CN101881797A - 基于通用仪器的幅度概率分布测试仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于通用仪器的幅度概率分布测试仪，它包括天线阵，射频矩阵开关，变频模块，数据采集模块。天线阵拾取射频信号；射频矩阵开关将天线阵中的一路天线拾取的射频信号传给变频模块；变频模块在数据采集模块的控制下对输入的射频信号进行变频，转换成中频包络信号；数据采集模块完成对中频包络信号的采集，并进行幅度概率分布统计分析与显示。经本发明装置采集分析的数据能够作为电磁干扰对不同制式的通信系统影响的重要参数；能够获得更加准确的信息和统计特性的数据，以更好、更科学地继续接下来的研究分析。

Description

基于通用仪器的幅度概率分布测试仪

技术领域

本发明属于电磁兼容性测试领域，具体涉及一种测量电磁干扰信号幅度概率分布的装置。

背景技术

在传统的电磁干扰测量中一直采用准峰值、峰值、平均值等测量法来评价电磁干扰对通信系统的影响。但面对多种制式的通信系统，研究同一干扰对不同通信系统的影响时，上述测量已不能准确地进行评价。比如，准峰值是一种针对模拟调幅信号的检波方式，它的充放电时间常数以及指示器的机械阻尼特性模拟了人耳或人眼的生理响应特性，也就是说准峰值检波器的输出符合人类听觉或视觉的主观感受，该量值对评价模拟系统是有效的，但是很难与误码率建立联系。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于通用仪器的幅度概率分布测试仪，能够较好的测量幅度概率分布。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：基于通用仪器的幅度概率分布测试仪，其特征在于：它包括：

天线阵，根据所需测量的频段而设置天线的数量和式样，实现射频信号的拾取；

射频矩阵开关，与天线阵相联接，选择天线阵中的一路天线；

变频模块，与射频矩阵开关相联接，对拾取的射频信号进行变频，转换成中频包络信号；

数据采集模块，与变频模块相联接，控制变频模块，并完成中频包络信号的采集，并对中频包络信号进行幅度概率分布统计分析与显示。

按上述方案，所述的天线阵包括有源杆天线、双锥天线、喇叭天线和双锥喇叭天线，实现10kHz～18GHz频段射频信号的拾取；其中有源杆天线的频率范覆盖围为10kHz～30MHz，双锥天线的频率覆盖范围为20MHz～300MHz，喇叭天线的频率覆盖范围为200MHz～2GHz，双脊喇叭天线的频率覆盖范围为1GHz～18GHz。

按上述方案，所述的射频矩阵开关为六选一射频矩阵开关。根据天线的数量选择适当的射频矩阵开关，可适当预留开关的入口以便增加天线。

按上述方案，所述的变频模块为频谱分析仪或电磁干扰测试接收机。

按上述方案，所述的频谱分析仪或电磁干扰测试接收机设置为零频谱跨度模式，分辨率带宽设置为1MHz，视频带宽设置为3MHz。

按上述方案，所述的数据采集模块为计算机，包括采集卡和处理模块；所述的对中频包络信号进行幅度概率分布统计分析与显示包括对采集卡的初始化、采集卡配置参数设置、变频模块的控制、中频包络信号的读取、数据的统计分析以及幅度概率分布图形的最终显示。

按上述方案，所述的数据采集模块设定的幅度动态范围大于60dB，采样率大于10MS/s。

本发明的工作过程为：天线阵拾取射频信号；射频矩阵开关将天线阵中的一路天线拾取的射频信号传给变频模块；变频模块在数据采集模块的控制下对输入的射频信号进行变频，转换成中频包络信号；数据采集模块完成对中频包络信号的采集，并进行幅度概率分布统计分析与显示。

本发明的有益效果为：1、经本发明装置采集分析的数据能够作为电磁干扰对不同制式的通信系统影响的重要参数；2、能够获得更加准确的信息和统计特性的数据，以更好、更科学地继续接下来的研究分析。

附图说明

图1为本发明的结构框图

图2为无调制载波信号的幅度概率分布图

具体实施方式

图1为本发明的结构框图，包括：

天线阵，包括有源杆天线、双锥天线、喇叭天线和双锥喇叭天线，实现10kHz～18GHz频段射频信号的拾取，也可根据所需测量的频段而设置天线的数量和式样，实现不同频段射频信号的拾取。其中有源杆天线的频率范覆盖围为10kHz～30MHz，双锥天线的频率覆盖范围为20MHz～300MHz，喇叭天线的频率覆盖范围为200MHz～2GHz，双脊喇叭天线的频率覆盖范围为1GHz～18GHz。

射频矩阵开关，与天线阵相联接，选择天线阵中的一路天线。本实施例选用的是六选一射频矩阵开关，其中4个接入口分别与天线阵中的四根天线相联接，另两个接入口作为备用接入口，以便增加天线。射频矩阵开关可选择手动选择，也可用计算机进行控制。

