CN113484634A - 基于5g信号的车载无线通信产品电磁抗扰测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于5G信号的车载无线通信产品电磁抗扰测试系统及方法，所述系统包括：5G信号发生模块、5G信号处理模块、5G信号发射模块、功能监测及验证模块以及电磁干扰模块，5G信号发生模块采用5G综测仪，功能监测及验证模块中，通过内置软件的上位机采集被测样品与5G信号发生模块之间表征5G通信性能指标信息。所述方法包括：暗室外模拟生成并传输5G信号并确保暗室内5G信号接收正常；确保暗室内基本电磁抗扰测试环境下的被测产品5G通讯功能正常；根据电磁干扰条件下的被测产品工作状态评价抗扰性能。本发明通过模拟5G基站发出信号，建立真正有效的5G信号通信连接，真实再现5G产品在电磁干扰下的通信状态并评价通信质量。

Description

基于5G信号的车载无线通信产品电磁抗扰测试系统及方法

技术领域

本发明属于车载无线通信产品电磁抗扰测试技术领域，特别涉及基于5G信号的车载无线通信产品电磁抗扰测试系统及方法。

背景技术

随着5G和汽车智能网联技术的发展，车载应用越来越多的采用5G通信方式进行信息交互，5G通信具有海量数据连接、低时延、高可靠等技术优势，车载5G产品信息交互多为核心数据和安全类信息，主要功能包括：信息采集、远程查询和控制升级、道路救援等相关功能，故，车载5G产品的电磁抗扰性能越来越多受到汽车厂商的关注，车载5G产品的电磁抗扰测试工作应运而生。

当前5G产品的测试所面临的主要问题如下：

(1)5G产品测试辅助设备存在市场空白，相关的信号滤波器、放大器等辅助测试设备远没有4G产品市场的成熟度，需要一定的选型匹配能力和定制化开发能力；

(2)在实验室环境测试，电磁屏蔽暗室对信号的隔离作用，使得如何保证5G产品在实验室环境下正常工作进行电磁抗扰测试成为难点；

(3)5G基站布局较少，采用实网5G信号引入暗示内部进行测试，信号稳定性不佳；

(4)如何在实验室环境下实现对5G产品通信性能指标的监控，如丢包率等，是核心难题。

基于以上技术难点，现有技术中，针对车载5G产品的测试方案较少，绝大多数借鉴4G产品测试系统，对于5G信号采用软件模拟输入输出的形式，模拟产品处于5G工作状态，并非建立真正的5G信号通信连接，此测试方案只能采用黑盒测试原则通过外特性评估产品功能，无法评估产品性能，也无法真实再现产品5G通信特性和评价通信质量。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供了基于5G信号的车载无线通信产品电磁抗扰测试系统及方法，模拟5G基站发出信号，建立真正有效的5G信号通信连接，真实再现5G产品在电磁干扰下的通信状态并评价通信质量。

结合说明书附图，本发明的技术方案如下：

基于5G信号的车载无线通信产品电磁抗扰测试系统，包括：5G信号发生模块、5G信号处理模块、5G信号发射模块、功能监测及验证模块以及电磁干扰模块；

所述5G信号发生模块、5G信号处理模块和5G信号发射模块依次信号连接，暗室外的5G信号发生模块通过5G综测仪生成5G信号经5G综测仪处理后发送至暗室内的5G信号发射模块实现暗室内5G信号发射；

所述功能监测及验证模块中，通过在被测样品与5G信号发生模块之间设置内置软件的上位机，实现对被测样品与5G信号发生模块之间表征5G通信性能指标信息进行采集，通过与被测产品5G信号连接的喇叭和话筒，模拟被测产品处于5G通话状态，进而根据通话状态判断被测产品的5G通话性能；

所述电磁干扰模块，用于对被测样品施加电磁干扰。

进一步地，所述5G信号处理模块由信号放大器和滤波器依次连接组成。

进一步地，所述5G信号发射模块采用5G信号发射天线。

进一步地，所述功能监测及验证模块还包括两组CAN光电转换器；

第一CAN光电转换器布置安装在暗室内，第二CAN光电转换器布置安装在暗室外，被测产品、第一CAN光电转换器和第二CAN光电转换器依次信号连接后，通过上位机与5G综测仪相连。

