CN110703022B - 复杂电磁环境构建系统、车辆电磁抗干扰测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种复杂电磁环境构建系统、车辆电磁抗干扰测试系统及方法，其中，复杂电磁环境构建系统通过射频源单元、功放单元、功率合并单元、天线单元以及控制设备能够构建出车辆所处的复杂电磁环境；基于复杂电磁环境构建系统可构建车辆电磁抗干扰测试系统，基于复杂电磁环境构建系统构建的车辆电磁抗干扰测试系统能够对车辆抗电磁干扰的能力进行准确测试，且该系统轻便、具有通用性，有利于行业内的工程实际应用。

Description

复杂电磁环境构建系统、车辆电磁抗干扰测试系统及方法

技术领域

本发明涉及电磁兼容测试技术领域，尤其涉及一种复杂电磁环境构建系统、车辆电磁抗干扰测试系统及方法。

背景技术

汽车在其工作环境下，时刻面临来自车内和车外的电磁干扰，因此，抗电磁干扰的能力是汽车可靠性的重要指标，国际标准和汽车制造商企业标准都定义了电磁抗干扰测试的要求。

汽车的电磁环境日趋复杂，特别是新能源、车联网、智能驾驶等汽车行业新技术的迅速到来并大量投入使用，汽车所处的电磁环境变得越来越复杂。在对车辆抗电磁干扰的能力进行测试时，通常需要模拟出车辆所处的复杂电磁环境，然而，目前尚不存在能够模拟出车辆所处复杂电磁环境的方案，若无法模拟出车辆所处的复杂电磁环境，将无法准确地对车辆抗电磁干扰的能力进行测试。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种复杂电磁环境构建系统、车辆电磁抗干扰测试系统及方法，用以构建车辆所处的复杂电磁环境，进而，在构建的复杂电磁环境中对待测车辆抗电磁干扰的能力进行准确测试，其技术方案如下：

一种复杂电磁环境构建系统，包括：射频源单元、功放单元、功率合并单元、天线单元以及控制设备；

所述射频源单元，用于产生并输出M个类型的N路射频信号，其中，M和N均为大于或等于2的整数；

所述功放单元，用于对所述射频源单元输出的所述N路射频信号进行功率放大，输出N路放大后的射频信号；

所述功率合并单元，用于根据所述功放单元输出的所述N路放大后的射频信号的频率，对所述N路放大后的射频信号中需要进行合并的射频信号进行合并，输出P路射频信号，其中，频率处于同一频率范围的射频信号合并为一路，P为小于N的正整数；

所述天线单元，用于将所述功率合并单元输出的所述P路射频源信号辐射出去，以及，当所述N路放大后的射频信号中存在不需要合并的射频信号时，将不需要合并的射频信号辐射出去；

所述控制设备，用于对所述射频源单元进行控制，并对所述射频源单元和所述功放单元的工作状态进行监控。

可选的，所述射频源单元包括至少一个通信单元、至少一个处理单元、Q个射频芯片和K个射频电路，其中，每个通信单元分别与所述控制设备和一个处理单元连接，每个处理单元与至少一个射频芯片连接，每个射频芯片与至少一个射频电路连接，Q、K均为大于或等于2的整数；

每个通信单元，用于实现与其连接的处理单元与所述控制设备之间的通信；

每个射频芯片，用于产生一个类型的至少一路射频信号，并将产生的射频信号通过与其连接的射频电路输出；

每个处理单元，用于对与其连接的射频芯片进行控制，以及，将与其连接的射频芯片的工作状态通过与其连接的通信单元传输至所述控制设备。

可选的，所述射频源单元包括M个类型的至少M个射频芯片，一个类型的射频芯片对应一个类型的射频源，一个类型的射频芯片至少一个；

其中，一个类型的所有射频芯片输出的射频信号能够覆盖该类型的射频芯片所对应的射频源的完整频带；若一个类型的所有射频芯片输出多路子频带射频信号来覆盖完整频带，则对于每路射频信号，使该路射频信号的频率重复不断地在该路射频信号所处子频带的下限频率与上限频率之间变化。

可选的，所述功放单元包括至少一个功率放大器，其中，任一功率放大器包括多个输入端口和与每个输入端口对应的输出端口；

每个功率放大器，用于对通过该功率放大器的输入端口输入的射频信号进行功率放大，并通过该功率放大器的输出端口输出放大后的射频信号；

其中，任一功率放大器的一个输入端口用于输入所述射频源单元输出的一路射频信号，该输入端口对应的输出端口用于输出对该输入端口输入的射频信号进行放大后的射频信号。

可选的，所述功率合并单元包括S个功率合并子单元，其中，一个功率合并子单元对应一频率范围，任意两个功率合并子单元分别对应的频率范围不同，其中，S为大于或等于2的正整数；

所述天线单元包括分别与每个功率合并子单元连接的天线子单元；若所述功放单元输出的射频信号中存在不需要进行合并的射频信号，则所述天线单元还包括与所述功放单元连接的天线子单元；

每个功率合并子单元，用于将所述N路放大后的射频信号中、频率属于该功率合并子单元对应的频率范围内的各路射频信号合并为一路射频信号；

其中，每个功率合并子单元输出的射频信号的总频率范围小于或等于与其连接的天线子单元的工作频率范围。

可选的，所述S个功率合并子单元中的每个功率合并子单元包括：一个功率合并器或者至少三个功率合并器，每个功率合并器包括至少两个输入端口和一个输出端口；

其中，对于任一功率合并子单元，若该功率合并子单元包括一个功率合并器，则该功率合并子单元对应的频率范围为该功率合并器的工作频率范围；若一个功率合并子单元包括至少三个功率合并器，则所述至少三个功率合并器的工作频率范围相同，所述至少三个功率合并器的工作频率范围为该功率合并子单元对应的频率范围。

