CN101344558A - 一种辐射发射测试的数据修正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种辐射发射测试的数据修正方法，在每个设备的修正数据的上频率边界右侧和下频率边界左侧各添加一频点，合成所有设备的修正数据的频率值得到离散频率列表，按照频率列表对各个设备的修正数据做线性离散，将离散后的修正系数相同频率值相加得到修正系数结果。本方法修正数据点少，而且频率边界点处对周围频点的幅度值产生影响很小，提高了电磁兼容性测试修正数据的计算速度和正确性，能够更加便利地发现设备的故障，具有很高的经济价值。
Description
技术领域
本发明涉及电磁感应领域，具体涉及一种修正数据处理方法。
背景技术
按照GJB151A-97《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求》的规定，电磁兼容测试分为电磁干扰(EMI)测试和电磁敏感(EMS)测试两大部分，其中电磁干扰测试又分为传导发射试验和辐射发射试验两部分。其中传导发射试验考察在交、直流电源线上存在的、由被测设备产生的干扰信号，而辐射发射试验考察被测设备经空间发射的信号。在电磁干扰测试的辐射发射试验过程中，测量10kHz到18GHz频段来自被测件及电源线和互连线的电场信号强度。
一般地，辐射发射试验的测试具有以下步骤：
第一步，按照GJB152A-97《军用设备和分系统电磁发射和敏感度测量》的规定，按如图1的方式连接好测试设备；被测设备与测量天线在屏蔽室中连接，测量天线通过电缆与测量接收机连接，测量接收机接收到测试信号后通过GPIB(通用接口总线)传输到计算机中进行处理。
第二步，计算机将所有设备的修正数据在相同频率上进行各幅度值求和，即得到修正数据。
第三步，将计算得到的修正系数写入测量接收机的修正系数模块。
第四步，使用测量接收机测量被测设备的辐射发射信号量。
第五步，通过送入的修正系数，测量接收机对测得的辐射发射信号进行自动修正，并得到扫描曲线。
第六步，计算机判断被测设备的辐射发射信号量是否符合电磁兼容性标准的要求。
测量接收机接收得到的信号包含了系统中的所有线缆和天线的修正数据。因此，修正系数的计算结果必须准确。修正数据的格式为：频率(单位为Hz)和幅度(单位为dB)，为一频率、幅度列表。
目前计算修正数据的比较常见的有两种做法：
方法一：首先按照GJB152A-97规定的频率扫描方式得到频率扫描表(大约六万多个频点)；接着采用线性插值的方式，将测试设备的修正数据(频率、幅度列表)离散到频率表所对应的频率上；然后将各个设备修正数据的相同频率上的幅度值相加；最后得到的各个频率及其上的幅度值构成的列表即为修正数据列表。
由于这样的方法需要计算六万个频点，因此在修正数据计算，存储还是调用方面效率和速度都会降低。
方法二：首先所有设备修正数据中的频率组合形成频率列表，并将测试设备的修正数据离散到此频率列表上；然后将各个设备修正数据相同频率上的幅度值相加得到修正系数在各个频率点上的幅度值。下面由一个例子来说明方法二：
设有设备1的工作频率范围为300MHz～600MHz，且修正数据只给出了300MHz，400MHz，500MHz，600MHz上的点，都为20dB。
而设备2的工作频率范围为200MHz～500MHz，且修正数据只给出了200MHz，300MHz，400MHz，500MHz上的点，都为10dB。
按照此方法得到的修正数据为频率200MHz上的幅度值为10dB，300MHz，400MHz，500MHz上的幅度值为30dB，600MHz上的幅度值为20dB。测量接收机得到这个修正数据列表后会根据线性插值原理将数据理解成如图2所示的连续情况。
在200MHz～300MHz的频率范围中，设备中仅有设备2工作，因此此时的修正数据应该是设备2的修正数据10dB，而不是图中的连续后的结果。这样产生的后果是造成采集得到的数据在200MHz～300MHz的频率范围内比实际值要高，高出的值从200MHz的0dB增加到了300MHz的20dB和从500MHz的10dB减少到了600MHz的0dB，如图3所示，影响了测试结果的准确性。
发明内容
