CN109655695A - 高强度高频辐射抗干扰窗口测试装置及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种高强度高频辐射抗干扰窗口测试装置及工艺，包括：包括信号发生器、功率放大器、定向耦合器、天线、全波暗室、场强探头、测试桌、控制设备，其中，所述信号发生器、功率放大器、定向耦合器和控制设备均设于所述全波暗室外；所述天线、场强探头和测试桌设于所述全波暗室内，且所述天线与测试桌的相对距离小于3m；所述信号发生器分别与所述控制设备和功率放大器电连接，所述功率放大器分别与所述信号发生器和定向耦合器电连接，所述定向耦合器分别与所述控制设备和天线电连接。本发明具有适用性强，成本低，可靠性高，稳定性强，数据具有一致性等优点。

Description

高强度高频辐射抗干扰窗口测试装置及工艺

技术领域

本发明涉及到检测领域，特别涉及到一种高强度高频辐射抗干扰窗口测试装置及其工艺。

背景技术

伴随着电子技术的发展，电子产品已经成为我们生活中不可或缺的一部分，电子产品或多或少都会向外部空间辐射电磁干扰同时也会受到外部电磁干扰的影响。特别是最近这些年无线技术的飞速发展，手机通讯已经从2G，3G，4G面向5G发展了，智能产品已经走入千家万户导致外部空间的电磁环境也越来越糟糕，电磁兼容成为所有电子产品都必须面对的问题。特别是辐射抗干扰问题，对于一些敏感的电子设备，辐射抗干扰会对产品的工作状态，工作性能，工作模式产生影响。处理不当可能会导致重大的损失。

辐射抗干扰测试主要是评估当电子产品处在正常工作状态下出现了电磁干扰是否会对其工作性能产生影响，本发明只针对1GHz到6GHz的高频部分进行阐述，常规的测试方法是全面辐射抗干扰测试法。

全面辐射抗干扰测试法：简称“全面辐射法”，对产品测试之前需要对场地进行校准，以确保发射天线发射到被测产品的场强满足要求，测试和校准都需要在全波暗室里面进行，全面辐射法要求被测设备全部浸入到均匀面上，发射天线到被测设备的距离为3m，按常规的被测尺寸的大小，校准至少需要在1.5m*1.5m场均匀面进行，在一个平面上至少要求校准16个点，在同一个信号发生器的发射等级下，在16个点产生的场强偏差在0-6dB以内，才认为校准面是均匀的场强。

目前技术存在以下缺点：

1)产生的辐射场强值小，适用范围较窄。

E(V/m)＝(30*P*G)0.5/d

根据场强计算公式如上，其中P为功放的输出功率，G为发射天线的增益，d为天线到场强探头的距离。

当信号发生器输出1dBm功率时，由于功放的功率只有45W，天线增益为9dBi，根据场强公式推算，其3m距离能产生的最大场强为36V/m，这还是属于理想情况，实际校准当中还需要留有一部分余量，一般会保留3dB的余量，以防止信号发生器和功率放大器过载，保护测试设备，所以实际校准的时候，在3m距离出只能得到24V/m的场强，而且不均匀，不能在16个校准点达到0-6dB的偏差要求，所以校准出来的场强值远远达不到测试的54V/m要求。

2)只能测试尺寸大小不超过1.5m*1.5m的设备。由于受制于校准面大小和场强均匀性的要求，最大的被测设备不能超过校准面大小，否则就不满足全面测试法的要求。

3)需要校准16个位置点，校准流程繁杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强度高频辐射抗干扰窗口测试装置及工艺，使高频辐射抗干扰测试更经济，更方便，更快捷，适用性更广泛。

本发明提出一种高强度高频辐射抗干扰窗口测试装置，其特征在于，包括信号发生器、功率放大器、定向耦合器、天线、全波暗室、场强探头、测试桌、控制设备，其中，

上述信号发生器、功率放大器、定向耦合器和控制设备均设于上述全波暗室外；上述天线、场强探头和测试桌设于上述全波暗室内，且上述天线与测试桌的相对距离小于3m；

上述信号发生器分别与上述控制设备和功率放大器电连接，上述功率放大器分别与上述信号发生器和定向耦合器电连接，上述定向耦合器分别与上述控制设备和天线电连接；

上述控制设备控制上述信号发生器产生未调制载波信号传输给功率放大器，上述定向耦合器将功率放大器放大后的载波信号值传输给天线，并实时监控传输至天线的载波信号的频率反馈至上述控制设备；