可选的，对于任一功率合并子单元，若该功率合并子单元包括一个功率合并器，则该功率合并器的输入为所述功放单元输出的射频信号中、频率属于该功率合并器的工作频率范围的各路射频信号，该功率合并器的输出为该功率合并子单元的输出；

对于任一功率合并子单元，若该功率合并子单元包括至少三个功率合并器，则所述至少三个功率合并器级联，每一级功率合并器的输出作为下一级功率合并器的输入，第一级功率合并器的输入为所述功放单元输出的射频信号中、频率属于该级功率合并器的工作频率范围的各路射频信号，最后一级功率合并器的输出为该功率合并子单元的输出。

一种车辆电磁抗干扰测试系统，包括：四个上述任意一项所述的复杂电磁环境构建系统，其中，四个所述复杂电磁环境构建系统中的控制设备为同一控制设备或不同控制设备；

四个所述复杂电磁环境构建系统中的四个天线单元分别设置于待测车辆前后左右四个方向的目标位置处；

四个所述复杂电磁环境构建系统，用于分别产生干扰电磁场，以便车辆监控设备监控所述待测车辆在四个所述复杂电磁环境构建系统产生的干扰磁场中的性能；其中，每个所述复杂电磁环境产生的干扰磁场中各频段的电磁场场强大小为相应频段的场强标定值。

一种车辆电磁抗干扰测试方法，应用于上述的车辆的电磁抗干扰测试系统，包括：

分别获取真实场景中的M个类型的射频源对车辆产生的干扰场强，其中，M为大于或等于2的整数；

以所述M个类型的射频源对车辆产生的干扰场强为依据，通过所述电磁抗干扰测试系统中的四个复杂电磁环境构建系统产生干扰场强，以便车辆监控设备监控待测车辆在四个所述复杂电磁环境构建系统产生的干扰磁场中的性能；其中，针对同一类型的射频源的同一频段，四个所述复杂电磁环境构建系统分别产生的干扰电磁场处于不同频点。

可选的，所述以所述M个类型的射频源对车辆产生的干扰场强为依据，通过所述电磁抗干扰测试系统中的四个复杂电磁环境构建系统产生干扰场强，包括：

根据所述M个类型的射频源对车辆产生的干扰场强，确定所述复杂电磁环境构建系统的射频源单元中每个类型的射频芯片的目标发射功率；

将每个所述复杂电磁环境构建系统中每个类型的射频芯片的发射功率调整为对应的目标发射功率；

通过四个调整了射频芯片发射功率后的复杂电磁环境构建系统产生干扰场强。

经由上述方案可知，本发明提供的复杂电磁环境构建系统中，射频源单元，能够产生并输出M个类型的N路射频信号，功放单元能够对射频源单元输出的N路射频信号进行功率放大，输出N路放大后的射频信号，功率合并单元能够根据功放单元输出的N路放大后的射频信号的频率，对N路放大后的射频信号中需要进行合并的射频信号进行合并，输出P路射频信号，天线单元能够将功率合并单元输出的P路射频源信号辐射出去，以及，当N路放大后的射频信号中存在不需要合并的射频信号时，将不需要合并的射频信号辐射出去，从而产生复杂电磁环境，由此可见，本发明提供的复杂电磁环境构建系统通过射频源单元、功放单元、功率合并单元、天线单元以及控制设备能够构建出车辆所处的复杂电磁环境，基于该复杂电磁环境构建系统可方便构建车辆电磁抗干扰测试系统，基于复杂电磁环境构建系统构建的车辆电磁抗干扰测试系统能够对车辆在复杂电磁环境下的抗电磁干扰能力进行准确测试，测试系统轻便，且具有通用性，有利于行业内的工程实际应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的复杂电磁环境构建系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的复杂电磁环境构建系统中射频源单元的具体结构示意图；

图3为本发明实施例提供的三个功率合并子单元级联的示意图；

图4为本发明实施例提供的复杂电磁环境构建系统的具体结构的一示例的示意图；

图5为本发明实施例提供的利用四个复杂电磁环境构建系统对待测车辆进行电磁抗干扰测试的示意图；

图6为本发明实施例提供的车辆电磁抗干扰测试方法的流程示意图；

图7为本发明实施例提供的四个复杂电磁环境构建系统进行离散扫频的示意图。

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做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。

发明人在实现本发明的过程中发现：现有技术中存在实现汽车复杂电磁环境抗干扰测试的方案，该方案的大致思路为，在外场通过大量测试对单一场景的电磁环境逐个采集，然后在暗室内用电磁抗干扰测试设备对特定频段的场景进行回放，从而实现复杂电磁环境抗干扰测试。

然而，上述方案存在较明显的缺陷，具体体现在：其一，进行抗干扰测试时回放的频谱数量有限，甚至是逐次回放单个频段，而实际电磁干扰往往是多个频段电磁波共同作用的结果，因此，其准确性有限；其二，场景信号的采集需要大量的人力物力财力时间，一旦技术更新或变化，又需要重新采集，而现代车载电子信息和无线通信技术的发展速度日新月异，因此，上述方案的维护成本高、通用性差；其三，用上述方案实现复杂电磁环境抗干扰测试，需要非常复杂和昂贵的系统，不利于行业内的推广应用。

