CN102116808A - 一种用于测试电场辐射敏感度的测试装置及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于测试电场辐射敏感度的测试装置及其测试方法，该测试装置包括主控计算机、PCI-GPIB控制卡、信号发生器、开关阵列、功率放大器A、功率放大器B、耦合器A、耦合器B、功率计、天线A、天线B、场强探头和场强监测仪。该测试装置根据射频信号在高低频率段的不同传输特性，解决了10kHz～40GHz频段信号发生器的射频信号远距离传输衰减严重的问题。当受试设备在自动控制测试过程中出现工作异常，该测试方法可立即切换到电场辐射敏感度手动测试，当异常恢复后，由手动测试返回自动测试，继续测试，直至完成整个测试过程，操作方便灵活，安全可靠性高。

Description

一种用于测试电场辐射敏感度的测试装置及其测试方法

技术领域

本发明属于电磁兼容技术领域，具体涉及一种用于测试电场辐射敏感度的测试装置及其测试方法。

背景技术

随着社会需求的发展和高新技术的进步，电磁波作为一种资源已经在0～40GHz宽频范围内广泛应用，伴之而来的电磁干扰(EMI，Electro-Magnetic Interference)也就从甚低频到微波波段，无孔不入地辐射或传导至运行中的电子设备(系统)及周围的环境。因此电子产品在设计生产过程中，需对其产品的电磁兼容性进行跟踪检测。

电场辐射敏感度试验是EMC测试标准中一项非常重要的试验，用于对军用设备和分系统进行电场辐射敏感度测试。电场辐射敏感度测试，尤其是高频测试，为了减少信号的衰减需要将信号发生器放入屏蔽暗室内，手动操作测试仪器时操作人员必将受到电磁波的辐射，另外，根据测试标准的要求，电场辐射敏感度测试频点较多，需要重复来操作测试仪器，手动进行电场辐射敏感度测试效率低且具有一定的危险性。

根据参考文献：丁华，汪振科，张萌.电场辐射敏感度测试系统，安全与电磁兼容，2008，vol.26，no.6.中记载及对现有技术水平的了解，目前，现有的电场辐射敏感度测试系统要么未覆盖10kHz～40GHz频率段要么目标场强较低，尚未完全实现适合军用设备电场辐射敏感度测试要求的10kHz～40GHz全频段的全自动测试过程，在电场辐射敏感度测试过程中，尚需要操作人员参与操作完成测试。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种用于测试电场辐射敏感度的测试装置及其测试方法，该测试装置根据射频信号在高低频率段的不同传输特性，解决了10kHz～40GHz频段信号发生器的射频信号远距离传输衰减严重的问题。当受试设备(简称为EUT)在自动控制测试过程中出现工作异常，该测试方法可立即切换到电场辐射敏感度手动测试，当异常恢复后，由手动测试返回自动测试，继续测试，直至完成整个测试过程，操作方便灵活，安全可靠性高。

本发明提出的一种用于检测电场辐射敏感度的测试装置，该测试装置包括主控计算机、PCI-GPIB控制卡、信号发生器、开关阵列、功率放大器A、功率放大器B、耦合器A、耦合器B、功率计(含功率探头)、天线A、天线B、场强探头和场强监测仪。

所述的PCI-GPIB控制卡安装在主控计算机的PCI卡槽内，该PCI-GPIB控制卡通过GPIB总线与信号发生器、开关阵列、功率放大器A、功率放大器B、功率计以及场强监测仪相连，进而使主控计算机通过GPIB总线控制信号发生器、开关阵列、功率放大器A、功率放大器B、场强监测仪和功率计；

所述的信号发生器通过屏蔽电缆连接开关阵列的输入端，开关阵列的两个输出端分别通过屏蔽电缆连接功率放大器A和功率放大器B，通过开关阵列的不同通道使信号发生器与不同功率放大器建立间接，将信号发生器发出的射频信号接入相应的功率放大器。功率放大器A、耦合器A和天线A通过屏蔽电缆顺次连接，功率放大器B、耦合器B和天线B通过屏蔽电缆顺次连接，用于将信号发生器接入功率放大器的射频信号通过天线以电场辐射的形式发射出去，用于模拟对受试设备的辐射干扰。所述的耦合器A和耦合器B的前向功率和反向功率输出端通过屏蔽光缆分别经开关阵列与功率计的功率探头相连接，用于功率计探测功率放大器A和功率放大器B的发前向功率和反向功率。所述的场强探头通过光纤与场强监测仪连接，用于将场强探头感应到受试设备附近的场强值传给场强监测仪。所述的场强探头、天线A、天线B和受试设备均置于屏蔽室内。

本发明提出的一种用于检测电场辐射敏感度的测试装置用于测试频率为10KHz～40GHz信号的电场辐射敏感度测试。当信号频率为10KHz～1GHz时，由于信号强度不高，该测试装置的敏感度测试较为精确。当信号频率为1GHz～40GHz时，本发明提出一种优选的测试装置，首先将PCI-GPIB控制卡通过GPIB总线与GPIB/光纤转换器相连接，将GPIB总线中传输的信号转化为光纤信号。所述的GPIB/光纤转换器和光纤/GPIB转换器通过光纤连接，用于将光纤信号转化为GPIB信号。所述的PCI-GPIB控制卡通过GPIB总线连接场强监测仪，用于将场强监测仪测量的场强探头的场强值反馈给主控计算机。所述的光纤/GPIB转换器通过GPIB总线分别与信号发生器、开关阵列、功率放大器A、功率放大器B以及功率计连接，用于将连接于GPIB总线上连接的装置与PCI-GPIB控制控制卡建立通讯。所述的信号发生器、开关阵列、功率放大器A、功率放大器B、耦合器A、耦合器B、天线A、天线B、场强探头和受试设备均置于屏蔽室内，用于缩短信号发生器与天线之间的传输距离。