场强探头与控制设备电连接，上述场强探头探测天线生成的场强强度，并将探测数据反馈给上述控制设备。

进一步地，上述天线与地面垂直距离为1.05m；

上述天线与待测样品的水平相对距离为1.0m；

上述测试桌的桌面的垂直高度为0.8m。

本发明提出一种高强度高频辐射抗干扰窗口测试工艺，包括校准和测试，其特征在于，校准包括步骤：

根据被测物的尺寸大小换算出需要开启的指定校准点数量：

获取每一个指定校准点在指定频率范围内的前向功率值，并根据预设的对应的前向功率标准值，计算出每一个指定校准点在每一个指定频率段中的功率偏差；

判断是否存在大于指定值的功率偏差值；

若无，则校准完成。

进一步地，上述测试包括步骤：

将信号发生器产生的载波信号调节至所述校准时得到的信号发生器的输出值；

按指定方向和单位位移移动天线和待测样品的位置进行测试，并实时获取待测样品的工作状态参数；

根据所述待测样品的工作状态参数得出测试评估结果。

进一步地，上述指定位移步进为0.5m；

上述前向功率偏差范围为0-6dB。

进一步地，上述应该根据被测物的尺寸大小换算出需要开启的指定校准点数量的步骤包括：

根据被测物的尺寸大小换算出校准窗口的数量；

根据校准窗口的数量换算出需要开启的指定校准点数量。

进一步地，上述校准窗口为0.5m*0.5m的正方形，且与地面的垂直距离最低为0.8m；

上述校准窗口数量大于或等于1；

上述指定校准点为校准窗口的顶点。

进一步地，上述校准点数为所有开启的校准窗口顶点数量之和。

进一步地，上述获取每一个指定校准点在指定频率范围内的前向功率值的步骤，包括：

将所述场强探头分别移至每一个校准点，在所述场强探头移至任一校准点时控制所述信号发生器产生处于指定频率范围内的未调制载波信号。

进一步地，上述指定频率范围内为1-6GHz，上述未调制载波信号产生的场强大于或等于54V/m；

控制所述信号发生器产生处于指定频率范围内的未调制载波信号的步骤，包括：

控制所述信号发生器产生频率为1GHz的所述未调制载波信号，并以1％步进/次的增频速度将所述未调制载波信号的频率从1GHz增加至6GHz。

本发明与现有的技术相比，具有如下的优点：适用于要求高场强强度的抗干扰测试；无需购买价格昂贵的大功率射频功放；无需将射频功放搬到电波暗室，无需移动发射天线，避免人为损坏设备；场地校验和样机测试效率大大提高；减少测试系统不确定度，提高测试稳定性和一致性；适用性更广泛，适用于各种无线电，医疗设备和电子电器产品。

附图说明

图1为本发明一实施例的高强度高频辐射抗干扰窗口测试装置示意图；

图2为本发明一实施例的高强度高频辐射抗干扰窗口测试装置示意图；

图3为本发明一实施例的高强度高频辐射抗干扰窗口测试工艺流程示意图；

图4为本发明一实施例的高强度高频辐射抗干扰窗口测试工艺流程示意图；

图5为本发明一实施例的高强度高频辐射抗干扰窗口测试工艺示意图。

1、信号发生器；2、功率放大器；3、定向耦合器；4、天线；5、测试桌；6、全波暗室；7、场强探头；8、控制设备；9、电线。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，下列各实施例中所述的电连接，均为电线连接，即，有线电连接。

