CN114355093B - 一种评估及提高试验室电磁环境复现有效性的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种评估及提高试验室电磁环境复现有效性的方法，包括以下步骤：采集并记录道路电磁环境信号；对记录的电磁环境信号进行补偿，得到真正的道路电磁环境信号；对由试验室电磁环境回放系统引起的电磁环境信号回放偏差进行测试；对由试验室电磁环境回放系统引起的电磁环境信号回放偏差进行补偿，得到补偿后的试验室电磁环境信号；通过对比真正的道路电磁环境信号与补偿后的试验室电磁环境信号的误差矢量幅度差距，实现有效性评估。本发明所述的系统和方法，可以补偿信号采集和试验室电磁环境复现时可能对电磁环境构成影响的因素，有效提高试验室电磁环境和实际道路电磁环境的一致程度，同时为评估试验室电磁环境复现情况提供指标参考。

Description

一种评估及提高试验室电磁环境复现有效性的系统和方法

技术领域

本发明属于汽车电磁兼容领域，尤其是涉及一种评估及提高试验室电磁环境复现有效性的系统和方法。

背景技术

随着车辆电动化、智能化、网联化的发展和道路电磁环境的日渐复杂，车辆在行驶过程中因受到环境中电磁信号的干扰而出现故障的案例越来越多，一方面不利于用户体验，另一方面也对行车安全构成了严重威胁。基于上述情况，目前行业内已建立了试验室电磁环境复现方法，通过道路电磁环境信号的采集及电磁环境信号的试验室回放，对车辆进行测试并评估车辆的电磁兼容品质。其中，试验室电磁环境和道路电磁环境的相似程度，是科学开展试验室车辆测试的关键，而如何评估及提高试验室电磁环境复现的有效性，在现有的方法中均无涉及。本发明主要提出一种评估、提高试验室电磁环境复现有效性的系统和方法，基于该项技术，可以提升试验室电磁环境复现的准确度，直观了解道路电磁环境和试验室电磁环境的差异，为开展试验室车辆测试提供依据。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种评估及提高试验室电磁环境复现有效性的系统和方法，可以提高试验室电磁环境与道路电磁环境的一致程度，为分析试验室电磁环境与道路电磁环境的差异提供参考，为车辆的试验室电磁环境测试提供理论依据，支撑现有方案在行业的推广和应用。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种评估及提高试验室电磁环境复现有效性的方法，包括以下步骤：

S1、通过道路采集系统对已有道路电磁环境信号进行采集，并存入数据记录仪中；

S2、通过道路电磁环境信号补偿系统对数据记录仪中存储的电磁环境信号进行补偿，得到真正的道路电磁环境信号；

S3、通过试验室影响因素测试系统，对由试验室电磁环境回放系统引起的电磁环境信号回放偏差进行测试；

S4、通过试验室电磁环境信号补偿系统对试验室电磁环境回放系统引起的电磁环境信号进行补偿，得到试验室电磁环境信号；

S5、通过对比真正的道路电磁环境信号与试验室电磁环境信号的误差矢量幅度差距，从而实现有效性评估。

进一步的，步骤S1中道路采集系统包括：全向天线、频谱分析仪、数据记录仪，全向天线用于接收道路电磁环境信号，频谱分析仪用于对全向天线接收的道路电磁环境信号进行处理；

数据记录仪用于存储频谱分析仪处理后的道路电磁环境信号；

全向天线通过射频线缆一与频谱分析仪连接，频谱分析仪的数字输出端与数据记录仪电性连接。

进一步的，步骤S2中道路电磁环境信号补偿系统包括：频谱分析仪、矢量信号源、数据记录仪，

矢量信号源用于对数据记录仪存储的电磁环境信号进行转化；

频谱分析仪用于对矢量信号源转化的电磁环境信号进行分析及显示。

进一步的，真实道路电磁环境光信号获取公式如下：

；

其中，

-真正的道路电磁环境信号数据；

—谱分析仪接收到的数据；

—全向天线的天线因子；

—射频线缆一的线缆衰减；

—射频线缆二的线缆衰减。

进一步的，步骤S3中试验室影响因素测试系统包括：试验室，安装在试验室内的试验室发射天线、全向天线，用于接收全向天线信号并进行处理的测试设备；

测试设备包括矢量网络分析仪，全向天线用于接收试验室发射天线发出的信号，矢量网络分析仪用于分析接收全向天线接收的信号得到传输系数；

频谱分析仪与矢量信号源之间通过射频线缆二连接，矢量信号源的数字输入端与数据记录仪输出端电性连接。

进一步的，矢量网络分析仪与试验室发射天线之间连接有信号处理组件，信号处理组件包括功率放大器、定向耦合器、功率计，功率放大器一端与矢量信号源输出端连接，功率放大器的另一端与定向耦合器连接，定向耦合器与试验室发射天线连接，功率计与定向耦合器连接。

