CN103217607A - 车载显示器宽频带辐射抗扰度测试装置及测试方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载显示器宽频带辐射抗扰度测试装置及测试方法和应用，本发明的测试装置它设有射频干扰信号源、第一同轴射频开关、低频段功率放大器、高频段功率放大器、前向功率计、后向功率计、第二同轴射频开关、第三同轴射频开关、第一定向耦合器、第二定向耦合器、第四同轴射频开关、20MHz-200MHz低频双锥天线、对数天线、喇叭天线、场强仪、摄像头、高速图像采集卡、射频开关控制模块、串口扩展卡、控制主机、GPIB接口卡和车载显示器。测试时，射频干扰信号源产生宽频带射频干扰信号，控制主机判断干扰信号频率所属的频率段，以此为依据控制主机控制射频开关控制模块自动切换同轴射频开关使射频信号源与对应的功率放大器、对应的天线相连接，前向功率计、后向功率计和视频监控装置分别用于在线监控测试场强和被测试设备的工作状态。

Description

车载显示器宽频带辐射抗扰度测试装置及测试方法和应用

技术领域

本发明涉及一种车载显示器宽频带辐射抗扰度测试装置及测试方法和应用。 

背景技术

射频电磁场辐射抗扰度是用于考察受试样品在收到外界的空间辐射骚扰时，其性能受到影响的程度，是电子信息产品抗扰度试验中最主要的试验方法之一。车载显示器作为车载电子产品其对抗扰度的要求更为严格，要求试验的测试频率范围越来越宽，而目前的单个测试仪器往往因为频带限制无法满足高工作频率样品测试要求的需要，如果每测试一段频率范围就要更换测试仪器，则整个测试过程工作效率非常低下。此外，目前车载显示器辐射抗绕度实验过程中受试样品工作状态的判定都是通过检验人员在旁边观察，但是高场强的电磁辐射干扰源对实验人员的身体健康的影响是显而易见的。因此，有必要对此进行改进。

发明内容

本发明的目的是克服上述不足之处，提供一种车载显示器宽频带辐射抗扰度测试装置，本发明的目的通过下述技术方案予以实现：本发明的车载显示器宽频带辐射抗扰度测试装置设有射频干扰信号源、第一同轴射频开关、低频段功率放大器、高频段功率放大器、前向功率计、后向功率计、第二同轴射频开关、第三同轴射频开关、第一定向耦合器、第二定向耦合器、第四同轴射频开关、20MHz-200MHz低频双锥天线、对数天线、喇叭天线、场强仪、摄像头、高速图像采集卡、射频开关控制模块、串口扩展卡、控制主机、 GPIB接口卡和车载显示器，所述的控制主机与高速图像采集卡、串口扩展卡和GPIB接口卡相连接，高速像采集卡通过视频电缆与摄像头相连接，串口扩展卡通过RS232（串行通信接口）总线与射频开关控制模块相连接，开关控制模块分别于第一同轴射频开关、第二同轴射频开关、第三同轴射频开关和第四同轴射频开关相连接，GPIB（通用接口总线）接口卡通过GPIB总线与射频干扰信号源、低频段功率放大器、高频段功率放大器、前向功率计、后向功率计和场场强仪相连接；射频干扰信号源的与第一同轴射频开关的相连接，第一同轴射频开关的分别与低频段功率放大器、高频段功率放大器的相连接，低频段功率放大器的与第一定向耦合器的相连接，第一定向耦合器的分别与第二同轴射频开关、第三同轴射频开关和第四同轴射频开关的相连接，第二同轴射频开关的与前向功率计的相连接，第三同轴射频开关的与后向功率计的相连接，第四同轴射频开关的分别与20MHz-200MHz低频双锥天线和对数天线相连接，高频段功率放大器的与第二定向耦合器的相连接，第二定向耦合器的分别与第二同轴射频开关、第三同轴射频开关和喇叭天线的相连接。

本发明车载显示器宽频带辐射抗扰度测试装置的测试方法如下：

所述的射频干扰信号源产生宽频带射频干扰信号，并通过GPIB总线将干扰信号的频率信息经GPIB接口卡传送至控制主机，控制主机判断干扰信号频率范围;

当干扰信号频率大于20MHz且小于200MHz，控制主机经射频开关控制模块控制第一同轴射频开关和第四同轴射频开关，第四同轴射频开关切换至与20MHz-200MHz低频双锥天线相连接并同时与对数天线断开，第一同轴射频开关切换至与低频段功率放大器进行信号放大并同时与高频段功率放大器断开，放大后的干扰信号传送至第一定向耦合器，第一定向耦合器的一个口将干扰信号经第四同轴射频开关传输至20MHz-200MHz低频双锥天线中，20MHz-200MHz低频双锥天线将放大后的干扰信号发射到车载显示器上；