参照图1、2，本发明提出一种高强度高频辐射抗干扰窗口测试装置，包括：

信号发生器1，用于上述步骤中产生一个处于指定频率段的未调制载波信号；

功率放大器2，简称“功放”，是指在给定失真率条件下，能产生最大功率输出以驱动某一负载的放大器，用于放大信号发生器1所产生的未调制载波信号；

定向耦合器3，是一种通用的微波/毫米波部件，用于经过放大的未调制载波通过定向耦合器3馈给天线4，并实时监控传输至天线4的载波信号的频率反馈至所述控制设备8；

天线4，把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波，产生场强，其中天线与地面垂直距离为1.05m，天线与待测样品的水平相对距离为1.0m；

全波暗室6，全电波暗室减小了外界电磁波信号对测试信号的干扰，同时电磁波吸波材料可以减小由于墙壁和天花板的反射对测试结果造成的多径效应影响；

场强探头7，测量电场强度等参量的传感器，将感知到场强强度然后回传给控制设备8；

测试桌5，用于放置待测样品，桌面的垂直高度为0.8m；

控制设备8，用于控制信号发生器1产生一个未调制载波，从而建立起场强强度和信号发生器1发生信号大小的关系，通过调节信号发生器1的大小控制产生场强的大小。

上述信号发生器1、功率放大器2、定向耦合器3和控制设备8均设于上述全波暗室6外；上述天线4、场强探头7和测试桌5设于上述全波暗室6内，且上述天线4与测试桌5的相对距离为1m；上述信号发生器1分别与上述控制设备8和功率放大器2电连接，上述功率放大器2分别与上述信号发生器1和定向耦合器3电连接，上述定向耦合器3分别与上述控制设备8和天线4电连接；上述控制设备8控制上述信号发生器1产生未调制载波信号传输给功率放大器2，上述定向耦合器3将功率放大器2放大后的载波信号值传输给天线4，并实时监控传输至天线4的载波信号的频率反馈至上述控制设备8；场强探头7与控制设备8电连接，上述场强探头7探测天线4生成的场强强度，并将探测数据反馈给上述控制设备8。

依据ETSI EN 301 489-1，IEC 60601-1-2和IEC 61000-4-3标准要求，所有无线电设备，医疗设备和电子电器产品都需要满足1GHz-6GHz高频辐射抗干扰要求。特别是在一些手机通讯频段，对于辐射抗干扰场强的强度要求达到了54V/m，现在市场上主流的射频功放功率不够大，大部分在45W左右，而且高频段线缆衰减较大影响馈给高频天线能量的效率，从而导致达不到要求的场强强度，因此需要购买大功率射频功放，或需要将小功率射频功放搬到电波暗室，才能满足产品标准要求的高辐射场强。本发明方法解决了利用小功率的射频功放满足高辐射抗干扰强求的要求。

参照图3、4、5，本发明提供一种高强度高频辐射抗干扰窗口测试工艺，包括S1校准和S2测试，其特征在于，

所述步骤S1校准包括：

S11、根据被测物的尺寸大小换算出需要开启的指定校准点数量：

S12、获取每一个指定校准点在指定频率范围内的前向功率值，并根据预设的对应的前向功率标准值，计算出每一个指定校准点在每一个指定频率段中的功率偏差；

S13、判断是否存在大于指定值的功率偏差值；

S14、若无，则校准完成。

所述步骤S2测试包括：

S21、将信号发生器产生的载波信号调节至所述校准时得到的信号发生器的输出值；

S22、按指定方向和单位位移移动天线和待测样品的位置进行测试，并实时获取待测样品的工作状态参数；

S23、根据所述待测样品的工作状态参数得出测试评估结果。

如上述步骤S1，校准。全面辐射法要求被测设备全部浸入到均匀面上，因此需要进行校准的步骤。通过预先测量被测样品的大小，得知需要测定的校准点的数量从而开展工作，大大增加了工作效率，步骤S1的校准装置布置如图2所示。

如上述步骤S2，测试。测试就是利用校准时候的信号发生器值或前向功率值得到的场强大小进行正常测试，步骤S2的测试装置布置如图1所示。

如上述步骤S11，根据被测物的尺寸大小换算出需要开启的指定校准点数量。预先根据待测样品的尺寸大小进行测量，换算出实际需要开启的指定校准点数量，可大大减少工作量，加快工作效率。