为了能够准确模拟出车辆所处的复杂电磁环境，进而能够在模拟出的复杂电磁环境中准确地对待测车辆抗电磁干扰的能力进行测试，本案发明人进行了深入研究，最终提出了一种能够构建出车辆所处复杂电磁环境的复杂电磁环境构建系统，并在此基础上提出了一种能够对待测车辆抗电磁干扰的能力进行准确测试、且成本相对较低、通用性较强的测试系统和测试方法，发明人提出上述系统和方法的依据和基础是：电磁环境中较强的电磁波均来自于射频系统有意发射的射频信号，其相对于电子电气系统工作时无意产生的电磁干扰要高出多个量级，是构成复杂电磁环境中对汽车造成干扰的主要来源，因此，可以采用这些射频系统的最小系统模拟出有意发射的各类射频电磁波的典型波形，并采用近场天线耦合法使电磁波保持较大的能量，模拟电磁环境干扰强烈或多个干扰源并存等极限情况，实现复杂电磁环境下汽车电磁抗干扰性能的模拟测试，此方法可称之为多目标短距耦合法。

接下来首先对本发明提供的复杂电磁环境构建系统进行介绍。

请参阅图1，示出了本发明实施例提供的一种复杂电磁环境构建系统的结构示意图，其可以包括：射频源单元101、功放单元102、功率合并单元103、天线单元104以及控制设备105。

如图1所示，射频源单元101与功放单元102连接，功放单元102与功率合并单元103连接，功率合并单元103与天线单元104，在某种情况下，功放单元102还与天线单元104连接，控制设备105分别与射频源单元101和功放单元102连接。

射频源单元101，用于产生并输出M种类型的N路射频信号，其中，M和N均为大于或等于2的整数。

需要说明的是，射频源单元101产生的射频信号的类型根据具体的应用场景设定。

功放单元102，用于将射频源单元101输出的N路射频信号进行功率放大，输出N路放大后的射频信号。

功率合并单元103，用于根据功放单元102输出的N路放大后的射频信号的频率，对功放单元102输出的N路放大后的射频信号中需要进行合并的射频信号进行合并，输出P路射频信号。

其中，处于同一频率范围的射频信号合并为一路，P为小于N的正整数。

天线单元104，用于将功率合并单元输出的P路射频源信号辐射出去，以及，当功放单元102输出的N路放大后的射频信号中存在不需要合并的射频信号时，将不需要合并的射频信号辐射出去。

控制设备105，用于对射频源单元101进行控制，并对射频源单元101和功放单元102的工作状态进行监控。

本发明实施例提供的复杂电磁环境构建系统能够通过射频源单元101、功放单元102、功率合并单元103、天线单元104以及控制设备105构建出车辆所处的复杂电磁环境，这使得后续能够基于复杂电磁环境构建系统构建的复杂电磁环境对车辆抗电磁干扰的能力进行准确测试。

接下来分别对上述实施例提供的复杂电磁环境构建系统中的各个单元进行介绍。

首先对上述实施例提供的复杂电磁环境构建系统中的射频源单元101进行介绍：

请参阅图2，示出了射频源单元的一结构示意图，其可以包括：至少一个通信单元、至少一个处理单元、Q个射频芯片和K个射频电路，Q、K均为大于或等于2的整数。

每个通信单元分别与控制设备和一个处理单元连接，每个处理单元与至少一个射频芯片连接，每个射频芯片与至少一个射频电路连接。

每个通信单元，用于实现与其连接的处理单元与控制设备之间的通信。

可选的，本实施例中的通信单元可以为CAN收发器，相应的，CAN收发器通过CAN总线与控制设备连接。通信单元一方面将与其连接的处理单元获取的信息传输至控制设备，另一方面，将控制设备的控制指令传输至与其连接的处理单元。

每个处理单元，用于对与其连接的射频芯片进行控制，以及，将与其连接的射频芯片的工作状态通过与其连接的通信单元传输至控制设备。

可选的，处理单元可以为MCU，处理单元的作用是控制与其连接的射频芯片的工作，比如，控制射频芯片产生射频信号，控制射频芯片所产生的射频芯片的频率、功率、带宽、调制方式等。根据射频芯片的不同特点，处理单元可以通过信号线、使能线、数据线等连接到射频芯片，实现对射频芯片的控制。同时，处理单元还可获取与其连接的射频芯片的工作状态，将获取的射频芯片的工作状态通过与其连接的通信单传输至控制设备显示，以便用户可以通过控制设备实时监测射频芯片的工作状态。

每个射频芯片，用于产生一个类别的至少一路射频信号，并将产生的射频信号通过与其连接的射频电路输出。

示例性的，射频源单元中包括超声波雷达芯片、4G模组芯片、FM芯片，超声波雷达芯片产生超声波雷达信号，4G模组芯片产生模拟4G基站信号，FM芯片产生模拟FM发射台信号。

需要说明的是，本实施例中射频芯片所产生的射频信号的数据内容并不重要，可以为没有实际意义的数据，也可以为有一定意义的数据，本实施例对此不作限定，只要是相应类型的射频信号即可。

前述内容提到，射频源单元用于产生并输出M个类型的N路射频信号，若要输出M个类型的射频信号，则需要M个类型的射频芯片，其中，每个类型的射频芯片至少一个，每个类型的射频芯片具有至少一路输出。

需要说明的是，一个类型的射频芯片对应一个类型的射频源，对于任一类型的射频源而言，若一个对应类型的射频芯片一路输出的射频信号可以覆盖该射频源的完整频带，则只需使用一个具有一路输出的射频芯片即可，比如WiFi芯片，WiFi芯片一路输出的WiFi信号可以完整地覆盖WiFi射频源的完整频带，因此，射频源单元中只需使用一个具有一路输出的WiFi芯片即可；对于任一类型的射频源而言，若一个对应类型的射频芯片一路输出的射频信号只能覆盖该射频源的部分频带，则需要使用一个具有多路输出的射频芯片、或者多个具有一路输出的射频芯片的组合、或者多个具有多路输出的射频芯片的组合、或者至少一个具有多路输出的射频芯片和至少一个具有一路输出的射频芯片的组合。