当干扰信号频率大于200MHz且小于1GHz，控制主机经射频开关控制模块控制第一同轴射频开关和第四同轴射频开关，第四同轴射频开关切换至与对数天线相连接并同时与20MHz-200MHz低频双锥天线断开，第一同轴射频开关切换至与低频段功率放大器进行信号放大并同时与高频段功率放大器断开，放大后的干扰信号传送至第一定向耦合器，第一定向耦合器的一个口将干扰信号经第四同轴射频开关传输至对数天线中，对数天线将放大后的干扰信号发射到车载显示器上；

当干扰信号频率大于1GHz且小于2GHz，控制主机经射频开关控制模块控制第二同轴射频开关，第二同轴射频开关切换至与高频段功率放大器进行信号放大并同时与低频段功率放大器断开，放大后的干扰信号传送至第二定向耦合器，第二定向耦合器的一个口将干扰信号传输至喇叭天线中，喇叭天线将放大后的干扰信号发射到车载显示器上。

本测试装置可应用于在线监控(包括线路中干扰线号的监控和被测试车载显示器的工作状态监控)：在进行线路中干扰线号的监控时，线路中的干扰信号经过定向耦合器时，第一定向耦合器和第二定向耦合器的另两个口分别与前向功率计和后向功率计相连接，定向耦合器将线路中干扰信号的前向信号和反馈信号分流出来，分别传送给前向功率计和后向功率计，前向功率计和后向功率计通过GPIB总线将线路中的前向功率值和后向功率值发送至控制主机，用于监测线路的工作状态是否正常，若前向功率值偏差大于一定阈值或后向功率值大于一定阈值，控制主机则发送关闭干扰信号源的命令至干扰信号源。在进行被测试车载显示器的工作状态监控时，摄像头通过高速图像采集卡实时采集被测试的车载显示器的状态，并将采集的图像信息存储至控制主机，控制主机实时调用采集的图像信息，并将该图像信息与标准模板相比较，如果与标准模板差异大于一定阈值则判定被测设备的工作状态出现异常，控制主机则通过GPIB总线向射频干扰信号源发送关闭信号源的命令，使其进行关闭操作。

与现有技术相比，本发明为车载显示器产品电磁兼容辐射抗扰度宽频率范围测试提供一个良好平台，成功的实现车载显示器辐射抗扰度测试系统的测试频率的扩充和参数的实时在线监控，提高了实验室的技术水平和实验的灵活性，有效地利用实验室现有设备，节约设备成本，提高经济效益，也能够更好地保障测试人员的安全；该装置既可以实现20MHz-2GHz范围内频率的自动扩充，又可以实现线路和被测车载显示器的工作状态在线监控。

附图说明

图1是本发明的电路结构方框示意图。

图中数字表示

1- 射频干扰信号源，2-第一同轴射频开关，3-低频段功率放大器，

4- 高频段功率放大器，5-前向功率计，6-后向功率计，7-第二同轴射频开关，

8- 第三同轴射频开关，9-第一定向耦合器，10-第二定向耦合器，

11-第四同轴射频开关，12-20MHz-200MHz低频双锥天线，13-对数天线，

14-喇叭天线，15-场强仪，16-摄像头，17-高速图像采集卡，18-射频开关控制模块，19-串口扩展卡，20-控制主机，21-GPIB接口卡，22-车载显示器。

具体实施方式

以下通过附图的具体实施例，对本发明进一步说明。（但不是对本发明的限制）。

如图1所示，本发明的车载显示器宽频带辐射抗扰度测试装置设有射频干扰信号源1、第一同轴射频开关2、低频段功率放大器3、高频段功率放大器4、前向功率计5、后向功率计6、第二同轴射频开关7、第三同轴射频开关8、第一定向耦合器9、第二定向耦合器10、第四同轴射频开关11、20MHz-200MHz低频双锥天线12、对数天线13、喇叭天线14、场强仪15、摄像头16、高速图像采集卡17、射频开关控制模块18、串口扩展卡19、控制主机20、GPIB接口卡21和车载显示器22，所述的控制主机20与高速图像采集卡17、串口扩展卡19和GPIB接口卡21相连接，高速像采集卡17通过视频电缆与摄像头16相连接，串口扩展卡19通过RS232总线与射频开关控制模块18相连接，射频开关控制模块18分别于第一同轴射频开关2、第二同轴射频开关7、第三同轴射频开关8和第四同轴射频开关11相连接，GPIB接口卡21通过GPIB总线与射频干扰信号源1、低频段功率放大器3、高频段功率放大器4、前向功率计5、后向功率计6和场强仪15相连接；射频干扰信号源1与第一同轴射频开关2相连接，第一同轴射频开关2分别与低频段功率放大器3、高频段功率放大器4相连接，低频段功率放大器3与第一定向耦合器9相连接，第一定向耦合器9分别与第二同轴射频开关7、第三同轴射频开关8和第四同轴射频开关11相连接，第二同轴射频开关7与前向功率计5相连接，第三同轴射频开关8与后向功率计6相连接，第四同轴射频开关11分别与20MHz-200MHz低频双锥天线12和对数天线13相连接，高频段功率放大器4与第二定向耦合器10相连接，第二定向耦合器10分别与第二同轴射频开关7、第三同轴射频开关8和喇叭天线14相连接。