进一步地，所述被测产品布置在暗室内，被测产品外接供电电池实现供电，供电电池通过人工阻抗网络与被测产品电连接，暗室内的供电电池与暗室外的外部电源电连接。

进一步地，所述电磁干扰模块由电磁干扰信号源、功率放大器和电磁干扰发射天线依次连接组成；

在功率放大器的信号输出端连接有功率计；

所述电磁干扰信号源、功率放大器和功率计均布置在暗室外侧，电磁干扰发射天线布置在暗室内。

所述基于5G信号的车载无线通信产品电磁抗扰测试系统的测试方法，所述测试方法具体步骤如下：

步骤S1：暗室外模拟生成并传输5G信号并确保暗室内5G信号接收正常；

步骤S2：确保暗室内基本电磁抗扰测试环境下的被测产品5G通讯功能正常；

步骤S3：根据电磁干扰条件下的被测产品工作状态评价抗扰性能。

进一步地，所述步骤S1的具体过程如下：

首先，根据待测产品的5G通信频段，利用5G综测仪产生对应频率的5G信号，通过上位机内置的软件，查询5G综测仪产生的信号，并检测到表征5G信号产生正常的报文；

然后，将5G综测仪通过5G信号处理模块与暗室内部的5G发射模块相连接，搭建信号传输通道；

最后，在暗室内部，打开5G手机并查看5G信号接收情况，显示5G信号满格，则表示暗室外模拟生成并传输5G信号在暗室内接收正常。

进一步地，所述步骤S2中，被测产品5G通讯功能包括：5G通话功能和5G上网通信功能；其中：

确保5G通话功能正常的过程为：通过将喇叭和话筒通过5G信号与被测产品连接，调试被测产品5G的通话功能，确保被测产品5G通话正常；

确保5G上网通信功能正常的过程为：通过5G手机与被测产品通过5G信号连接，并完成上网通信调试，确保被测产品5G上网通信功能正常。

进一步地，所述步骤S3的具体过程如下：

首先，布置电磁干扰模块，若电磁干扰发射天线在1GHz以下频段，则发射端正对着测试线束中央位置；若电磁干扰发射天线在1GHz以上频段，则发射端正对着被测样品；

然后，开启测试系统，关注在电磁干扰发射天线注入场强抗扰测试过程中，被测样品的工作状态，包括：

通过喇叭和话筒的声音传输系统，模拟被测样品处于5G通话状态，如出现通话功能降级表现，则评价被测5G产品电磁抗扰不合格，否则，评价为合格；

通过上位机内置的软件，实时读取电磁抗扰测试过程中，被测样品和5G综测仪之间的通信信号质量，通过关键性能指标，评估样品的工作状态是否正常。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明所述基于5G信号的车载无线通信产品电磁抗扰测试系统，在实验室环境下，通过综测仪模拟5G基站发出信号，信号强度稳定可靠。

2、本发明所述基于5G信号的车载无线通信产品电磁抗扰测试系统，采用综测仪模拟5G基站发出信号，在测试过程中可以在综测仪和被测样品之间建立有效的通信连接，并在综测仪与被测样品之间连接上位机，上位机通过内置的软件监测被测样品的通信性能指标，如丢包率等。

3、本发明所述基于5G信号的车载无线通信产品电磁抗扰测试系统，采用滤波器和放大器对5G信号进行处理，保证了引入电磁暗室内部之后，信号强度和质量均不衰减，同时不会带来其他频段的底噪抬升而测试失效问题。

4、本发明所述基于5G信号的车载无线通信产品电磁抗扰测试系统，在位于暗室内的被测样品与暗室外的上位机之间串联两组CAN光电转换器，在暗室内外的被测样品与上位机之间搭建了一套完整的电信号-光纤信号-电信号的可靠通信转换线路，在保证被测样品通讯正常的基础上，提高系统通信可靠性。