对于任一类型的射频源，假设对应类型的所有射频芯片输出多路子频带射频信号来覆盖完整频带，则对多路射频信号中的每一路射频信号进行离散扫频，所谓离散扫频指的是，对于任一路射频信号，使该路射频信号的频率在该路射频信号所处子频带的上限频率和下限频率之间变化。假设将一个类型的射频源的总频带划分为n个子频带，该射频源对应的所有射频芯片输出n路射频信号，一路射频信号位于n个子频带中的一个子带中，假设n路射频信号分别为S₁、S₂、…S_n，对射频源的总频带进行划分得到的n个子频带分别为F₁、F₂、…F_n，射频信号S₁位于子频带F₁内，射频信号S₂位于子频带F₂内，…，射频信号S_n位于子频带F_n内，则使射频信号S₁的频率f₁在子频带F₁的上限频率f_max1和下限频率f_min1之间变化，同样的，使射频信号S₂的频率f₂在子频带F₂的上限频率f_max2和下限频率f_min2之间变化，…，使射频信号S_n的频率f_n在子频带F_n的上限频率f_maxn和下限频率f_minn之间变化。

示例性的，FM射频源的总频带为76～108MHz，但单个FM芯片一路输出的FM信号只占用数十kHz频带，基于此，可以将FM射频源的整个频带划分成8个宽度为4MHz的子频带，使用多个FM芯片进行8路输出，分别产生这8个子频带内的FM信号，并且针对每个子频带内的FM信号进行反复离散扫频。

前述内容提到，对于任一个类型的射频源而言，若一个对应类型的射频芯片一路输出的射频信号只能覆盖该射频源的部分频带，则需要使用一个具有多路输出的射频芯片、或者多个具有一路输出的射频芯片的组合、或者多个具有多路输出的射频芯片的组合、或者至少一个具有多路输出的射频芯片与至少一个具有单路输出的射频芯片的组合，除此之外，若一个射频源包括离散的多个频带，则同样需要使用一个具有多路输出的射频芯片、或者多个具有一路输出的射频芯片的组合、或者多个具有多路输出的射频芯片的组合、或者至少一个具有多路输出的射频芯片与至少一个具有单路输出的射频芯片的组合。

示例性的，4G基站信号这一射频源包含1880-1900MHz、2320-2370MHz、2575-2635MHz等频带，因此，需要使用一个具有多路输出的4G模组芯片、或者多个具有一路输出的4G模组芯片的组合、或者多个具有多路输出的4G模组芯片的组合、或者至少一个具有多路输出的4G模组芯片与至少一个具有单路输出的4G模组芯片的组合，来产生分别位于1880-1900MHz、2320-2370MHz、2575-2635MHz等频带内的4G基站信号。

前述内容提到，每个射频芯片都连接有至少一个射频电路，射频芯片产生的射频信号经与其连接的射频电路输出，需要说明的是，射频电路的作用主要有两个，其一，阻抗匹配，其二，频带调节，所谓的阻抗匹配指的是，使与该射频电路连接的射频芯片所产生的射频信号的源阻抗与传输线的阻抗相匹配，所谓频带调节指的是，使与该射频电路连接的射频芯片所产生的射频信号所在频带能传输，其它频带不能传输，通过阻抗匹配和频带调节使射频信号达到最大的传输效能。

另外，需要说明的是，每个射频电路都需要根据其连接的射频芯片所产生的射频信号的特性进行有针对性的设计，如果一个射频芯片产生多路射频信号，比如，4G模组芯片产生不同频段的4G信号，则每一路射频信号需要设计一个与之匹配的射频电路。

接下来对上述实施例提供的复杂电磁环境构建系统中的功放单元102进行介绍：

本实施例中的功放单元包括至少一个功率放大器，每个功率放大器包括多个输入端口和与每个输入端口对应的输出端口。

每个功率放大器，用于对通过该功率放大器的输入端口输入的射频信号进行功率放大，并通过该功率放大器的输出端口输出放大后的射频信号。

其中，任一功率放大器的一个输入端口port_in用于输入射频源单元输出的一路射频信号，该输入端口port_in对应的输出端口port_out用于输出对该输入端口port_in输入的射频信号进行放大后的射频信号。

在本实施例中，功率放大器将通过输入端口输入的射频信号放大到预设的功率等级，此处的功率等级根据具体的应用场景设定。

需要说明的是，每个功率放大器均有其固定的工作频率范围，任一功率放大器用于对功放单元输出的N路射频信号中，频率属于该宽带功率放大器的工作频率范围的射频信号进行放大。

本实施例中功放单元所包括的功率放大器应根据射频源单元所输出的N路射频信号的频率设定。假设射频源单元输出的N路射频信号中有k路射频信号位于一功率放大器PA的工作频率范围，若该功率放大器PA的输入端口数大于或等于k，则采用一个功率放大器PA即可，若该功率放大器PA的输入端口数小于k，则需要采用多个相同的功率放大器PA，以满足k路射频信号的放大需求。需要说明的是，多个相同的功率放大器指的是多个工作频率范围相同的功率放大器。

在一种可能的情况中，功放单元可以包括至少一个宽带功率放大器和至少一个专用功率放大器。

可以理解的是，射频源单元输出的N路射频信号中可能存在一些特殊射频信号，这些特殊射频信号因频率范围、信号特性、响应时间等原因无法采用通用的宽带功率放大器进行功率放大，比如，射频源单元输出的N路射频信号中可能存在与其它射频信号的频率相差较大的射频信号，比如毫米波雷达，大部分射频信号的频率一般在10GHz以下，而毫米波雷达的工作频率为77GHz/79GHz，通用的宽带功率放大器无法覆盖如此宽的频率范围，即使能覆盖，放大效能也很低，且价格昂贵，为此，可专门设计专用功率放大器，用以对特殊射频信号进行功率放大。

另外，本实施例中功放单元所包含的每个功率放大器通过通信接口连接至控制设备，每个功率放大器向控制设备上传自身的工作状态，如此，便可通过控制设备对各个功率放大器的工作状态进行实时监控。