本发明提出一种用于检测电场辐射敏感度的测试方法，具体包括以下几个步骤：

步骤一：标定屏蔽电缆：

(1)将非测试的标准屏蔽电缆连接于信号发生器与功率计之间，信号发生器输出一系列既定电平信号，功率计读取并保存实际电平值；

(2)将待标定屏蔽电缆与标准屏蔽电缆连接后放置于信号发生器与功率计之间，信号发生器输出与步骤(1)中相同的既定电平信号，功率计读取并保存实际电平值，两次保存的实际电平值之差即为该待标定屏蔽电缆的衰减值；

步骤二：划分频段，设定目标场强值Et和目标值精度Pt：

(1)将需测试的信号频率段范围划分为多个不同的频率段，每一个频率段内包含若干频率点。将使用相同功率放大器、耦合器和天线的频率点划到同一组频率段内；

(2)设定每个频率段设定目标场强值Et和目标值精度Pt，所述的目标场强值和目标值精度用于判定该频率段内测试的场强。

步骤三：电场辐射敏感度测试阶段：

(1)启动第一个频率段中第一个频率点的测试。

(2)根据测试频率点所属的频率段，确定测试所使用的装置，包括主控计算机、PCI-GPIB控制卡、信号发生器、开关阵列、功率放大器、功率计、场强监测仪、耦合器和天线。将PCI-GPIB控制卡安装在主控计算机的PCI卡槽后，初始化PCI-GPIB控制卡，使PCI-GPIB控制卡与信号发生器、开关阵列、功率放大器、功率计和场强监测仪建立通讯连接。

(3)主控计算机通过PCI-GPIB控制卡发出GPIB控制指令，按照步骤三(2)中确定的信号发生器、开关阵列、功率放大器A、功率计和场强监测仪的GPIB地址进行装置名称查询，验证与PCI-GPIB控制卡建立通讯连接的装置是否正确，若验证不正确，则说明物理连接错误或步骤三(2)中确定的装置错误，电场辐射敏感度测试将异常终止；若验证正确则继续。

(4)将步骤三(2)中分析确定的信号发生器、开关阵列、功率放大器、功率计和场强监测仪进行初始化，设置信号发生器初始频率，设置信号发生器初始输出电平，优选为-60dBm，信号发生器输出设置为OFF，当处于自动测试时仅启动脉冲调制方式，设置信号发生器与脉冲调制相关的参数，包括脉冲周期、脉冲宽度、上升沿时间、高电平及低电平；开关阵列上电和复位，建立信号发生器与功率放大器A之间的连接；功率放大器A上电、预热直至功率放大器A处于STANDBY状态；功率计复位；零化场强检测仪与场强探头建立连接的通道。

(5)将信号发生器输出设置为ON，发出射频信号，设置功率放大器状态为OPERATE射频信号通过开关阵列接入功率放大器的输入端，射频信号放大后通过天线A/天线B以电场辐射的形式发射出去，产生场强。

(6)判断是否激活手动测试：

当受试设备在天线A/天线B的电场辐射下工作异常时，激活手动测试，进入步骤(7)；当受试设备工作正常，未激活手动测试，进行自动测试，进入步骤(8)。

(7)设置手动测试时信号发生器发出射频信号的初始频率、输出电平、发射信号频率及调制方式，所述的调制方式包括调幅调制、调频调制、调相调制和脉冲调制；设置功率放大器处于STANDBY状态或OPERATE状态。根据信号发生器设定的初始频率所属的频率段，确定需要使用的设备，当与步骤三(2)中已开启的设备不相同时，关闭不需使用的设备，开启需要使用的设备。

所述的功率放大器的STANDBY状态和OPERATE状态可随时切换，当处于Standby状态时信号发生器不对天线输出射频信号，当处于OPERATE状态时信号发生器向天线输出射频信号。当功率放大器切换到Standby状态时，屏蔽室内场强消失，工作人员就可以进入，对出现故障的设备进行排故，当工作人员出来后，再切换到OPERATE状态。当手动测试过程中信号发生器、功率放大器、开关阵列、功率计或场强监测仪发生故障无法继续测试时，手动测试发生异常，终止测试，结束整个测试过程。当手动测试过程中未出现任何异常，手动测试继续，记录主控计算机通过GPIB总线获得场强监测仪监测到的天线产生的实际场强值，并不断调整信号发生器的发射信号的频率和输出电平，直到分析出受试设备工作异常的频率范围，结束手动测试，并将所有设备包括信号发生器、功率放大器、开关阵列、功率计以及场强监测仪恢复到进入手动测试之前的状态，进入步骤(8)进行自动测试。