进一步的，传输系数获取公式如下：

；

—不同频点的矢量差；

—不同频点处矢量网络分析仪输出的射频信号；

—不同频点处矢量网络分析仪输入的射频信号。

进一步的，步骤S4中试验室电磁环境信号补偿系统包括：试验室，安装在试验室内的试验室发射天线、全向天线，用于接收全向天线信号并进行处理的测试设备；

测试设备包括频谱分析仪、数据记录仪、矢量信号源，矢量信号源接收数据记录仪的信号进行处理后经过发射天线发出信号，全向天线接收发射天线信号后传输给频谱分析仪，频谱分析仪对接收的信号进行分析并显示。

进一步的，矢量信号源与试验室发射天线之间连接有信号处理组件，信号处理组件包括功率放大器、定向耦合器、功率计，功率放大器一端与矢量信号源输出端连接，功率放大器的另一端与定向耦合器连接，定向耦合器与试验室发射天线连接，功率计与定向耦合器连接。

一种评估及提高试验室电磁环境复现有效性的系统，包括道路采集系统、道路电磁环境信号补偿系统、试验室影响因素测试系统、试验室电磁环境信号补偿系统，道路电磁环境信号补偿系统用于对道路采集系统采集的电磁环境信号进行补偿得到真正的道路电磁环境信号；

试验室电磁环境信号补偿系统用于对试验室影响因素测试测得的数据进行补偿得到试验室电磁环境信号。

相对于现有技术，本发明所述的一种评估及提高试验室电磁环境复现有效性的系统和方法具有以下优势：

本发明所述的一种评估及提高试验室电磁环境复现有效性的系统和方法，可以补偿信号采集和试验室电磁环境复现时可能对电磁环境构成影响的因素，有效提高试验室电磁环境和实际道路电磁环境的一致程度，同时为评估试验室电磁环境复现情况提供指标参考，为试验室电磁环境测试的开展提供理论支撑。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的道路采集系统图；

图2为本发明实施例所述的道路电磁环境信号补偿系统图；

图3为本发明实施例所述的试验室影响因素测试系统图；

图4为本发明实施例所述的试验室电磁环境信号补偿系统图；

图5为本发明实施例所述的补偿效果图。

附图标记说明：

d、测试距离；1、试验室发射天线；2、全向天线；3、矢量网络分析仪；10、数据记录仪；4、功率放大器；5、定向耦合器；6、功率计；7、壁板连接器；8、矢量信号源；9、频谱分析仪。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图4所示，一种评估及提高试验室电磁环境复现有效性的系统，包括道路采集系统、道路电磁环境信号补偿系统、试验室影响因素测试系统、试验室电磁环境信号补偿系统，道路电磁环境信号补偿系统用于对道路采集系统采集的电磁环境信号进行补偿得到真正的道路电磁环境信号；

试验室电磁环境信号补偿系统用于对试验室影响因素测试系统测得的数据进行补偿得到试验室电磁环境信号。

如图1所示，道路采集系统包括：全向天线2、频谱分析仪9、数据记录仪10，全向天线2用于接收道路电磁环境信号，频谱分析仪9用于对全向天线2接收的道路电磁环境信号进行处理；

数据记录仪用于存储频谱分析仪9处理后的道路电磁环境信号。

其中全向天线2通过射频线缆一与频谱分析仪9连接，频谱分析仪9的数字输出端与数据记录仪10电性连接。

如图2所示，道路电磁环境信号补偿系统包括：频谱分析仪9、矢量信号源8、数据记录仪10，

矢量信号源8用于对数据纪录仪存储的电磁环境信号转化；

频谱分析仪9用于对矢量信号源8转化的电磁环境信号进行分析及显示。

频谱分析仪9与矢量信号源8之间通过射频线缆二连接，矢量信号源8的数字输入端与数据记录仪10输出端电性连接。

如图3所示，试验室影响因素测试系统包括：试验室，安装在试验室内的试验室发射天线1、全向天线2，用于接收全向天线2信号并进行处理的测试设备；

测试设备包括矢量网络分析仪，全向天线2用于接收试验室发射天线1发出的信号，矢量网络分析仪用于分析接收全向天线2接收的信号得到传输系数。

矢量网络分析仪与试验室发射天线1之间连接有信号处理组件，信号处理组件包括功率放大器4、定向耦合器5、功率计6，功率放大器4一端与矢量信号源8输出端连接，功率放大器4的另一端与定向耦合器5连接，定向耦合器5与试验室发射天线1连接，功率计6与定向耦合器5连接。