接下来对上述实施例提供的复杂电磁环境构建系统中的功率合并单元103进行介绍：

本实施例中的功率合并单元包括S个功率合并子单元，其中，一个功率合并子单元对应一频率范围，任意两个功率合并子单元分别对应的频率范围不同，S为大于或等于2的整数。需要说明的是，任意两个功率合并子单元分别对应的频率范围可能存在重合。

每个功率合并子单元，用于将功放单元输出的N路放大后的射频信号中、频率属于该功率合并子单元对应的频率范围的各路射频信号合并为一路射频信号。

进一步的，功率合并单元所包括的S个功率合并子单元中的每个功率合并子单元包括：一个功率合并器或者至少三个功率合并器。其中，每个功率合并器包括多个输入端口和一个输出端口。

需要说明的是，若一个功率合并子单元包括一个功率合并器，则该功率合并子单元对应的频率范围为该功率合并器的工作频率范围；若一个功率合并子单元包括至少三个功率合并器，则至少三个功率合并器的工作频率范围相同，该功率合并子单元对应的频率范围为至少三个功率合并器的工作频率范围。

另外，若一个功率合并子单元包括一个功率合并器，则该功率合并器的输入为功放单元输出的N路放大后的射频信号中、频率属于该功率合并器的工作频率范围的各路射频信号，该功率合并器的输出即为该功率合并子单元的输出；若一个功率合并子单元包括至少三个功率合并器，则至少三个功率合并器级联，每一级功率合并器的输出作为下一级功率合并器的输入，第一级功率合并器的输入为功放单元输出的N路放大后的射频信号中、频率属于该功率合并器的频率范围内的各路射频信号，最后一级功率合并器的输出即为该功率合并子单元的输出。

请参阅图3，示出了三个功率合并子单元级联的示意图，如图3所示，功率合并器a的输入为功放单元输出的N路放大后的射频信号中、频率属于该功率合并器a的工作频率范围的各路射频信号，功率合并器a将输入的各路射频信号合并为一路输出，功率合并器b亦如此，功率合并器a输出的射频信号与功率合并器b输出的射频信号输入功率合并器c，功率合并器c将输入的两路射频信号合并为一路输出。

前述内容提到，一个功率合并子单元包括一个功率合并器或者至少三个功率合并器，以下对何种情况下包括一个功率合并器，以及何种情况下包括至少三个功率合并器进行介绍：

功率合并子单元所包含的功率合并器的数量根据功放单元输出的N路放大后的射频信号的频率、功率合并器的工作频率范围以及功率合并器的输出端口的数量确定，对于一功率合并器而言，假设功放单元输出的N路放大后的射频信号中有x路射频信号属于该功率合并器的工作频率范围，若x小于或等于该功率合并器的输入端口数，则采用一个功率合并器即可，若x大于该功率合并器的输入端口数，则采用至少三个功率合并器级联。

另外，需要说明的是，每个功率合并子单元需要与其后连接的天线单元适配，具体的，每个功率合并子单元与天线单元中的一个天线子单元连接，对于任一功率合并子单元而言，输入该功率合并子单元的所有射频信号的总频率范围应小于或等于与该功率合并子单元连接的天线子单元的工作频率范围，或者说，每个功率合并子单元输出的射频信号的总频率范围应小于或等于与该功率合并子单元连接的天线子单元的工作频率范围。

优选的，在获得功放单元输出的N路放大后的射频信号后，可将N路放大后的射频信号按频率由低到高排序，并根据各功率合并子单元对应的频率范围进行分组，然后将各组射频信号输入至对应的功率合并子单元。

另外，需要说明的是，前述功放单元输出的N路放大后的射频信号中若存在不需要合并的射频信号，比如前述内容提及的“特殊射频信号”，不需要合并的射频信号直接传输至天线单元。

接下来对上述实施例提供的复杂电磁环境构建系统中的天线单元103进行介绍。

前述内容提到，功率合并单元包括S个功率合并子单元，每个功率合并子单元与天线单元中的一个天线子单元连接，也就是说，本实施例中的天线单元包括至少S个天线子单元，每个天线子单元包括至少一个天线。

需要说明的是，若功放单元输出的射频信号中不存在上述提及的“特殊的射频信号”，则天线单元包括S个宽带天线子单元，每个宽带天线子单元包括至少一个宽带天线，一个宽带天线子单元与一个功率合并子单元连接。若功放单元输出的射频信号中存在上述提及的“特殊射频信号”，则天线单元除了包括上述的S个宽带天线子单元外，还需包括至少一个专用天线子单元，专用天线子单元包括至少一个专用天线，专用天线子单元直接与用于对“特殊射频信号”进行功率放大的功率放大器连接，比如，专用天线子单元直接与专用功率放大器连接，需要说明的是，若采用宽带功率放大器对“特殊射频信号”进行功率放大，则天线单元与该宽带功率放大器连接。

宽带天线子单元用于将与其连接的功率合并子单元输出的射频信号辐射出去，专用天线子单元用于将与其连接的功率放大器输出的射频信号辐射出去。

最后对上述实施例提供的复杂电磁环境构建系统中的控制设备进行介绍。

本实施例中的控制设备可以但不限为PC、笔记本、pad等设备，控制设备上安装有上位机，上位机可用Labview等计算机编程软件开发，上位机的作用一方面是监控射频源单元和功放单元的工作状态，另一方面是提供用户界面，让用户控制射频源单元产生和输出射频信号。