附图说明

图1为本发明所述基于5G信号的车载无线通信产品电磁抗扰测试系统的结构框图。

图2为本发明所述基于5G信号的车载无线通信产品电磁抗扰测试方法的流程框图。

图中：

1-暗室， 2-接地平板， 3-5G产品，

4-5G综测仪， 5-信号放大器， 6-滤波器，

7-5G发射天线， 8-上位机， 9-第一CAN光电转换器，

10-第二CAN光电转换器， 11-人工阻抗网络， 12-供电电池，

13-外部电源， 14-电磁干扰发射天线， 15-喇叭和话筒，

16-电磁干扰信号源， 17-功率放大器， 18-功率计。

具体实施方式

为清楚、完整地描述本发明所述技术方案及其具体工作过程，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

实施例一：

本实施例一公开了一种基于5G信号的车载无线通信产品电磁抗扰测试系统，包括：5G信号发生模块、5G信号处理模块、5G信号发射模块、功能监测及验证模块、电磁干扰模块以及5G通讯测试模块。

如图1所示，所述5G信号发生模块由5G综测仪4构成，所述5G综测仪4的型号为：R&SCMX500，所述5G综测仪4设置在实验室内部，并处于暗室1的外部，用于产生暗室1内的被测车载无线通讯产品所需的5G频段信号；并将生成的5G频段信号发送至5G信号处理模块。

如图1所示，所述5G信号处理模块布置在暗室1外侧，由信号放大器5和滤波器6依次连接组成，由5G信号发生模块产生并输出的5G频段信号经信号放大器5进行信号放大处理后，再经滤波器6做滤波处理，处理后的5G频段信号发送至暗室1内的5G信号发射模块，保证了引入暗室1内部的5G频段信号的信号强度和质量均不衰减，同时不会带来其他频段的底噪抬升而造成测试失效问题；

所述信号放大器5的型号为：移动5G型号：KW20-B3NR41、联通电信5G型号：KW20-B3NR42KW20-B3NR41；

所述滤波器6的型号为：COM-MWZBF13。

如图1所示，所述5G信号发射模块布置在暗室1内侧，由5G发射天线7构成，经5G信号处理模块放大并滤波处理后的模拟5G信号，经5G发射天线7在暗室1内部进行发射，供被测车载无线通讯产品使用。

如图1所示，所述功能监测及验证模块由上位机8、两组CAN光电转换器以及喇叭和话筒15组成，其中：

第一CAN光电转换器9布置安装在暗室1内的接地平板2上，第二CAN光电转换器10布置安装在暗室1外侧，所述上位机8内置有软件，被测车载无线通讯产品、第一CAN光电转换器9和第二CAN光电转换器10依次信号连接后，通过上位机8与5G综测仪4相连，所述上位机8设置在被测车载无线通讯产品与5G综测仪4之间，通过上位机8内置的软件实时读取被测车载无线通讯产品与5G综测仪4之间的通信信号质量信息，其中，通过读取丢包率等关键性能指标，实现有效评估被测车载无线通讯产品的通信工作状态是否正常；

所述喇叭和话筒15与5G产品3信号连接，通过喇叭和话筒15的声音传输系统，模拟5G产品3处于5G通话状态，进而根据通话状态判断5G产品3的5G通话性能。

在所述功能监测及验证模块中，在位于暗室内的被测车载无线通讯产品与暗室外的上位机之间串联第一CAN光电转换器9和第二CAN光电转换器10，在暗室内外的被测车载无线通讯产品与上位机之间搭建了一套完整的电信号-光纤信号-电信号的可靠通信转换线路，在保证被测样品通讯正常的基础上，提高系统通信可靠性。

如图1所示，被测车载无线通讯产品为5G产品3，5G产品3布置安装在暗室1内的接地平板2上，且5G产品3外接供电电池12实现供电，供电电池12通过人工阻抗网络11(LISN)与5G产品3电连接，为5G产品3持续且稳定地供电，所述工阻抗网络11的设置，可以有效实现测试系统的阻抗匹配和电磁隔离，此外，暗室1内的供电电池12还与暗室外的外部电源13电连接，以实现为测试系统提供持续且稳定的电源。

如图1所示，所述电磁干扰模块由电磁干扰信号源16、功率放大器17和电磁干扰发射天线14依次连接组成，此外，在功率放大器17的信号输出端连接有功率计18；

所述电磁干扰信号源16、功率放大器17和功率计18均布置在暗室1外侧，电磁干扰发射天线14布置在暗室内，且电磁干扰发射天线14的发射端正对着测试线束的中间位置或被测样品。