本发明提供了一种辐射发射测试的数据修正方法，在每个设备的修正数据的上频率边界右侧和下频率边界左侧各添加一频点，合成所有设备的修正数据的频率值得到离散频率列表，按照频率列表对各个设备的修正数据做线性离散，将离散后的修正系数相同频率值相加得到修正系数结果。本方法修正数据点少，而且频率边界点处对周围频点的幅度值产生影响很小，提高了电磁兼容性测试修正数据的计算速度和正确性，能够更加便利地发现设备的故障，具有很高的经济价值。
一种辐射发射测试的数据修正方法，包括如下步骤：
步骤1：用户输入每个设备的工作频率范围，在数据库中得到每个设备在它的工作频率范围内的修正数据，并将修正数据输出至修正数据列表当中；
步骤2：将得到的修正数据列表进行边界修正，调整边界后输出并覆盖原修正数据列表；
步骤3：将更新后的修正数据列表中的频率添加到频率列表中，并输出频率列表；
步骤4：按照线性插值原理，将每个设备的修正数据作为该设备的被插函数，并将输入的频率列表作为插入点，计算各插入点在被插函数上的取值，使每个频率及其幅度构成该设备的新修正数据，并将新修正数据覆盖原修正数据列表；
步骤5：将修正数据列表中的各修正数据在相同频率上进行各幅度值求和，即得到最终的修正数据。
所述修正数据列表，是一个包含二维存储结构地址的数组，每一个二维表包含着该设备的修正数据。其中，修正数据是一个包含频率和幅度信息的列表。
所述步骤2中，得到当前设备修正数据的情况下，根据修正数据的最低频率和最高频率以及最高频率对应的幅度值，将频率为最低频率的0.9999倍、幅度为0的频点和频率为最高频率的0.9999倍、幅度为最高频率对应的幅度值的频点添加至当前设备的修正数据中，并将最高频率的幅度值设置为0；读取下一设备的修正数据，直至所有设备的修正数据处理完毕，最终输出修正数据列表。
本发明一种辐射发射测试的数据修正方法的优点在于：
本发明在频率列表计算模块中分别加入了各设备的频率为最低频率和最高频率的0.9999倍的两个频点，相当于对修正数据在边界位置上进行了局部加密处理，这样每个设备仅多了两个离散频点，不但对最后得到的离散频率点影响不大，计算的效率高，而且边界的影响仅仅作用于边界处理部分，对整个频率范围的影响可以忽略不计，提高了计算的精度。
附图说明
图1为进行辐射发射测试的设备连接示意图；
图2为按照相同频率对应幅度相加的方法得到的修正数据图；
图3为按照相同频率对应幅度相加的方法得到的修正数据的差值图；
图4为本发明一种辐射发射测试的数据修正方法的流程图；
图5为本发明一种辐射发射测试的数据修正方法的修正数据列表结构图；
图6为本发明一种辐射发射测试的数据修正方法得到的修正数据图；
图7为本发明一种辐射发射测试的数据修正方法与按照相同频率对应幅度相加方法的修正数据对比图；
图8为本发明一种辐射发射测试的数据修正方法与按照相同频率对应幅度相加方法的在20MHz～40MHz之间修正数据对比图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。
本发明一种辐射发射测试的数据修正方法，适用于电磁辐射发射自动测试中对修正数据快速准确的计算，该方法基于数据插值技术，并在边界上进行了改进，消除了由于设备切换时，修正数据不连续而带来的测量误差。
电磁辐射发射测试装置检测设备的电磁发射，按照图1所示，被测设备与测量天线在屏蔽室中连接，测量天线通过电缆与测量接收机连接，通过测量天线和测量接收机测量得到设备的电磁发射频谱，测量接收机接收到测试信号后通过GPIB(通用接口总线)传输到计算机中进行处理，将测得的频谱和电磁兼容标准进行比较，看是否满足电磁兼容要求。
本实施例中，测量接收机为R&S公司的ESIB-40接收机，天线为ARA-9511型号的单极振子天线和BCA-9522型号的双锥天线构成，由用户指定试验过程中使用设备的工作频率范围(起始频率和终止频率)，如表1所示；
表1设备的工作频率范围
| 设备 | 单极振子天线 | 双锥天线 |
| 起始频率 | 10kHz | 30MHz |
| 终止频率 | 30MHz | 200MHz |
本发明一种辐射发射测试的数据修正方法，如图4所示，包括如下步骤：