控制设备通过GPIB、LAN等功放单元所支持的数据接口连接到功放单元，若射频源单元中的通信单元为CAN收发器，则控制设备通过CAN总线与射频源单元中的每个CAN收发器连接。功放单元的工作状态通过数据接口上传至上位机显示，实现功放单元工作状态的实时监控，射频源单元中的每个处理单元获取与其连接的射频芯片的工作状态，将射频芯片的工作状态通过CAN收发器传输至上位机显示，实现射频芯片工作状态的实时监控，上位机也可以通过CAN总线向射频源单元中的处理单元发送控制指令，以控制射频源单元工作，比如，控制射频源单元产生射频信号，控制射频源单元所产生的射频信号的功率、频率、数据内容、调制方式等。

在上述实施例对各单元进行介绍的基础上，给出复杂电磁环境构建系统的具体结构的一示例的示意图，如图4所示，图4示出了射频源单元、功放单元、功率合并单元和天线单元的具体结构，以及，射频源单元、功放单元、功率合并单元、天线单元和控制设备的连接关系。

在上述实施例提供的复杂电磁环境构建系统的基础上，本发明实施例还提供了一种车辆电磁抗干扰测试系统，该系统包括四个上述实施例提供的复杂电磁环境构建系统。

四个复杂电磁环境构建系统中的四个天线单元分别设置于待测车辆前后左右四个方向的目标位置处。

天线单元的设置方式有多种，在一种可能的实现方式中，可等长设置，具体的，使四个天线单元的中心均位于以待测车辆中心为圆心、D为直径的圆周上，且四个天线单元位于待测车辆的正前、正后、正左、正右方位，即相邻天线单元的中心点与圆心的夹角为90°；在另一种可能的实现方式中，可等距设置，具体的，使四个天线单元的中心分别位于车辆的正前、正后、正左、正右方位，且与车辆的最小距离W相等。需要说明的是，上述的直径D和距离W应该较小，使得天线与车辆的距离较近，从而有较高的耦合效能，并确保天线在车辆处产生的场强较高。可选的，可使四个天线单元的中心到车辆的平均距离在0.5～1m之间。

四个复杂电磁环境构建系统，用于分别产生干扰电磁场，以便车辆监控设备监控待测车辆在四个复杂电磁环境构建系统产生的干扰磁场中的性能。其中，每个复杂电磁环境产生的干扰磁场中各频段的电磁场场强大小为相应频段的场强标定值；对于同一类型的射频源的同一频段，四个复杂电磁环境构建系统分别产生的干扰电磁场处于不同频点。

需要说明的是，在对待测车辆进行电磁抗干扰测试时，将待测车辆和四个复杂电磁环境构建系统中的四个天线单元设置于电磁兼容暗室内，复杂电磁环境构建系统中的控制设备、射频源单元、功放单元、功率合并单元设置于电磁兼容暗室外。四个电磁环境构建系统中的控制设备可以为一个控制设备，也可以为不同的控制设备，若将复杂电磁环境构建系统中射频源单元、功放单元、功率合并单元组成的部分称为测试子系统，则四个测试子系统可以共同连接至同一控制设备，四个测试子系统共同连接至同一控制设备的前提为控制设备支持同时连接四个测试子系统，若控制设备不支持同时连接四个测试子系统，则可将每个测试子系统连接一个控制设备，当然，在控制设备支持同时连接四个测试子系统时，也可将每个测试子系统连接一个控制设备，在使用四个控制设备时，为了实现四个控制设备之间数据的传输和同步，需要将四个控制设备通过网络或者数据接口连接起来。

请参阅图5，示出了利用四个复杂电磁环境构建系统对待测车辆进行电磁抗干扰测试的示意图，图中的11、21、31、41为4个由射频源单元、功放单元、功率合并单元组成的测试子系统，图中的5为控制设备，4个测试子系统共同连接至控制设备5，图中的12为与测试子系统11连接的天线单元，22为与测试子系统21连接的天线单元，32为与测试子系统31连接的天线单元，42为与测试子系统41连接的天线单元，天线单元可通过同轴电缆与测试子系统连接。如图4所示，天线单元12、22、32、42和待测车辆设置于电磁兼容暗室内，并且，天线单元12、22、32、42分别设置于待测车辆的前后左右四个方位，测试子系统11、21、31、41和控制设备5设置于电磁兼容暗室外。

在上述实施例提供的车辆电磁抗干扰测试系统的基础上，本发明实施例还提供了一种车辆电磁抗干扰测试方法，应用于上述实施例提供的车辆的电磁抗干扰测试系统，请参阅图6，示出了该方法的流程示意图，可以包括：

步骤S601：分别获取真实场景中M个类型的射频源对车辆产生的干扰场强。

在本实施例中，可对每个类型的射频源的真实应用场景进行调研，收集其在每个频段的发射功率P_T的最小值和最大值，天线增益G_T的最小值和最大值、发射器与道路车辆的距离R的最小值和最大值。

对于每个类型的射频源，可利用每个频段的发射功率P_T的最小值、天线增益G_T的最小值、发射器与道路车辆的距离R的最小值，根据下式(1)计算该类型的射频源每个频段对车辆产生的干扰场强最小值，同样的，利用每个频段的发射功率P_T的最大值、天线增益G_T的最大值和发射器与道路车辆的距离R的最大值，根据下式(1)计算该类型的射频源每个频段对车辆产生的干扰场强最大值：

需要说明的是，每一类射频源的真实应用场景可能有多种设计，如不同的天线造型、不同的信号传输方式等，其发射功率P_T、天线增益G_T、距离R等参数略有不同，基于此，对于每个类型的射频源，可针对真实应用场景的不同设计，收集大量的样本，对每个样本按上述方法进行干扰场强最小值和干扰场强最大值的计算，把所有样本的干扰场强最小值的平均值作为最终的干扰场强最小值，把所有样本的干扰场强最大值作为最终的干扰场强最大值。可以理解的是，收集的样本越多，测试方法的准确性越高。