实施例二：

本实施例二公开了一种基于5G信号的车载无线通信产品电磁抗扰测试方法，所述测试方法通过前述实施例一所述的基于5G信号的车载无线通信产品电磁抗扰测试系统实现，如图2所示，所述测试方法具体步骤如下：

步骤S1：暗室外模拟生成并传输5G信号并确保暗室内5G信号接收正常；

本步骤S1的具体过程如下：

首先，根据实施例一所述的测试系统，根据待测产品的5G通信频段，利用5G综测仪产生对应频率的5G信号，通过上位机内置的软件，查询5G综测仪产生的信号，并检测到如下报文：NetworkType：【5G】，则表示5G信号产生正常；

然后，根据实施例一所述的测试系统，将5G综测仪通过预先选型匹配好的信号放大器和滤波器与暗室内部的5G发射天线相连接，搭建信号传输通道；

最后，在暗室内部，打开5G手机并查看5G信号接收情况，显示5G信号满格，则表示暗室外模拟生成并传输5G信号在暗室内接收正常。

步骤S2：确保暗室内基本电磁抗扰测试环境下的被测产品5G通讯功能正常；

本步骤S2中，所述暗室内基本电磁抗扰测试环境的搭建过程具体如下：

根据实施例一所述的测试系统，按照常规电磁兼容测试方法，布置被测5G产品的测试环境，通过供电电池和人工阻抗网络11(LISN)给被测5G产品供电，保证50Ω阻抗匹配，通过分别布置在暗室内外两侧的CAN光电转换器，完成上位机与被测5G产品的通信路径搭建，完成暗室内基本电磁抗扰测试环境搭建；

本步骤S2中，被测产品5G通讯功能包括：5G通话功能和5G上网通信功能；其中：

确保5G通话功能正常的过程为：通过将喇叭和话筒通过5G信号与被测5G产品连接，调试被测产品5G的通话功能，确保被测产品5G通话正常；

确保5G上网通信功能正常的过程为：通过5G手机与被测5G产品通过5G信号连接，并完成上网通信调试，确保被测产品5G上网通信功能正常。

步骤S3：根据电磁干扰条件下的被测产品工作状态评价抗扰性能；

自由场抗扰测试为例，本步骤S3中：

首先，在暗室外部布置干扰信号源、功放和功率计等测试设备，在暗室内部布置电磁干扰发射天线，若电磁干扰发射天线在1GHz以下频段，则发射端正对着测试线束中央位置；若电磁干扰发射天线在1GHz以上频段，则发射端正对着被测样品；

然后，供电开启测试系统后，重点关注在电磁干扰发射天线注入场强抗扰测试过程中，被测样品的工作状态，包括：

(1)通过喇叭和话筒的声音传输系统，模拟被测样品处于5G通话状态，如出现通话质量下降等通话功能降级表现，则评价被测5G产品电磁抗扰不合格；

(2)通过上位机内置的软件，实时读取电磁抗扰测试过程中，被测样品和5G综测仪之间的通信信号质量，通过丢包率等关键性能指标，有效评估样品的工作状态是否正常。

在上述车载5G产品电磁抗扰测试过程中，当电磁干扰发射天线所发射出来的干扰场强在被测样品工作使用频率范围内，并造成被测样品的5G通讯功能表现降级的，即出现同频干扰问题情况时，应予以豁免，即对同频干扰情况下的被测样品测试结果不作为评价参考。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.基于5G信号的车载无线通信产品电磁抗扰测试系统，其特征在于：

包括：5G信号发生模块、5G信号处理模块、5G信号发射模块、功能监测及验证模块以及电磁干扰模块；

所述5G信号发生模块、5G信号处理模块和5G信号发射模块依次信号连接，暗室外的5G信号发生模块通过5G综测仪生成5G信号经5G综测仪处理后发送至暗室内的5G信号发射模块实现暗室内5G信号发射；

所述功能监测及验证模块中，通过在被测样品与5G信号发生模块之间设置内置软件的上位机，实现对被测样品与5G信号发生模块之间表征5G通信性能指标信息进行采集，通过与被测产品5G信号连接的喇叭和话筒，模拟被测产品处于5G通话状态，进而根据通话状态判断被测产品的5G通话性能；