(8)主控计算机通过GPIB总线与场强监测仪通讯，获得当前场探头探测的场强值，根据场探头校准系数，获得受试设备EUT附近的实际场强值Ex；将实际场强值Ex与设定的目标场强值Et和目标值精度Pt进行比较：当实际场强值Ex超出目标场强值Et的上限时，即Ex＞Et×(1+Pt)，进入步骤(9)；当实际场强值Ex满足目标场强值Et，即Et×(1-Pt)≤Ex≤Et×(1+Pt)，进入步骤(10)；当实际场强值Ex低于目标场强Et下限，即Ex＜Et×(1-Pt)，进入步骤(11)。

(9)当实际场强值Ex超出目标场强值Et的上限，则立即降低信号发生器的输出电平，信号发生器的输出电平的调整幅度ΔSG，ΔSG＝min(20*lg(Et)-20*lg(Ex)，-0.1)，进入步骤(12)。其中，ΔSG表示信号发生器输出电平的调整幅度(dB)，Et表示目标场强值(V/m)，Ex表示场强监测仪监测到的实际场强值(V/m)，min(·，·)表示min函数。

(10)当实际场强值Ex满足目标场强值Et，即Et×(1-Pt)≤Ex≤Et×(1+Pt)，开启信号发生器的脉冲调制功能，脉冲调制按照设定的驻留时间驻留，驻留完毕后关闭信号发生器的脉冲调制功能，从功率计读取前向功率和反向功率，并记录信号发生器的输出电平、目标场强值、前向功率和反向功率，当前测试的频率点的测试完毕，判断当前测试的频率点是否为当前测试频率段的末频率点。

(A)如果当前测试的频率点不是末频率点时，返回步骤三(6)继续测试下一个频率点，并降低信号发生器的输出电平，设置信号发生器的输出电平为SG+ΔSG，其中所述的SG为当前测试信号发生器的输出电平，ΔSG为信号发生器输出电平的调整幅度：ΔSG＝0.5*(20*lg(Et)-20*lg(0.1*Et)-2)。(B)如果当前测试的频率点是末频率点时，判断本频率段是否为末频率段，如果当前测试的频率点是末频率段时，测试结束，关闭测试所使用的所有装置；如果当前测试的频率点不是末频率段时，返回步骤三(2)，继续下一频率段的第一个频率点的测试，直至测试全部结束。

(11)当实际场强值Ex低于目标场强值Et的下限，即Ex＜Et×(1-Pt)，主控计算机通过GPIB总线与功率计通讯，获得前向功率与反向功率。增加信号发生器的输出电平，进入步骤(12)。具体优选为：当实际场强值Ex满足：Ex＜0.1×Et，则信号发生器输出电平的调整幅度为ΔSG＝min(20*lg(Et)-20*lg(0.1*Et)，20)；当实际场强值Ex满足Ex≥0.1×Et，则判断20*lg(Et)-20*lg(Ex)＞是否成立，若成立则信号发生器输出电平的调整幅度ΔSG＝20*lg(Et)-20*lg(Ex)，若不成立，则信号发生器输出电平的调整幅度为ΔSG＝0.3。

(12)设置信号发生器的输出电平为SG+ΔSG，返回步骤(6)继续测试，其中SG为信号发生器当前的输出电平，ΔSG为信号发生器输出电平的调整幅度。

本发明的优点在于：

(1)本发明提出的一种用于测试电场辐射敏感度的测试装置及其测试方法，根据射频信号在高低频率段的不同传输特性，解决了10kHz～40GHz频段信号发生器的射频信号远距离传输衰减严重的问题；

(2)本发明提出的一种用于测试电场辐射敏感度的测试装置及其测试方法，采用手自一体化的测试方法，该方法可以实现10kHz～40GHz全频段自动测试；当自动测试过程中，EUT发生故障，操作人员可立即激活手动测试，由人工对受试设备EUT进行排故测试，故障排除后，手动测试切换回自动测试，操作方便灵活；

(3)本发明提出的一种用于测试电场辐射敏感度的测试装置及其测试方法，实现了跨频段测试功能，操作人员可以定制自己的测试流程，主控计算机实时解析用户定制的测试流程，检测到需要跨频段时，首先将本频段测试所开启的仪器进行关闭，然后将下一频段仪器自动初始化，进入下一频段的自动测试过程，整个过程无需操作人员手动关闭使用完毕的仪器，尤其是1GHz～40GHz频段的测试，操作人员无需暂停测试，进入暗室及时关闭上一频段使用的仪器，大大降低了大功率仪器同时上电造成电磁兼容实验室供电系统超负荷而突然断电终止测试的概率；

(4)本发明提出的一种用于测试电场辐射敏感度的测试装置及其测试方法，通过GPIB总线，实时监测电场辐射敏感度自动测试过程中的前向功率和反向功率，分析判断当前测试系统是否存在故障，能够立即通知操作人员，并自动采取措施，以防故障对仪器造成损坏，安全可靠性高。