步骤一：输入如表1所示的每个设备的工作频率范围，在数据库中得到每个设备在它的工作频率范围内的修正数据，得到的单极振子天线的修正数据如表2所示，双锥天线的修正数据如表3所示；并将修正数据输出至修正数据列表当中；
表2单极振子天线修正数据
| 频率(KHz) | 幅度(dB) | 频率(KHz) | 幅度(dB) | 频率(KHz) | 幅度(dB) | 频率(MHz) | 幅度(dB) |
| 10 | 19.6 | 90 | 19.3 | 800 | 19.2 | 7 | 19.2 |
| 20 | 19.4 | 100 | 19.3 | 900 | 19.2 | 8 | 19.2 |
| 30 | 19.2 | 200 | 19.1 | 1000 | 19.2 | 9 | 19.3 |
| 40 | 19.2 | 300 | 19.1 | 2000 | 19.2 | 10 | 19.3 |
| 50 | 19.3 | 400 | 19.1 | 3000 | 19.2 | 15 | 19.4 |
| 60 | 19.5 | 500 | 19.2 | 4000 | 19.2 | 20 | 19.7 |
| 70 | 19.3 | 600 | 19.1 | 5000 | 19.2 | 25 | 20.3 |
| 80 | 19.1 | 700 | 19.1 | 6000 | 19.2 | 30 | 21 |
表3双锥天线修正数据
| 频率(MHz) | 幅度(dB) | 频率(MHz) | 幅度(dB) | 频率(MHz) | 幅度(dB) | 频率(MHz) | 幅度(dB) |
| 30 | 13.5 | 80 | 7.7 | 130 | 11.8 | 180 | 15.9 |
| 40 | 15.3 | 90 | 9.1 | 140 | 13 | 190 | 17.6 |
| 50 | 13.4 | 100 | 9.6 | 150 | 12.9 | 200 | 18.7 |
| 60 | 10.8 | 110 | 10.7 | 160 | 13.2 | ||
| 70 | 8.6 | 120 | 11.6 | 170 | 14.1 |
所述修正数据列表，是一个包含二维存储结构地址的数组，每一个二维表包含着该设备的修正数据。其中，修正数据是一个包含频率和幅度信息的列表。如图5所示，修正数据列表中包含有单极振子天线的修正数据和双锥天线的修正数据。其中修正数据由频率和幅度的列表构成。
步骤二：得到当前设备单极振子天线，得到最小频率和最大频率分别为10kHz和30MHz，以及最低频率10kHz上的幅度值为19.6dB和最高频率30MHz上的幅度值21dB。将频率为9999Hz(10KHz×0.9999)，幅度为0dB和频率为29997KHz(30MHz×0.9999)，幅度为30MHz上的幅度值21dB添加到单极振子天线修正数据中。之后将30MHz上的幅度值21dB设置为0dB。于是得到的边界处理后的单极振子天线修正数据如表4所示：
表4边界处理后的单极振子天线修正数据
| 频率(KHz) | 幅度(dB) | 频率(KHz) | 幅度(dB) | 频率(KHz) | 幅度(dB) | 频率(MHz) | 幅度(dB) |
| 9.999 | 0 | 90 | 19.3 | 900 | 19.2 | 9 | 19.3 |
| 10 | 19.6 | 100 | 19.3 | 1000 | 19.2 | 10 | 19.3 |
| 20 | 19.4 | 200 | 19.1 | 2000 | 19.2 | 15 | 19.4 |
| 30 | 19.2 | 300 | 19.1 | 3000 | 19.2 | 20 | 19.7 |
| 40 | 19.2 | 400 | 19.1 | 4000 | 19.2 | 25 | 20.3 |
| 50 | 19.3 | 500 | 19.2 | 5000 | 19.2 | 29.997 | 21 |
| 60 | 19.5 | 600 | 19.1 | 6000 | 19.2 | 30 | 0 |
| 70 | 19.3 | 700 | 19.1 | 7000 | 19.2 | ||