如上述步骤S12，获取每一个指定校准点在指定频率范围内的前向功率值，并根据预设的对应的前向功率标准值，计算出每一个指定校准点在每一个指定频率段中的功率偏差。在本实施例中，将场强探头放置最低的一个0.5m*0.5m窗口的每一个顶点上，控制所述信号发生器产生频率为1GHz的所述未调制载波信号，并以1％步进/次的增频速度将所述未调制载波信号的频率从1GHz增加至6GHz。

如上述步骤S13，判断是否存在大于指定值的功率偏差值。判断上述步骤S12所得的功率偏差值是否在0-6dB范围内，若是，则继续步骤S12，直至功率偏差在0-6dB范围内；若不存在大于0-6dB范围内的功率偏差值，则进入步骤S14。

如上述步骤S14，若无，则校准完成。若不存在大于0-6dB范围内的功率偏差值则校准完成，记录此时信号发生器的输出值。

如上述步骤S21，将信号发生器产生的载波信号调节至所述校准时得到的信号发生器的输出值。在本实施例中，利用校准时得到信号发生器的输出值，馈给天线，使天线产生一个场强，待测样品放置在距离天线1m处高0.8m的桌面上。

如上述步骤S22，按指定方向和单位位移移动天线和待测样品的位置进行测试，并实时获取待测样品的工作状态参数。在本实施例中，上下以0.5m的单位位移移动天线，左右以0.5m的单位位移移动测样品进行测试，经多次独立窗口测试，以使被测设备都有被场强覆盖过，而达到测试的要求。实时获取待测样品的信号强度、响应速度等工作状态参数。

如上述步骤S23，根据所述待测样品的工作状态参数得出测试评估结果。根据实时获取的取待测样品的信号强度、响应速度等工作状态参数，对待测样品进行综合评估，得出测试评估结果。

在本实施例中，上述校准点数为所有开启的校准窗口顶点数量之和。

需要说明的是，同时开启的校准窗口都是相邻的，在一般情况下两个开启的校准窗口之间不包括未开启的校准窗口，且校准点数为所有窗口顶点数量之和。

根据被测物的尺寸大小换算出校准窗口的数量。预先根据待测样品的尺寸大小进行测量，换算出实际需要开启的校准窗口数量。

在实际应用中，校准窗口为0.5m*0.5m的正方形，且与地面的垂直距离最低为0.8m；校准窗口数量大于或等于1；指定校准点为校准窗口的顶点。若一个天线窗口不足以覆盖所有的被测样品，则升高天线的高度0.5m，校准下一个窗口，根据实际需要来确认校准的窗口数。例如2个校准窗口，则需要校准8个校准点。

在本实施例中，上述获取每一个指定校准点在指定频率范围内的前向功率值的步骤S12，包括：

S15、将所述场强探头分别移至每一个校准点，在所述场强探头移至任一校准点时控制所述信号发生器产生处于指定频率范围内的未调制载波信号。

如上述步骤S15，将所述场强探头分别移至每一个校准点，在所述场强探头移至任一校准点时控制所述信号发生器产生处于指定频率范围内的未调制载波信号。在本实施例中，指定频率范围内为1-6GHz，所述未调制载波信号产生的场强大于或等于54V/m；控制所述信号发生器产生频率为1GHz的所述未调制载波信号，并以1％步进/次的增频速度将所述未调制载波信号的频率从1GHz增加至6GHz；若在步骤S13中判断结果为是，则重复此步骤。

目前，医疗设备和电子电器产品都需要满足1GHz-6GHz高频辐射抗干扰要求。特别是在一些手机通讯频段，对于辐射抗干扰场强的强度要求达到了54V/m。辐射抗干扰测试主要是评估当电子产品处在正常工作状态下出现了电磁干扰是否会对其工作性能产生影响。