附图说明

图1：本发明提出的一种用于测试电场辐射敏感度的测试装置的结构示意图；

图2：本发明提出的一种用于测试电场辐射敏感度的测试装置采用光纤传播信号的结构示意图；

图3：本发明提出的一种用于测试电场辐射敏感度的测试方法的流程图。

图中：

1-主控计算机； 2-PCI-GPIB控制卡；3-信号发生器；4-开关阵列；

5-功率放大器A；6-功率放大器B；   7-耦合器A；   8-耦合器B；

9-功率计；     10-天线A；        11-天线B；    12-场强探头；

13-场强监测仪；14-受试设备；     15-GPIB/光纤转换器；

16-光纤/GPIB转换器；             17-屏蔽室。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明提出的一种用于检测电场辐射敏感度的测试装置，该测试装置包括主控计算机1、PCI-GPIB控制卡2、信号发生器3、开关阵列4、功率放大器A5、功率放大器B6、耦合器A7、耦合器B8、功率计9(含功率探头)、天线A10、天线B11、场强探头12和场强监测仪13。

所述的PCI-GPIB控制卡2安装在主控计算机1的PCI卡槽，该PCI-GPIB控制卡2通过GPIB总线与信号发生器3、开关阵列4、功率放大器A5、功率放大器B6、功率计9以及场强监测仪13相连，如图1所示。所述的主控计算机1通过GPIB总线控制信号发生器3，用于主控计算机1设置信号发生器3的频率和输出电平。所述的主控计算机1通过GPIB总线控制开关阵列4，用于主控计算机1设置开关阵列4上电及通道。所述的主控计算机1通过GPIB总线控制功率放大器A5和功率放大器B6，用于主控计算机1设置功率放大器A5和功率放大器B6的上电、状态切换以及相关参数设置。所述的主控计算机1通过GPIB总线控制场强监测仪13，用于将场强监测仪13测量的场强探头12的场强值反馈给主控计算机1。所述的主控计算机1通过GPIB总线连接功率计9，用于将功率计9的功率探头探测到的前向功率和反向功率反馈给主控计算机1。

所述的信号发生器3通过屏蔽电缆连接开关阵列4的输入端，开关阵列4的两个输出端分别通过屏蔽电缆连接功率放大器A5和功率放大器B6，通过开关阵列4的不同通道使信号发生器3与不同功率放大器建立间接，将信号发生器3发出的射频信号接入相应的功率放大器A5/功率放大器B6。功率放大器A5、耦合器A7、天线A10通过屏蔽电缆顺次连接，功率放大器B6、耦合器B8、天线B11通过屏蔽电缆顺次连接，将信号发生器3接入功率放大器A5/功率放大器B6的射频信号通过天线A10/天线B11以电场辐射的形式发射出去，用于模拟对受试设备的辐射干扰。所述的耦合器A7和耦合器B8的前向功率和反向功率输出端通过屏蔽光缆分别经开关阵列4与功率计9的功率探头相连接，用于功率计9探测功率放大器A5和功率放大器B6的发前向功率和反向功率。所述的场强探头12通过光纤与场强监测仪13连接，场强探头12将感应到受试设备14附近的场强值传给场强监测仪13。所述的场强探头12、天线A10、天线B11和受试设备14置于屏蔽室17内。

优选的，当信号发生器3发出的信号频率为10KHz～300MHz时，采用功率放大器A5、耦合器A7和天线A10，当信号发生器3发出的信号频率为300MHz～1GHz时，采用功率放大器A6、耦合器A8和天线A11。

本发明提出的一种用于检测电场辐射敏感度的测试装置用于测试频率为10KHz～40GHz信号的电场辐射敏感度测试。当信号频率为10KHz～1GHz时，由于信号强度不高，该测试装置的敏感度测试较为精确。当信号频率为1GHz～40GHz时，本发明提出一种优选的测试装置，如图2所示，首先将PCI-GPIB控制卡2通过GPIB总线与GPIB/光纤转换器15相连接，将GPIB总线中传输的信号转化为光纤信号。所述的PCI-GPIB控制卡2通过GPIB总线连接场强监测仪13，用于将场强监测仪13测量的场强探头12的场强值反馈给主控计算机1。所述的GPIB/光纤转换器15和光纤/GPIB转换器16通过光纤连接，用于将光纤信号转化为GPIB信号。所述的光纤/GPIB转换器16通过GPIB总线分别与信号发生器3、开关阵列4、功率放大器A5、功率放大器B6以及功率计9连接，用于将连接于GPIB总线上连接的装置与PCI-GPIB控制卡2建立通讯。所述的信号发生器3、开关阵列4、功率放大器A5、功率放大器B6、耦合器A7、耦合器B8、天线A10、天线B11、场强探头12和受试设备14均放置于屏蔽室17内，用于缩短信号发生器3与天线A10/天线B11之间的传输距离。通过上述优选连接方法避免了GPIB总线连接长度较短的缺点，通过增加主控计算机1与信号发生器3之间的距离而缩短信号发生器3到天线A10/天线B11之间的距离，从而避免了信号发生器3输出的高频射频信号到天线A10/天线B11之间距离远而衰减的问题。

优选的，当信号发生器3发出的信号频率为1GHz～18GHz时，采用功率放大器A5、耦合器A7和天线A10，当信号发生器3发出的信号频率为18GHz～40GHz时，采用功率放大器A6、耦合器A8和天线A11。本发明提出一种用于检测电场辐射敏感度的测试方法，如图3所示，具体包括以下几个步骤：