| 80 | 19.1 | 800 | 19.2 | 8000 | 19.2 |
可见修正数据在两端在很小的频率范围内幅度降低到0，而工作频段以外的幅度为0，因此对工作频段范围以外的数据不会造成任何影响。
读取下一设备双锥天线的修正数据，同理得到的边界处理后的双锥天线修正数据如表5所示。
表5边界处理后的双锥天线修正数据
| 频率(MHz) | 幅度(dB) | 频率(Hz) | 幅度(dB) | 频率(Hz) | 幅度(dB) | 频率(MHz) | 幅度(dB) |
| 29.997 | 0 | 70 | 8.6 | 120 | 11.6 | 170 | 14.1 |
| 30 | 13.5 | 80 | 7.7 | 130 | 11.8 | 180 | 15.9 |
| 40 | 15.3 | 90 | 9.1 | 140 | 13 | 190 | 17.6 |
| 50 | 13.4 | 100 | 9.6 | 150 | 12.9 | 199.98 | 18.7 |
| 60 | 10.8 | 110 | 10.7 | 160 | 13.2 | 200 | 0 |
此时已经读完所有设备，步骤二结束。
步骤三：将调整好的设备边界修正数据中的频率添加到频率列表中，表6为由单极振子天线修正数据构成的频率表，表示了从表4得到频率列表结果，通过将步骤二产生的表4和表5的所有频率添加到数组中，并输出频率列表；
表6由单极振子天线修正数据构成的频率列表
表7为由双锥天线修正数据构成的频率列表，表示从表5得到的频率列表。
表7由双锥天线修正数据构成的频率列表
而表8就是由单极振子天线和双锥天线修正数据共同构成的频率列表，构成频率列表。
表8频率列表
步骤四：按照线性插值原理，由表4产生将单极振子天线的修正数据作为该设备的被插函数，得到表8的所有频率上的幅度值，并将输入的频率列表作为插入点，计算各插入点在被插函数上的取值，产生的插值后的修正数据如表9所示，使每个频率及其幅度构成该设备的新修正数据。
表9插值后的单极振子天线修正数据
| 频率(KHz) | 幅度(dB) | 频率(KHz) | 幅度(dB) | 频率(KHz) | 幅度(dB) | 频率(KHz) | 幅度(dB) |
| 9.999 | 0 | 400 | 19.1 | 8000 | 19.2 | 90000 | 0 |
| 10 | 19.6 | 500 | 19.2 | 9000 | 19.3 | 100000 | 0 |
| 20 | 19.4 | 600 | 19.1 | 10000 | 19.3 | 110000 | 0 |
| 30 | 19.2 | 700 | 19.1 | 15000 | 19.4 | 120000 | 0 |
| 40 | 19.2 | 800 | 19.2 | 20000 | 19.7 | 130000 | 0 |
| 50 | 19.3 | 900 | 19.2 | 25000 | 20.3 | 140000 | 0 |
| 60 | 19.5 | 1000 | 19.2 | 29997 | 21 | 150000 | 0 |
| 70 | 19.3 | 2000 | 19.2 | 30000 | 0 | 160000 | 0 |
| 80 | 19.1 | 3000 | 19.2 | 40000 | 0 | 170000 | 0 |
| 90 | 19.3 | 4000 | 19.2 | 50000 | 0 | 180000 | 0 |
| 100 | 19.3 | 5000 | 19.2 | 60000 | 0 | 190000 | 0 |
| 200 | 19.1 | 6000 | 19.2 | 70000 | 0 | 199980 | 0 |
| 300 | 19.1 | 7000 | 19.2 | 80000 | 0 | 200000 | 0 |
取出下一个设备双锥天线的修正数据，同理，由表5产生线性被插函数，得到表8的所有频率上的幅度值，并输出该设备插值后的修正数据，如表10所示。
表10插值后的双锥天线修正数据
| 频率(KHz) | 幅度(dB) | 频率(KHz) | 幅度(dB) | 频率(KHz) | 幅度(dB) | 频率(KHz) | 幅度(dB) |