上述针对每个类型的射频源确定干扰场强最小值和干扰场强最大值的过程只需进行一次，确定出的干扰场强最小值和干扰场强最大值在每次对待测车辆进行电磁抗干扰测试时，都可以使用。

步骤S602：以M种射频源对车辆产生的干扰场强为依据，通过电磁抗干扰测试系统中的四个复杂电磁环境构建系统产生干扰场强，以便车辆监控设备监控待测车辆在四个复杂电磁环境构建系统产生的干扰磁场中的性能。

其中，M为大于或等于2的整数。

其中，对于同一类射频源的同一频段，四个复杂电磁环境构建系统产生的干扰电磁场处于不同频点。

需要说明的是，对于同一类射频源的同一频段，四个复杂电磁环境构建系统需要避免使发射的干扰电磁场处于同一频点，以避免同频电磁场相位叠加致使场强大小不可控，这一过程称之为串频。避免使发射的干扰电磁场处于同一频点的方式为：假设一个类型的射频源的一频段为[f1,f2]，复杂电磁环境构建系统1发射的射频信号的中心频率为f，带宽为Δf，复杂电磁环境构建系统2、3、4发射的射频信号的中心频率分别为f+δ、f+2δ、f+3δ，其中，δ≥Δf/2，复杂电磁环境构建系统采用离散扫频的方法使发射的射频信号的频率f重复不断的在其所属子频带的下限频率f1与上限频率f2之间变化，如图7所示，复杂电磁环境构建系统1、2、3、4同时以f为变量、δ为固定值分别进行离散扫频。若f接近上限频率f2，使得f+δ、f+2δ、f+3δ中的一个或多个超过了上限频率f2，则它们的中心频率分别为f+δ+f1-f2、f+2δ+f1-f2、f+3δ+f1-f2。

具体的，以M种射频源对车辆产生的干扰场强为依据，通过电磁抗干扰测试系统中的四个复杂电磁环境构建系统产生干扰场强的过程可以包括：

步骤S6021、根据真实场景中的M种射频源对车辆产生的干扰场强，确定复杂电磁环境构建系统的射频源单元中每个类型的射频芯片的目标发射功率。

在本实施例中，可按上述实施例提供的布置方式布置四个复杂电磁环境构建系统，布置好后，移除待测车辆，在两对位置相对的天线的中心连线的交点上(即待测车辆前后两个天线中心的连线与左右两个天线中心的连线的交点)设置场强测量设备，比如场强探头，场强测量设备用于测量四个复杂电磁环境构建系统所产生的干扰场强的大小。

在确定复杂电磁环境构建系统的射频源单元中每个类型的射频芯片的目标发射功率时，通过控制设备控制射频源单元中各射频芯片发射射频信号，并调整射频源单元中各射频芯片的发射功率，直至通过场强测量设备测量的场强大小(即复杂电磁环境构建系统所产生的干扰场强的大小)为步骤S601中确定的对应场强大小，获取此时相应频段下相应射频源的发射功率作为相应频段下相应射频源的目标发射功率。

步骤S6022、将每个复杂电磁环境构建系统中每个类型的射频芯片的发射功率调整为对应的目标发射功率。

步骤S6023、通过四个调整了射频芯片发射功率后的复杂电磁环境构建系统产生干扰场强，以便车辆监控设备监控待测车辆在四个复杂电磁环境构建系统产生的干扰磁场中的性能。

在将复杂电磁环境构建系统中每个类型的射频芯片的发射功率调整为对应的目标发射功率后，布置待测车辆，使待测车辆进入待测工况，比如正常行驶、网联系统工作、智能驾驶系统工作等，通过四个调整了射频芯片发射功率后的复杂电磁环境构建系统产生干扰场强，以便车辆监控设备监控待测车辆在四个复杂电磁环境构建系统产生的干扰磁场中的性能。

复杂电磁环境构建系统产生干扰场强的过程可参见上述实施例的说明，本实施例在此不作赘述。

本发明实施例提供的车辆的电磁抗干扰测试方法，基于四个复杂电磁环境构建系统能够准确地对待测车辆的电磁抗干扰性能进行测试，该测试方法可以体现复杂电磁环境的多种特性，如真实干扰源的模拟、多频段共同作用、场强多方向性等，因此，具有较高的准确性和通用性。

经由上述方案可知，本发明提供的测试系统采用多个真实射频源(即上述的射频源单元)构建多目标复杂电磁环境，本发明提供的测试方法采用短距耦合的方式进行场强标定和电磁抗干扰测试的实施，相比于现有的测试方案，本发明提供的测试系统较轻便，且成本较低，本发明提供的测试方法具备较高的准确性且具备通用性，有利于行业内的工程实际应用。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种复杂电磁环境构建系统，其特征在于，包括：射频源单元、功放单元、功率合并单元、天线单元以及控制设备；

所述射频源单元，用于产生并输出M个类型的N路射频信号，其中，M和N均为大于或等于2的整数；

所述功放单元，用于对所述射频源单元输出的所述N路射频信号进行功率放大，输出N路放大后的射频信号，所述功放单元包括至少一个功率放大器，其中，任一功率放大器包括多个输入端口和与每个输入端口对应的输出端口；每个功率放大器，用于对通过该功率放大器的输入端口输入的射频信号进行功率放大，并通过该功率放大器的输出端口输出放大后的射频信号；其中，任一功率放大器的一个输入端口用于输入所述射频源单元输出的一路射频信号，该输入端口对应的输出端口用于输出对该输入端口输入的射频信号进行放大后的射频信号；

所述功率合并单元，用于根据所述功放单元输出的所述N路放大后的射频信号的频率，对所述N路放大后的射频信号中需要进行合并的射频信号进行合并，输出P路射频信号，其中，频率处于同一频率范围的射频信号合并为一路，P为小于N的正整数；