本发明的高强度高频辐射抗干扰窗口测试方法、装置的有益效果为：适用于要求高场强强度的抗干扰测试；无需购买价格昂贵的大功率射频功放；无需将射频功放搬到电波暗室，无需移动发射天线，避免人为损坏设备；场地校验和样机测试效率大大提高；减少测试系统不确定度，提高测试稳定性和一致性；适用性更广泛，适用于各种无线电，医疗设备和电子电器产品。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种高强度高频辐射抗干扰窗口测试装置，其特征在于，包括信号发生器、功率放大器、定向耦合器、天线、全波暗室、场强探头、测试桌、控制设备，其中，

所述信号发生器、功率放大器、定向耦合器和控制设备均设于所述全波暗室外；所述天线、场强探头和测试桌设于所述全波暗室内，且所述天线与测试桌的相对距离小于3m；

所述信号发生器分别与所述控制设备和功率放大器电连接，所述功率放大器分别与所述信号发生器和定向耦合器电连接，所述定向耦合器分别与所述控制设备和天线电连接；

所述控制设备控制所述信号发生器产生未调制载波信号传输给功率放大器，所述定向耦合器将功率放大器放大后的载波信号值传输给天线，并实时监控传输至天线的载波信号的频率反馈至所述控制设备；

场强探头与控制设备电连接，所述场强探头探测天线生成的场强强度，并将探测数据反馈给所述控制设备。

2.根据权利要求1所述的高强度高频辐射抗干扰窗口测试装置，其特征在于，

所述天线与地面垂直距离为1.05m；

所述天线与待测样品的水平相对距离为1.0m；

所述测试桌的桌面的垂直高度为0.8m。

3.一种高强度高频辐射抗干扰窗口测试工艺，包括校准和测试，其特征在于，校准包括步骤：

根据被测物的尺寸大小换算出需要开启的指定校准点数量：

获取每一个指定校准点在指定频率范围内的前向功率值，并根据预设的对应的前向功率标准值，计算出每一个指定校准点在每一个指定频率段中的功率偏差；

判断是否存在大于指定值的功率偏差值；

若无，则校准完成。

4.根据权利要求3所述高强度高频辐射抗干扰窗口测试工艺，其特征在于测试包括步骤：

将信号发生器产生的载波信号调节至所述校准时得到的信号发生器的输出值；

按指定方向和单位位移移动天线和待测样品的位置进行测试，并实时获取待测样品的工作状态参数；

根据所述待测样品的工作状态参数得出测试评估结果。

5.根据权利要求4所述高强度高频辐射抗干扰窗口测试工艺，其特征在于，所述指定位移步进为0.5m；

所述前向功率偏差范围为0-6dB。

6.根据权利要求3所述高强度高频辐射抗干扰窗口测试工艺，其特征在于，所述应该根据被测物的尺寸大小换算出需要开启的指定校准点数量的步骤包括：

根据被测物的尺寸大小换算出校准窗口的数量；

根据校准窗口的数量换算出需要开启的指定校准点数量。

7.根据权利要求6所述高强度高频辐射抗干扰窗口测试工艺，其特征在于，所述校准窗口为0.5m*0.5m的正方形，且与地面的垂直距离最低为0.8m；

所述校准窗口数量大于或等于1；

所述指定校准点为校准窗口的顶点。

8.根据权利要求7所述高强度高频辐射抗干扰窗口测试工艺，其特征在于，所述校准点数为所有开启的校准窗口顶点数量之和。

9.根据权利要求3所述高强度高频辐射抗干扰窗口测试工艺，其特征在于，获取每一个指定校准点在指定频率范围内的前向功率值的步骤，包括：

将所述场强探头分别移至每一个校准点，在所述场强探头移至任一校准点时控制所述信号发生器产生处于指定频率范围内的未调制载波信号。

10.根据权利要求9所述高强度高频辐射抗干扰窗口测试工艺，其特征在于，所述指定频率范围内为1-6GHz，所述未调制载波信号产生的场强大于或等于54V/m；

控制所述信号发生器产生处于指定频率范围内的未调制载波信号的步骤，包括：

控制所述信号发生器产生频率为1GHz的所述未调制载波信号，并以1％步进/次的增频速度将所述未调制载波信号的频率从1GHz增加至6GHz。