| 9.999 | 0 | 400 | 0 | 8000 | 0 | 90000 | 9.1 |
| 10 | 0 | 500 | 0 | 9000 | 0 | 100000 | 9.6 |
| 20 | 0 | 600 | 0 | 10000 | 0 | 110000 | 10.7 |
| 30 | 0 | 700 | 0 | 15000 | 0 | 120000 | 11.6 |
| 40 | 0 | 800 | 0 | 20000 | 0 | 130000 | 11.8 |
| 50 | 0 | 900 | 0 | 25000 | 0 | 140000 | 13 |
| 60 | 0 | 1000 | 0 | 29997 | 0 | 150000 | 12.9 |
| 70 | 0 | 2000 | 0 | 30000 | 13.5 | 160000 | 13.2 |
| 80 | 0 | 3000 | 0 | 40000 | 15.3 | 170000 | 14.1 |
| 90 | 0 | 4000 | 0 | 50000 | 13.4 | 180000 | 15.9 |
| 100 | 0 | 5000 | 0 | 60000 | 10.8 | 190000 | 17.6 |
| 200 | 0 | 6000 | 0 | 70000 | 8.6 | 199980 | 18.7 |
| 300 | 0 | 7000 | 0 | 80000 | 7.7 | 200000 | 0 |
取完所有设备的修正数据，并结束步骤四。
步骤五：将修正数据列表的各设备修正数据在相同频率上进行各幅度值求和，即将表9和表10的数据按照相同频率的各修正数据幅度值相加，即得到最终的修正数据，如表11所示。
表11相同频率相加后的修正数据
| 频率(KHz) | 幅度(dB) | 频率(KHz) | 幅度(dB) | 频率(KHz) | 幅度(dB) | 频率(KHz) | 幅度(dB) |
| 9.999 | 0 | 400 | 19.1 | 8000 | 19.2 | 90000 | 9.1 |
| 10 | 19.6 | 500 | 19.2 | 9000 | 19.3 | 100000 | 9.6 |
| 20 | 19.4 | 600 | 19.1 | 10000 | 19.3 | 110000 | 10.7 |
| 30 | 19.2 | 700 | 19.1 | 15000 | 19.4 | 120000 | 11.6 |
| 40 | 19.2 | 800 | 19.2 | 20000 | 19.7 | 130000 | 11.8 |
| 50 | 19.3 | 900 | 19.2 | 25000 | 20.3 | 140000 | 13 |
| 60 | 19.5 | 1000 | 19.2 | 29997 | 21 | 150000 | 12.9 |
| 70 | 19.3 | 2000 | 19.2 | 30000 | 13.5 | 160000 | 13.2 |
| 80 | 19.1 | 3000 | 19.2 | 40000 | 15.3 | 170000 | 14.1 |
| 90 | 19.3 | 4000 | 19.2 | 50000 | 13.4 | 180000 | 15.9 |
| 100 | 19.3 | 5000 | 19.2 | 60000 | 10.8 | 190000 | 17.6 |
| 200 | 19.1 | 6000 | 19.2 | 70000 | 8.6 | 199980 | 18.7 |
| 300 | 19.1 | 7000 | 19.2 | 80000 | 7.7 | 200000 | 0 |
得到的曲线图如图6所示。此数据即为本方法得到的修正数据，该曲线从0Hz到999Hz的幅度值为零，从999Hz到10kHz增加到了19.1dB。从10kHz到29.997MHz变化平稳，从29.997MHz到30MHz突然下降，30MHz之后平稳进行变化。
按照相同频率对应幅度相加的方法得到的修正数据如表12所示，