所述电磁干扰模块，用于对被测样品施加电磁干扰。

2.如权利要求1所述基于5G信号的车载无线通信产品电磁抗扰测试系统，其特征在于：

所述5G信号处理模块由信号放大器和滤波器依次连接组成。

3.如权利要求1所述基于5G信号的车载无线通信产品电磁抗扰测试系统，其特征在于：

所述5G信号发射模块采用5G信号发射天线。

4.如权利要求1所述基于5G信号的车载无线通信产品电磁抗扰测试系统，其特征在于：

所述功能监测及验证模块还包括两组CAN光电转换器；

第一CAN光电转换器布置安装在暗室内，第二CAN光电转换器布置安装在暗室外，被测产品、第一CAN光电转换器和第二CAN光电转换器依次信号连接后，通过上位机与5G综测仪相连。

5.如权利要求1所述基于5G信号的车载无线通信产品电磁抗扰测试系统，其特征在于：

所述被测产品布置在暗室内，被测产品外接供电电池实现供电，供电电池通过人工阻抗网络与被测产品电连接，暗室内的供电电池与暗室外的外部电源电连接。

6.如权利要求1所述基于5G信号的车载无线通信产品电磁抗扰测试系统，其特征在于：

所述电磁干扰模块由电磁干扰信号源、功率放大器和电磁干扰发射天线依次连接组成；

在功率放大器的信号输出端连接有功率计；

所述电磁干扰信号源、功率放大器和功率计均布置在暗室外侧，电磁干扰发射天线布置在暗室内。

7.如权利要求1所述基于5G信号的车载无线通信产品电磁抗扰测试系统的测试方法，其特征在于：

所述测试方法具体步骤如下：

步骤S1：暗室外模拟生成并传输5G信号并确保暗室内5G信号接收正常；

步骤S2：确保暗室内基本电磁抗扰测试环境下的被测产品5G通讯功能正常；

步骤S3：根据电磁干扰条件下的被测产品工作状态评价抗扰性能。

8.如权利要求7所述基于5G信号的车载无线通信产品电磁抗扰测试系统的测试方法，其特征在于：

所述步骤S1的具体过程如下：

首先，根据待测产品的5G通信频段，利用5G综测仪产生对应频率的5G信号，通过上位机内置的软件，查询5G综测仪产生的信号，并检测到表征5G信号产生正常的报文；

然后，将5G综测仪通过5G信号处理模块与暗室内部的5G发射模块相连接，搭建信号传输通道；

最后，在暗室内部，打开5G手机并查看5G信号接收情况，显示5G信号满格，则表示暗室外模拟生成并传输5G信号在暗室内接收正常。

9.如权利要求7所述基于5G信号的车载无线通信产品电磁抗扰测试系统的测试方法，其特征在于：

所述步骤S2中，被测产品5G通讯功能包括：5G通话功能和5G上网通信功能；其中：

确保5G通话功能正常的过程为：通过将喇叭和话筒通过5G信号与被测产品连接，调试被测产品5G的通话功能，确保被测产品5G通话正常；

确保5G上网通信功能正常的过程为：通过5G手机与被测产品通过5G信号连接，并完成上网通信调试，确保被测产品5G上网通信功能正常。

10.如权利要求7所述基于5G信号的车载无线通信产品电磁抗扰测试系统的测试方法，其特征在于：

所述步骤S3的具体过程如下：

首先，布置电磁干扰模块，若电磁干扰发射天线在1GHz以下频段，则发射端正对着测试线束中央位置；若电磁干扰发射天线在1GHz以上频段，则发射端正对着被测样品；

然后，开启测试系统，关注在电磁干扰发射天线注入场强抗扰测试过程中，被测样品的工作状态，包括：

通过喇叭和话筒的声音传输系统，模拟被测样品处于5G通话状态，如出现通话功能降级表现，则评价被测5G产品电磁抗扰不合格，否则，评价为合格；

通过上位机内置的软件，实时读取电磁抗扰测试过程中，被测样品和5G综测仪之间的通信信号质量，通过关键性能指标，评估样品的工作状态是否正常。

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