）；所述受试设备（7）还连接频谱仪（9）和负载一（8）和/或负载二（10）和/或负载三（11）；所述受试设备（7）之间具有传导连接，并且在传导连接处可接入非对称定向耦合器（12），所述非对称定向耦合器（12）用于实现电流注入和监控注入电压，所述频谱仪（9）用于计量注入电压。
7.根据权利要求6所述的一种电磁兼容敏感度测试用差模注入测试***，其特征在于，所述发射天线（3）使用场强探头代替。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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