表12用相同频率对应幅度相加的方法得到的修正数据
| 频率(MHz) | 幅度(dB) | 频率(MHz) | 幅度(dB) | 频率(MHz) | 幅度(dB) | 频率(MHz) | 幅度(dB) |
| 0.4 | 19.1 | 8 | 19.2 | 90 | 9.1 | ||
| 0.01 | 19.6 | 0.5 | 19.2 | 9 | 19.3 | 100 | 9.6 |
| 0.02 | 19.4 | 0.6 | 19.1 | 10 | 19.3 | 110 | 10.7 |
| 0.03 | 19.2 | 0.7 | 19.1 | 15 | 19.4 | 120 | 11.6 |
| 0.04 | 19.2 | 0.8 | 19.2 | 20 | 19.7 | 130 | 11.8 |
| 0.05 | 19.3 | 0.9 | 19.2 | 25 | 20.3 | 140 | 13 |
| 0.06 | 19.5 | 1 | 19.2 | 150 | 12.9 | ||
| 0.07 | 19.3 | 2 | 19.2 | 30 | 13.5 | 160 | 13.2 |
| 0.08 | 19.1 | 3 | 19.2 | 40 | 15.3 | 170 | 14.1 |
| 0.09 | 19.3 | 4 | 19.2 | 50 | 13.4 | 180 | 15.9 |
| 0.1 | 19.3 | 5 | 19.2 | 60 | 10.8 | 190 | 17.6 |
| 0.2 | 19.1 | 6 | 19.2 | 70 | 8.6 | 200 | 18.7 |
| 0.3 | 19.1 | 7 | 19.2 | 80 | 7.7 |
而与按照相同频率对应幅度相加方法结果比较如图7和图8所示，可以看到，通过相同频率对应幅度相加的方法得到的修正数据在25MHz～30MHz之间的修正数据比用本发明方法的要低，在相同频率对应幅度相加的方法中，从单极振子天线到双锥天线的线性过滤区域达25MHz～30MHz，而这样大的一个过滤区相对于整个10kHz～200MHz来说不可以忽略，因此该方法的计算精度降低。
而采用本发明的边界处理方法后，从单极振子天线到双锥天线的线性过滤区域只有29997000Hz～30MHz区间，而这样小的一个过滤区相对于整个10kHz～200MHz来说可以忽略不计，因此大大提高了本方法的计算精度。
Claims (3)
1、一种辐射发射测试的数据修正方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：用户输入每个设备的工作频率范围，在数据库中得到每个设备在它的工作频率范围内的修正数据，并将修正数据输出至修正数据列表当中；
步骤二：将得到的修正数据列表进行边界修正，调整边界后输出并覆盖原修正数据列表；
步骤三：将更新后的修正数据列表中的频率添加到频率列表中，并输出频率列表；
步骤四：按照线性插值原理，将每个设备的修正数据作为该设备的被插函数，并将输入的频率列表作为插入点，计算各插入点在被插函数上的取值，使每个频率及其幅度构成该设备的新修正数据，并将新修正数据覆盖原修正数据列表；
步骤五：将修正数据列表中的各修正数据在相同频率上进行各幅度值求和，即得到最终的修正数据。
2、根据权利要求1所述一种辐射发射测试的数据修正方法，其特征在于：所述步骤一中的修正数据列表，是一个包含二维存储结构地址的数组，每一个二维表包含着该设备的修正数据，其中，修正数据是一个包含频率和幅度信息的列表。
3、根据权利要求1所述一种辐射发射测试的数据修正方法，其特征在于：所述步骤二中，得到当前设备修正数据的情况下，根据修正数据的最低频率和最高频率以及最高频率对应的幅度值，将频率为最低频率的0.9999倍、幅度为0的频点和频率为最高频率的0.9999倍、幅度为最高频率对应的幅度值的频点添加至当前设备的修正数据中，并将最高频率的幅度值设置为O；读取下一设备的修正数据，直至所有设备的修正数据处理完毕，最终输出修正数据列表。
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