步骤一：标定屏蔽电缆：

(1)将非测试的标准屏蔽电缆连接于信号发生器3与功率计9之间，信号发生器3输出一系列既定电平信号，功率计9读取并保存实际电平值；

(2)将待标定屏蔽电缆与标准屏蔽电缆连接后放置于信号发生器与功率计9之间，信号发生器输出与步骤(1)中相同的既定电平信号，功率计9读取并保存实际电平值，两次保存的实际电平值之差即为该待标定屏蔽电缆的衰减值。

步骤二：划分频段，设定目标场强值Et和目标值精度Pt：

(1)将需测试的信号频率段范围划分为多个不同的频率段，每一个频率段内包含若干频率点。将使用相同功率放大器A5/功率放大器B6、耦合器A7/耦合器B8和天线A10/天线B11的频率点划到同一组频率段内。

待测定的信号频率段范围的最大范围为10kHz～40GHz，如将待测定的频率段划分为两个频率段10kHz～1GHz频率段和3GHz～10GHz频率段，所述的10kHz～1GHz频率段内测试的频率点有10kHz、100kHz、1MHz、10MHz、100MHz和1GHz六个频率点；所述的3GHz～10GHz内测试的频率点有3GHz、4GHz、6GHz、8GHz和10GHz五个频率点。

(2)设定每个频率段的目标场强值Et和目标值精度Pt，所述的目标场强值和目标值精度用于判定该频率段内测试的场强。所述的目标值精度Pt通常优选为3％～10％。

步骤三：电场辐射敏感度测试阶段：

(1)启动第一个频率段中第一个频率点的测试；

(2)根据测试频率点所属的频率段，确定测试所使用的装置，包括主控计算机1、PCI-GPIB控制卡2、信号发生器3、开关阵列4、功率放大器A5/功率放大器B6、功率计9、场强监测仪13、耦合器A7/耦合器B8和天线A10/天线B11。将PCI-GPIB控制卡2安装在主控计算机1的PCI卡槽后，初始化PCI-GPIB控制卡2，使PCI-GPIB控制卡2与信号发生器3、开关阵列4、功率放大器/功率放大器B6、功率计9和场强监测仪建立通讯连接。

(3)主控计算机1通过PCI-GPIB控制卡2发出GPIB控制指令，按照步骤三(2)中确定的信号发生器3、开关阵列4、功率放大器A5/功率放大器B6、功率计9和场强监测仪13的GPIB地址进行装置名称查询，验证与PCI-GPIB控制卡2建立通讯连接的装置是否正确，若验证不正确，则说明物理连接错误或步骤三(2)中确定的装置错误，电场辐射敏感度测试将异常终止；若验证正确则继续。

(4)将步骤三(2)中分析确定的信号发生器3、开关阵列4、功率放大器/功率放大器B6、功率计9和场强监测仪13进行初始化，设置信号发生器3初始频率，设置信号发生器3初始输出电平，优选为-60dBm，信号发生器3输出设置为OFF，当处于自动测试时仅启动脉冲调制方式，设置信号发生器3与脉冲调制相关的参数，包括脉冲周期、脉冲宽度、上升沿时间、高电平及低电平；开关阵列4上电和复位，建立信号发生器3与功率放大器A5/功率放大器B6之间的连接；功率放大器A5/功率放大器B6上电、预热直至功率放大器A5/功率放大器B6处于STANDBY状态；功率计9复位；零化场强检测仪与场强探头12建立连接的通道。

(5)将信号发生器3输出设置为ON，发出射频信号，设置功率放大器A5/功率放大器B6状态为OPERATE射频信号通过开关阵列4接入功率放大器A5/功率放大器B6的输入端，射频信号放大后通过天线以电场辐射的形式发射出去，产生场强。

(6)判断是否激活手动测试：

当受试设备14在天线A10/天线B11的电场辐射下工作异常时，激活手动测试，进入步骤(7)；当和受试设备14工作正常，未激活手动测试，进行自动测试，进入步骤(8)。

(7)设置手动测试时信号发生器3发出射频信号的初始频率、输出电平、发射信号频率及调制方式，所述的调制方式包括调幅调制、调频调制、调相调制和脉冲调制；设置功率放大器A5/功率放大器B6处于STANDBY状态或OPERATE状态。根据信号发生器3设定的初始频率所属的频率段，确定需要使用的设备，当与步骤三(2)中已开启的设备不相同时，关闭不需使用的设备，开启需要使用的设备。

所述的功率放大器A5/功率放大器B6的STANDBY状态和OPERATE状态可随时切换，当处于Standby状态时信号发生器3不对天线A10/天线B11输出射频信号，当处于OPERATE状态时信号发生器3向天线A10/天线B11输出射频信号。当功率放大器A5/功率放大器B6切换到Standby状态时，屏蔽室17内场强消失，工作人员就可以进入，对出现故障的设备进行排故，当工作人员出来后，再切换到OPERATE状态。当手动测试过程中信号发生器3、功率放大器A5/功率放大器B6、开关阵列4、功率计9或场强监测仪13发生故障无法继续测试时，手动测试发生异常，终止测试，结束整个测试过程。当手动测试过程中未出现任何异常，手动测试继续，记录主控计算机1通过GPIB总线获得场强监测仪13监测到的天线A10/天线B11产生的实际场强值，并不断调整信号发生器3的发射信号的频率和输出电平，直到分析出受试设备14工作异常的频率范围，结束手动测试，并将所有设备包括信号发生器3、功率放大器A5/功率放大器B6、开关阵列4、功率计9以及场强监测仪13恢复到进入手动测试之前的状态，进入步骤(8)进行自动测试。