在测试之前,先通过场强仪监测射频干扰信号源发射的80MHz-4.2GHz的信号到达被测试区域时的实际场强值，计算实际场强值与标准值的差值，将该差值保存至控制主机中，形成补偿曲线，用于实现场强的校准。测试时，射频干扰信号源产生宽频带射频信号，射频干扰信号与事先保存在控制主机中的补偿曲线相叠加形成叠加后的干扰信号，控制主机判断干扰信号频率，如果干扰信号频率大于20MHz且小于200MHz，控制主机经射频开关控制模块控制第一同轴射频开关和第四同轴射频开关，使干扰信号经低频段功率放大器进行信号放大后传输至20MHz-200MHz低频双锥天线中，20MHz-200MHz低频双锥天线将放大后的干扰信号发射到车载显示器上；如果干扰信号频率大于200MHz且小于1GHz，控制主机经射频开关控制模块控制第一同轴射频开关和第四同轴射频开关，使干扰信号经高频段功率放大器进行信号放大后传输至对数天线，对数天线将放大后的干扰信号发射到车载显示器上；如果干扰信号频率大于1GHz且小于2GHz，控制主机经射频开关控制模块控制第二同轴射频开关，使干扰信号经高频段功率放大器进行信号放大后传输至喇叭天线中，喇叭天线将放大后的干扰信号发射到车载显示器上。

本测试装置可应用于进行在线监控，包括线路中干扰线号的监控和被测试车载显示器的工作状态监控：在进行线路中干扰线号的监控时，线路中的干扰信号经过定向耦合器时，定向耦合器将线路中干扰信号的前向信号和反馈信号分流出来，分别传送给前向功率计和后向功率计，前向功率计和后向功率计通过GPIB总线将线路中的前向功率值和后向功率值发送至控制主机，用于监测线路的工作状态是否正常，当前向功率值偏差大于一定阈值或后向功率值大于一定阈值，控制主机则发送关闭干扰信号源的命令至干扰信号源，在进行被测试车载显示器的工作状态监控时，摄像头通过高速图像采集卡实时采集被测试的车载显示器的状态，并将采集的图像信息存储至控制主机，控制主机实时调用采集的图像信息，并将该图像信息与标准模板相比较，当与标准模板差异大于一定阈值则判定被测设备的工作状态出现异常，控制主机则通过GPIB总线向射频干扰信号源发送关闭信号源的命令，使其进行关闭操作。

本发明的射频干扰信号源、低频段功率放大器、高频段功率放大器、20MHz-200MHz低频双锥天线、对数天线、 喇叭天线等仪器在市场上均可买到，例如: 射频干扰信号源可采用德国Rohde & Schwarz公司生产的型号为SMB100A，低频段功率放大器可采用瑞士TESEQ公司生产的型号为CBA1G-1000，高频段功率放大器可采用美国AR公司生产的型号为50S1G4A，20MHz-200MHz低频双锥天线可采用和信公司生产的型号为BicoLOG20100E，对数天线可采用恒高公司生产的型号为ZN30503A，喇叭天线可采用德国Schwarzbeck公司生产的型号为STLP9149，本说明书未详述部分如同轴射频开关、定向耦合器、高速图像采集卡、GPIB接口卡等为己有技术，故不再详述。

本发明的车载显示器宽频带辐射抗扰度测试装置己投入试运行，收到了较好的应用效果，大幅度提高了经济效益：本发明利用计算机集成，自动化的仪器操作大大提高工作效率，摸底整改实验提高工作效率约40%，认证综合提高效率50%（包括报告自动打印功能），以一个中等规模的认证检测机构为例，摸底整改费用以800元/小时计算，如果每年测试1000小时，则每年增加值32万元；认证费用平均约15000元/个，每年如果200个，则每年增加值150万元；减少仪器损耗费用约100万元；由于自动化程度的提高，还可节约人力资本约3人，每年增加值约120万元，总计每年给该机构可带来收入增加值约400万元。

以上只是本发明的一个实施例，凡熟悉此项技术人员，其依本发明所做的等同变更，均理应包含在本案申请专利范围内。

Claims (3)