变频模块，与射频矩阵开关相联接，对拾取的射频信号进行变频，转换成中频包络信号。本实施例中采用的是德国R&S的ESIB 31电磁干扰测试接收机，其测量频率范围为20Hz～31GHz。测试过程中将电磁干扰测试接收机设置为零频谱跨度(0span)模式，分辨率带宽RBW设置为1MHz，视频带宽VBW设置为3MHz。

数据采集模块，与变频模块相联接，控制变频模块，并完成中频包络信号的采集，并对中频包络信号进行幅度概率分布统计分析与显示。数据采集模块设定的幅度动态范围大于60dB，采样率大于10MS/s。在本实施例中采用的是Agilent公司的U1066A DC440，其主要技术指标如下：

采样率：最高420MS/s

分辨率：12bits

3dB带宽：＞100MHz

输入耦合方式：DC、AC可选

通道数：2

输入阻抗：50Ω

最大输入信号：±10V DC或2.0W rms，DC耦合输入

              ±15V DC+2.0V rms，AC耦合输入

处理模块负责对幅度概率分布统计分析与显示，采用Matlab编写，主要完成设备的初始化、采集卡配置参数设置、射频信号采集控制、射频信号采集数据的读取、采集数据的统计分析以及幅度概率分布图形的最终显示等功能。其中，设备初始化主要包括获取采集设备数，选择采集设备，检查设备类别，以及初始化成功后获取采集设备位置、名称、序列号等信息；采集卡配置参数设置包括采样率设置、内存设置、采集通道设置、耦合方式设置、带宽设置、触发方式设置等；射频信号采集控制包括发出数据采集命令、中断方式等待采集结束；射频信号采集数据的读取包括数据的读取、电压的转换等。采集数据的统计分析步骤如下：

(1)将采集的数据转换成对数表示，比如dBmV；

(2)将转换后的数据，从小到大排列，采集数据总数为Sum，数据最小值为A_min，最大值为A_max，将数据区间[A_min，A_max]均匀分为N(N＞60)等份，设

那么第i等份的数据A_i＝A_min+i*ΔA，其中0≤i≤N。

(3)统计每个区间[A_i，A_i+1](0≤i≤N-1)内数据的个数，记为S_i，那么幅度概率分布值

其中APD(A₀)＝1，APD(A_N)＝0。

采用信号源(Fluke 6060B)发出的正弦波(即无调制载波)送至电磁干扰测量接收机的信号输入端，对本发明装置进行精度测试。这时电磁干扰测量接收机的中频包络信号应为一条恒定幅度的电压直线，所得的幅度概率分布曲线应当为一条先水平(纵坐标概率为1)后垂直的直角折线，其拐点横坐标即为输入正弦信号的幅度。用本发明装置进行测量，将所测得的幅度值与电磁干扰测量接收机读数相比较，即得出相关的指标特性。测试结果如图2所示，从图中可得，本发明装置的精度达到±1.2dB，达到CISPR规定的优于±2.7dB的幅度精度指标。

Claims (7)

1.基于通用仪器的幅度概率分布测试仪，其特征在于：它包括：

天线阵，根据所需测量的频段而设置天线的数量和式样，实现射频信号的拾取；

射频矩阵开关，与天线阵相联接，选择天线阵中的一路天线；

变频模块，与射频矩阵开关相联接，对拾取的射频信号进行变频，转换成中频包络信号；

数据采集模块，与变频模块相联接，控制变频模块，并完成中频包络信号的采集，并对中频包络信号进行幅度概率分布统计分析与显示。

2.根据权利要求1所述的基于通用仪器的幅度概率分布测试仪，其特征在于：所述的天线阵包括有源杆天线、双锥天线、喇叭天线和双锥喇叭天线，实现10kHz～18GHz频段射频信号的拾取；其中有源杆天线的频率范覆盖围为10kHz～30MHz，双锥天线的频率覆盖范围为20MHz～300MHz，喇叭天线的频率覆盖范围为200MHz～2GHz，双脊喇叭天线的频率覆盖范围为1GHz～18GHz。

3.根据权利要求1或2所述的基于通用仪器的幅度概率分布测试仪，其特征在于：所述的射频矩阵开关为六选一射频矩阵开关。

4.根据权利要求1或2所述的基于通用仪器的幅度概率分布测试仪，其特征在于：所述的变频模块为频谱分析仪或电磁干扰测试接收机。

5.根据权利要求4所述的基于通用仪器的幅度概率分布测试仪，其特征在于：所述的频谱分析仪或电磁干扰测试接收机设置为零频谱跨度模式，分辨率带宽设置为1MHz，视频带宽设置为3MHz。

6.根据权利要求1或2所述的基于通用仪器的幅度概率分布测试仪，其特征在于：所述的数据采集模块为计算机，包括采集卡和处理模块；所述的对中频包络信号进行幅度概率分布统计分析与显示包括对采集卡的初始化、采集卡配置参数设置、变频模块的控制、中频包络信号的读取、数据的统计分析以及幅度概率分布图形的最终显示。

7.根据权利要求6所述的基于通用仪器的幅度概率分布测试仪，其特征在于：所述的数据采集模块设定的幅度动态范围大于60dB，采样率大于10MS/s。

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