(8)主控计算机1通过GPIB总线与场强监测仪13通讯，获得当前场探头探测的场强值，根据场探头校准系数，获得受试设备14附近的实际场强值Ex；将实际场强值Ex与设定的目标场强值Et和目标值精度Pt进行比较：当实际场强值Ex超出目标场强值Et的上限时，即Ex＞Et×(1+Pt)，进入步骤(9)；当实际场强值Ex满足目标场强值Et，即Et×(1-Pt)≤Ex≤Et×(1+Pt)，进入步骤(10)；当实际场强值Ex低于目标场强Et下限，即Ex＜Et×(1-Pt)，进入步骤(11)。

(9)当实际场强值Ex超出目标场强值Et的上限，则立即降低信号发生器3的输出电平，信号发生器3的输出电平的调整幅度ΔSG，ΔSG＝min(20*lg(Et)-20*lg(Ex)，-0.1)，进入步骤(12)。其中，ΔSG表示信号发生器3输出电平的调整幅度(dB)，Et表示目标场强值(V/m)，Ex表示场强监测仪13监测到的实际场强值(V/m)，min(·，·)表示min函数。

(10)当实际场强值Ex满足目标场强值Et，即Et×(1-Pt)≤Ex≤Et×(1+Pt)，开启信号发生器3的脉冲调制功能，脉冲调制按照设定的驻留时间驻留，驻留完毕后关闭信号发生器3的脉冲调制功能，从功率计9读取前向功率和反向功率，并记录信号发生器3的输出电平、目标场强值、前向功率和反向功率，当前测试的频率点的测试完毕，判断当前测试的频率点是否为当前测试频率段的末频率点。

(A)如果当前测试的频率点不是末频率点时，返回步骤三(6)继续测试下一个频率点，并降低信号发生器3的输出电平，设置信号发生器3的输出电平为SG+ΔSG，其中所述的SG为当前测试信号发生器3的输出电平，ΔSG为信号发生器3输出电平的调整幅度：ΔSG＝0.5*(20*lg(Et)-20*lg(0.1*Et)-2)；

(B)如果当前测试的频率点是末频率点时，判断本频率段是否为末频率段，如果当前测试的频率点是末频率段时，测试结束，关闭测试所使用的所有装置；如果当前测试的频率点不是末频率段时，返回步骤三(2)，继续下一频率段的第一个频率点的测试，直至测试全部结束；

(11)当实际场强值Ex低于目标场强值Et的下限，即Ex＜Et×(1-Pt)，主控计算机1通过GPIB总线与功率计9通讯，获得前向功率与反向功率。增加信号发生器3的输出电平，进入步骤(12)。具体优选为：当实际场强值Ex满足：Ex＜0.1×Et，则信号发生器3输出电平的调整幅度为ΔSG＝min(20*lg(Et)-20*lg(0.1*Et)，20)；当实际场强值Ex满足Ex≥0.1×Et，则判断20*lg(Et)-20*lg(Ex)＞1是否成立，若成立则信号发生器3输出电平的调整幅度ΔSG＝20*lg(Et)-20*lg(Ex)，若不成立，则信号发生器3输出电平的调整幅度为ΔSG＝0.3。

所述的前向功率和反向功率可优选的用于判断整个测试装置的工作状况的好坏，具体为：当主控计算机1通过功率计9获得的前向功率高于-30dBm时，受试设备14工作正常。当前向功率小于等于-30dBm时，则整个测试装置工作异常，未检测到功率放大器A5/功率放大器B6的前向功率，可选择终止整个测试过程或继续测试。当继续测试时，功率计9校准前向功率，得到校准后的前向功率，当校准后的前向功率小于安全反射功率电平(优选为40dBm)时，整个测试装置系统增益与正常值偏差较大，可选择终止整个测试过程或继续测试。当继续测试时，当校准后的前向功率大于最大反射功率电平(优选为53dBm时)，整个测试装置存在异常可选择终止整个测试过程或仍继续测试。当进行继续测试时，根据功率计9读取的反向功率进行校准，得到校准后的反向功率，比较未校准的前向功率与校准后的反向功率的差值，当该差值优选为大于6dBm时，测试装置存在故障，停止测试，终止整个测试过程。

(12)设置信号发生器3的输出电平为SG+ΔSG，返回步骤(6)继续测试，其中SG为信号发生器3当前的输出电平，ΔSG为信号发生器3输出电平的调整幅度。

Claims (9)

1.一种用于检测电场辐射敏感度的测试装置，其特征在于：该测试装置包括主控计算机、PCI-GPIB控制卡、信号发生器、开关阵列、功率放大器A、功率放大器B、耦合器A、耦合器B、功率计、天线A、天线B、场强探头和场强监测仪；

所述的PCI-GPIB控制卡安装在主控计算机的PCI卡槽内，该PCI-GPIB控制卡通过GPIB总线与信号发生器、开关阵列、功率放大器A、功率放大器B、功率计以及场强监测仪相连；