1.车载显示器宽频带辐射抗扰度测试装置，其特征是，所述的车载显示器宽频带辐射抗扰度测试装置设有射频干扰信号源、第一同轴射频开关、低频段功率放大器、高频段功率放大器、前向功率计、后向功率计、第二同轴射频开关、第三同轴射频开关、第一定向耦合器、第二定向耦合器、第四同轴射频开关、20MHz-200MHz低频双锥天线、对数天线、喇叭天线、场强仪、摄像头、高速图像采集卡、射频开关控制模块、串口扩展卡、控制主机、 GPIB接口卡和车载显示器；所述的控制主机与高速图像采集卡、串口扩展卡和GPIB接口卡相连接，高速像采集卡通过视频电缆与摄像头相连接，串口扩展卡通过RS232总线与射频开关控制模块相连接，开关控制模块分别于第一同轴射频开关、第二同轴射频开关、第三同轴射频开关和第四同轴射频开关相连接，GPIB接口卡通过GPIB总线与射频干扰信号源、低频段功率放大器、高频段功率放大器、前向功率计、后向功率计和场场强仪相连接；所述的射频干扰信号源的与第一同轴射频开关的相连接，第一同轴射频开关的分别与低频段功率放大器、高频段功率放大器的相连接，低频段功率放大器的与第一定向耦合器的相连接，第一定向耦合器的分别与第二同轴射频开关、第三同轴射频开关和第四同轴射频开关的相连接，第二同轴射频开关的与前向功率计的相连接，第三同轴射频开关的与后向功率计的相连接，第四同轴射频开关的分别与20MHz-200MHz低频双锥天线和对数天线相连接，高频段功率放大器的与第二定向耦合器的相连接，第二定向耦合器的分别与第二同轴射频开关、第三同轴射频开关和喇叭天线的相连接。

2.根据权利要求1所述的车载显示器宽频带辐射抗扰度测试装置的测试方法，其特征是, 所述的射频干扰信号源产生宽频带射频干扰信号，并通过GPIB总线将干扰信号的频率信息经GPIB接口卡传送至控制主机，控制主机判断干扰信号频率范围;

当干扰信号频率大于20MHz且小于200MHz，控制主机经射频开关控制模块控制第一同轴射频开关和第四同轴射频开关，第四同轴射频开关切换至与20MHz-200MHz低频双锥天线相连接并同时与对数天线断开，第一同轴射频开关切换至与低频段功率放大器进行信号放大并同时与高频段功率放大器断开，放大后的干扰信号传送至第一定向耦合器，第一定向耦合器的一个口将干扰信号经第四同轴射频开关传输至20MHz-200MHz低频双锥天线中，20MHz-200MHz低频双锥天线将放大后的干扰信号发射到车载显示器上；

当干扰信号频率大于200MHz且小于1GHz时，控制主机经射频开关控制模块控制第一同轴射频开关和第四同轴射频开关，第四同轴射频开关切换至与对数天线相连接并同时与20MHz-200MHz低频双锥天线断开，第一同轴射频开关切换至与低频段功率放大器进行信号放大并同时与高频段功率放大器断开，放大后的干扰信号传送至第一定向耦合器，第一定向耦合器的一个口将干扰信号经第四同轴射频开关传输至对数天线中，对数天线将放大后的干扰信号发射到车载显示器上；

干扰信号频率大于1GHz且小于2GHz时，控制主机经射频开关控制模块控制第二同轴射频开关，第二同轴射频开关切换至与高频段功率放大器进行信号放大并同时与低频段功率放大器断开，放大后的干扰信号传送至第二定向耦合器，第二定向耦合器的一个口将干扰信号传输至喇叭天线中，喇叭天线将放大后的干扰信号发射到车载显示器上。

3.根据权利要求1所述的车载显示器宽频带辐射抗扰度测试装置的应用, 其特征是, 所述的车载显示器宽频带辐射抗扰度测试装置应用于进行在线监控，包括线路中干扰线号的监控和被测试车载显示器的工作状态监控：在进行线路中干扰线号的监控时，线路中的干扰信号经过定向耦合器时，定向耦合器将线路中干扰信号的前向信号和反馈信号分流出来，分别传送给前向功率计和后向功率计，前向功率计和后向功率计通过GPIB总线将线路中的前向功率值和后向功率值发送至控制主机，用于监测线路的工作状态是否正常，当前向功率值偏差大于一定阈值或后向功率值大于一定阈值，控制主机则发送关闭干扰信号源的命令至干扰信号源，在进行被测试车载显示器的工作状态监控时，摄像头通过高速图像采集卡实时采集被测试的车载显示器的状态，并将采集的图像信息存储至控制主机，控制主机实时调用采集的图像信息，并将该图像信息与标准模板相比较，当与标准模板差异大于一定阈值则判定被测设备的工作状态出现异常，控制主机则通过GPIB总线向射频干扰信号源发送关闭信号源的命令，使其进行关闭操作。