所述天线单元，用于将所述功率合并单元输出的所述P路射频信号辐射出去，以及，当所述N路放大后的射频信号中存在不需要合并的射频信号时，将不需要合并的射频信号辐射出去；

所述控制设备，用于对所述射频源单元进行控制，并对所述射频源单元和所述功放单元的工作状态进行监控。

2.根据权利要求1所述的复杂电磁环境构建系统，其特征在于，所述射频源单元包括至少一个通信单元、至少一个处理单元、Q个射频芯片和K个射频电路，其中，每个通信单元分别与所述控制设备和一个处理单元连接，每个处理单元与至少一个射频芯片连接，每个射频芯片与至少一个射频电路连接，Q、K均为大于或等于2的整数；

每个通信单元，用于实现与其连接的处理单元与所述控制设备之间的通信；

每个射频芯片，用于产生一个类型的至少一路射频信号，并将产生的射频信号通过与其连接的射频电路输出；

每个处理单元，用于对与其连接的射频芯片进行控制，以及，将与其连接的射频芯片的工作状态通过与其连接的通信单元传输至所述控制设备。

3.根据权利要求2所述的复杂电磁环境构建系统，其特征在于，所述射频源单元包括M个类型的至少M个射频芯片，一个类型的射频芯片对应一个类型的射频源，一个类型的射频芯片至少一个；

其中，一个类型的所有射频芯片输出的射频信号能够覆盖该类型的射频芯片所对应的射频源的完整频带；若一个类型的所有射频芯片输出多路子频带射频信号来覆盖完整频带，则对于每路射频信号，使该路射频信号的频率重复不断地在该路射频信号所处子频带的下限频率与上限频率之间变化。

4.根据权利要求1所述的复杂电磁环境构建系统，其特征在于，所述功率合并单元包括S个功率合并子单元，其中，一个功率合并子单元对应一频率范围，任意两个功率合并子单元分别对应的频率范围不同，其中，S为大于或等于2的正整数；

所述天线单元包括分别与每个功率合并子单元连接的天线子单元；若所述功放单元输出的射频信号中存在不需要进行合并的射频信号，则所述天线单元还包括与所述功放单元连接的天线子单元；

每个功率合并子单元，用于将所述N路放大后的射频信号中、频率属于该功率合并子单元对应的频率范围内的各路射频信号合并为一路射频信号；

其中，每个功率合并子单元输出的射频信号的总频率范围小于或等于与其连接的天线子单元的工作频率范围。

5.根据权利要求4所述的复杂电磁环境构建系统，其特征在于，所述S个功率合并子单元中的每个功率合并子单元包括：一个功率合并器或者至少三个功率合并器，每个功率合并器包括至少两个输入端口和一个输出端口；

其中，对于任一功率合并子单元，若该功率合并子单元包括一个功率合并器，则该功率合并子单元对应的频率范围为该功率合并器的工作频率范围；若一个功率合并子单元包括至少三个功率合并器，则所述至少三个功率合并器的工作频率范围相同，所述至少三个功率合并器的工作频率范围为该功率合并子单元对应的频率范围。

6.根据权利要求5所述的复杂电磁环境构建系统，其特征在于，对于任一功率合并子单元，若该功率合并子单元包括一个功率合并器，则该功率合并器的输入为所述功放单元输出的射频信号中、频率属于该功率合并器的工作频率范围的各路射频信号，该功率合并器的输出为该功率合并子单元的输出；

对于任一功率合并子单元，若该功率合并子单元包括至少三个功率合并器，则所述至少三个功率合并器级联，每一级功率合并器的输出作为下一级功率合并器的输入，第一级功率合并器的输入为所述功放单元输出的射频信号中、频率属于该级功率合并器的工作频率范围的各路射频信号，最后一级功率合并器的输出为该功率合并子单元的输出。

7.一种车辆电磁抗干扰测试系统，其特征在于，包括：四个如权利要求1～5中任意一项所述的复杂电磁环境构建系统，其中，四个所述复杂电磁环境构建系统中的控制设备为同一控制设备或不同控制设备；

四个所述复杂电磁环境构建系统中的四个天线单元分别设置于待测车辆前后左右四个方向的目标位置处；

四个所述复杂电磁环境构建系统，用于分别产生干扰电磁场，以便车辆监控设备监控所述待测车辆在四个所述复杂电磁环境构建系统产生的干扰磁场中的性能；其中，每个所述复杂电磁环境构建系统产生的干扰磁场中各频段的电磁场场强大小为相应频段的场强标定值。

8.一种车辆电磁抗干扰测试方法，其特征在于，应用于如权利要求7所述的车辆的电磁抗干扰测试系统，包括：

分别获取真实场景中的M个类型的射频源对车辆产生的干扰场强，其中，M为大于或等于2的整数；

以所述M个类型的射频源对车辆产生的干扰场强为依据，通过所述电磁抗干扰测试系统中的四个复杂电磁环境构建系统产生干扰场强，以便车辆监控设备监控待测车辆在四个所述复杂电磁环境构建系统产生的干扰磁场中的性能；其中，针对同一类型的射频源的同一频段，四个所述复杂电磁环境构建系统分别产生的干扰电磁场处于不同频点。

9.根据权利要求8所述的车辆电磁抗干扰测试方法，其特征在于，所述以所述M个类型的射频源对车辆产生的干扰场强为依据，通过所述电磁抗干扰测试系统中的四个复杂电磁环境构建系统产生干扰场强，包括：

根据所述M个类型的射频源对车辆产生的干扰场强，确定所述复杂电磁环境构建系统的射频源单元中每个类型的射频芯片的目标发射功率；

将每个所述复杂电磁环境构建系统中每个类型的射频芯片的发射功率调整为对应的目标发射功率；

通过四个调整了射频芯片发射功率后的复杂电磁环境构建系统产生干扰场强。

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