所述的信号发生器通过屏蔽电缆连接开关阵列的输入端，开关阵列的两个输出端分别通过屏蔽电缆连接功率放大器A和功率放大器B，功率放大器A、耦合器A与天线A通过屏蔽电缆顺次连接，功率放大器B、耦合器B和天线B通过屏蔽电缆顺次连接；所述的耦合器A和耦合器B的前向功率和反向功率输出端通过屏蔽光缆分别经开关阵列与功率计的功率探头相连接；所述的场强探头通过光纤与场强监测仪连接；所述的场强探头、天线A、天线B和受试设备均置于屏蔽室内。

2.根据权利要求1所述的一种用于检测电场辐射敏感度的测试装置的应用，其特征在于：用于测试频率为10KHz～1GHz的电场辐射敏感度测试。

3.一种用于检测电场辐射敏感度的测试装置，其特征在于：该测试装置包括主控计算机、PCI-GPIB控制卡、信号发生器、开关阵列、功率放大器A、功率放大器B、耦合器A、耦合器B、功率计、天线A、天线B、场强探头、场强监测仪、GPIB/光纤转换器和光纤/GPIB转换器；

所述的PCI-GPIB控制卡安装在主控计算机的PCI卡槽内，所述的PCI-GPIB控制卡通过GPIB总线与GPIB/光纤转换器相连接，所述的GPIB/光纤转换器和光纤/GPIB转换器通过光纤连接，所述的光纤/GPIB转换器通过GPIB总线分别与信号发生器、开关阵列、功率放大器A、功率放大器B以及功率计连接，所述的PCI-GPIB控制卡通过GPIB总线连接场强监测仪，所述的信号发生器、开关阵列、功率放大器A、功率放大器B、耦合器A、耦合器B、天线A、天线B、场强探头和受试设备均置于屏蔽室内。

4.一种权利要求3所述的用于检测电场辐射敏感度的测试装置的应用，其特征在于：用于测试频率为1GHz～40GHz的电场辐射敏感度测试。

5.一种用于检测电场辐射敏感度的测试方法，其特征在于：包括以下几个步骤：

步骤一：标定屏蔽电缆：

步骤二：划分频段，设定目标场强值Et和目标值精度Pt：

(1)将需测试的信号频率段范围划分为多个不同的频率段，每一个频率段内包含若干频率点；

(2)设定每个频率段设定目标场强值Et和目标值精度Pt，所述的场强目标值和目标值精度用于判定该频率段内测试的场强。

步骤三：电场辐射敏感度测试阶段：

(1)启动第一个频率段中第一个频率点的测试。

(2)根据测试频率点所属的频率段，确定测试所使用的包括主控计算机、PCI-GPIB控制卡、信号发生器、开关阵列、功率放大器A/功率放大器B、功率计、场强监测仪、耦合器A/耦合器B和天线A/天线B；将PCI-GPIB控制卡安装在主控计算机的PCI卡槽后，初始化PCI-GPIB控制卡，使PCI-GPIB控制卡与信号发生器、开关阵列、功率放大器A/功率放大器B、功率计和场强监测仪建立通讯连接；。

(3)主控计算机通过PCI-GPIB控制卡发出GPIB控制指令，按照步骤三(2)中确定的信号发生器、开关阵列、功率放大器A/功率放大器B、功率计和场强监测仪的GPIB地址进行装置名称查询，验证与PCI-GPIB控制卡建立通讯连接的装置是否正确，若验证不正确，则说明物理连接错误或步骤三(2)中确定的装置错误，电场辐射敏感度测试将异常终止；若验证正确则继续；

(4)将步骤三(2)中分析确定的信号发生器、开关阵列、功率放大器A/功率放大器B、功率计和场强监测仪进行初始化，设置信号发生器初始频率，设置信号发生器初始输出电平，信号发生器输出设置为OFF，当处于自动测试时仅启动脉冲调制方式，设置信号发生器与脉冲调制相关的参数；开关阵列上电和复位，功率放大器A/功率放大器B上电、预热直至功率放大器A处于STANDBY状态，功率计复位，零化场强检测仪与场强探头建立连接的通道；

(5)将信号发生器输出设置为ON，发出射频信号，设置功率放大器A/功率放大器B的状态为OPERATE射频信号通过开关阵列接入功率放大器A/功率放大器B的输入端，射频信号放大后通过天线A/天线B以电场辐射的形式发射出去，产生场强；

(6)判断是否激活手动测试：

当受试设备在天线A/天线B的电场辐射下工作异常时，激活手动测试，进入步骤(7)；当受试设备工作正常，未激活手动测试，进行自动测试，进入步骤(8)；

(7)进行手动测试：

设置手动测试时信号发生器发出射频信号的初始频率、输出电平、发射信号频率及调制方式，设置功率放大器A/功率放大器B处于STANDBY状态或OPERATE状态，根据信号发生器设定的初始频率所属的频率段，确定使用设备，当与步骤三(2)中已开启的设备不相同时，关闭不需使用的设备，开启需要使用的设备；

当手动测试过程中信号发生器、功率放大器A/功率放大器B、开关阵列、功率计或场强监测仪发生故障无法继续测试时，手动测试发生异常，终止测试，结束整个测试过程；当手动测试过程中未出现任何异常，手动测试继续，记录主控计算机通过GPIB总线获得场强监测仪监测到的天线产生的实际场强值，并不断调整信号发生器的发射信号的频率和输出电平，直到分析出受试设备工作异常的频率范围，结束手动测试，并将所有设备包括信号发生器、功率放大器、开关阵列、功率计以及场强监测仪恢复到进入手动测试之前的状态，进入步骤(8)进行自动测试；

(8)主控计算机通过GPIB总线与场强监测仪通讯，获得当前场探头探测的场强值，根据场探头校准系数，获得场强监测仪监测到的受试设备EUT附近的实际场强值Ex；将实际场强值Ex与设定的目标场强值Et和目标值精度Pt进行比较：当实际场强值Ex超出目标场强值Et的上限时，即Ex＞Et×(1+Pt)，进入步骤(9)；当实际场强值Ex满足目标场强值Et，即Et×(1-Pt)≤Ex≤Et×(1+Pt)，进入步骤(10)；当实际场强值Ex低于目标场强Et下限，即Ex＜Et×(1-Pt)，进入步骤(11)；

(9)当实际场强值Ex超出目标场强值Et的上限，则立即降低信号发生器的输出电平，信号发生器的输出电平的调整幅度ΔSG，ΔSG＝min(20*lg(Et)-20*lg(Ex)，-0.1)，进入步骤(12)，其中，ΔSG表示信号发生器输出电平的调整幅度(dB)，Et表示目标场强值，Ex表示场强监测仪监测到的实际场强值，min(·，·)表示min函数；

(10)当实际场强值Ex满足目标场强值Et，即Et×(1-Pt)≤Ex≤Et×(1+Pt)，开启信号发生器的脉冲调制功能，脉冲调制按照设定的驻留时间驻留，驻留完毕后关闭信号发生器的脉冲调制功能，从功率计读取前向功率和反向功率，并记录信号发生器的输出电平、目标场强值、前向功率和反向功率，当前测试的频率点的测试完毕，判断当前测试的频率点是否为当前测试频率段的末频率点，具体如下：

(A)如果当前测试的频率点不是末频率点时，返回步骤三(6)继续测试下一个频率点，并降低信号发生器的输出电平，设置信号发生器的输出电平为SG+ΔSG，其中所述的SG为当前测试信号发生器的输出电平，ΔSG为信号发生器输出电平的调整幅度：ΔSG＝0.5*(20*lg(Et)-20*lg(0.1*Et)-2)；

(B)如果当前测试的频率点是末频率点时，判断本频率段是否为末频率段，如果当前测试的频率点是末频率段时，测试结束，关闭测试所使用的所有装置；如果当前测试的频率点不是末频率段时，返回步骤三(2)，继续下一频率段的第一个频率点的测试，直至测试全部结束；

(11)当实际场强值Ex低于目标场强值Et的下限，即Ex＜Et×(1-Pt)，主控计算机通过GPIB总线与功率计通讯，获得前向功率与反向功率，增加信号发生器的输出电平，进入步骤(12)；

(12)设置信号发生器的输出电平为SG+ΔSG，返回步骤(6)继续测试，其中SG为信号发生器当前的输出电平，ΔSG为信号发生器输出电平的调整幅度。

6.根据权利要求5所述的一种用于检测电场辐射敏感度的测试方法，其特征在于：所述的步骤二中目标值精度Pt为3％～10％。

7.根据权利要求5所述的一种用于检测电场辐射敏感度的测试方法，其特征在于：所述的步骤三(4)中信号发生器初始输出电平为-60dBm。

8.根据权利要求5所述的一种用于检测电场辐射敏感度的测试方法，其特征在于：所述的步骤三(11)中增加信号发生器的输出电平具体为：当实际场强值Ex满足Ex＜0.1×Et时，信号发生器输出电平的调整幅度ΔSG为ΔSG＝min(20*lg(Et)-20*lg(0.1*Et)，20)；当实际场强值Ex满足Ex≥0.1×Et时，判断20*lg(Et)-20*lg(Ex)＞1是否成立，若成立，则信号发生器输出电平的调整幅度ΔSG为ΔSG＝20*lg(Et)-20*lg(Ex)，若不成立，则信号发生器输出电平的调整幅度ΔSG为ΔSG＝0.3，其中SG为信号发生器当前的输出电平，Ex为实际场强值，Et为目标场强值。

9.根据权利要求5所述的一种用于检测电场辐射敏感度的测试方法，其特征在于：所述的前向功率和反向功率用于判断整个测试装置的工作状况的好坏，具体判断方法为：当主控计算机通过功率计获得的前向功率高于-30dBm时，受试设备工作正常；当前向功率小于等于-30dBm时，则整个测试装置工作异常，未检测到功率放大器A/功率放大器B的前向功率，选择终止整个测试过程或继续测试；当继续测试时，功率计校准前向功率，得到校准后的前向功率，当校准后的前向功率小于安全反射功率电平时，选择终止整个测试过程或继续测试，选择继续测试时，当校准后的前向功率大于最大反射功率电平，整个测试装置存在异常，选择终止整个测试过程或继续测试；当进行继续测试时，根据功率计读取的反向功率进行校准，得到校准后的反向功率，比较未校准的前向功率与校准后的反向功率的差值，当该差值大于6dBm时，测试装置存在故障，停止测试，终止整个测试过程。

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