如图4所示，试验室电磁环境信号补偿系统包括：试验室，安装在试验室内的试验室发射天线1、全向天线2，用于接收全向天线2信号并进行处理的测试设备；

测试设备包括频谱分析仪9、数据记录仪10、矢量信号源8，矢量信号源8接收数据记录仪10的信号进行处理后经过发射天线发出信号，全向天线2接收发射天线信号后传输给频谱分析仪9，频谱分析仪9对接收的信号进行分析并显示。

矢量信号源8与试验室发射天线1之间连接有信号处理组件，信号处理组件包括功率放大器4、定向耦合器5、功率计6，功率放大器4一端与矢量信号源8输出端连接，功率放大器4的另一端与定向耦合器5连接，定向耦合器5与试验室发射天线1连接，功率计6与定向耦合器5连接。

一种评估及提高试验室电磁环境复现有效性的方法，包括以下步骤：

S1、通过道路采集系统对已有道路电磁环境信号进行采集，并存入数据记录仪中；

S2、通过道路电磁环境信号补偿系统对数据记录仪中存储的电磁环境光信号进行补偿，得到真正的道路电磁环境信号；

S3、通过试验室影响因素测试系统，对由试验室电磁环境回放系统引起的电磁环境信号回放偏差进行测试；

S4、通过试验室电磁环境信号补偿系统对试验室电磁环境回放系统引起的电磁环境信号进行补偿，得到试验室电磁环境信号；

S5、通过对比真正的道路电磁环境信号与试验室电磁环境信号的误差矢量幅度差距，从而实现有效性评估。

具体实施例如下：

1）道路电磁环境信号补偿：

如图1所示。采集已有道路电磁环境信号的相关方案，道路电磁环境信号经过全向天线及全向天线与频谱分析仪之间的射频线缆后，输入到频谱分析仪，经信号处理转化成数字信号并保存在数据记录仪中。此时，数据记录仪中记录的数字信号并不是实际的道路电磁环境信号，该数字信号没有将全向天线的转化系数及射频线缆的衰减纳入考虑。

如图2所示，基于上述情况，提出一种道路电磁环境信号补偿系统，数据记录仪将存储的道路电磁环境数字信号传输至矢量信号源，矢量信号源将该信号转化成射频信号，经射频线缆传输至频谱分析仪。在频谱仪上，将信号加入全向天线的天线因子数据和射频线缆一的线缆衰减数据，以及图2所示射频线缆二的线缆衰减数据，此时频谱分析仪中的数据和显示的信号图形，即为真正的道路电磁环境信号的数据和图形，如式1所示。

其中，

—真正的道路电磁环境信号数据（以dBμV/m表示）；

—图2频谱分析仪接收到的数据（以dBμV表示）；

—图1所示全向天线的天线因子（以dB/m表示），天线因子频点间隔不大于图1 所示道路电磁环境信号采集时的信号&频谱分析仪的分辨率带宽；

—图1所示射频线缆一的衰减（以dB表示），线缆衰减频点间隔与天线因子频 点间隔一致；

—图2所示射频线缆二的衰减（以dB表示），线缆衰减频点间隔与天线因子频 点间隔一致。

2）影响电磁环境复现的试验室因素补偿：

将道路电磁环境信号在试验室环境下进行回放时，信号的幅值、相位等均会受到系统响应、天线系数、线缆/空间衰减等试验室因素的影响，使得在试验室复现的电磁环境与实际道路电磁环境存在较大差距。现有的试验室电磁环境复现方案中，没有将试验室因素纳入考虑。基于此，提出一种测试试验室因素的系统，见图3，使得试验室电磁环境更接近于道路电磁环境。

图3中，矢量网络分析仪输出射频信号，信号频段与道路电磁环境信号频段保持一致，输出的射频信号经过射频线缆三、功率放大器、定向耦合器、壁板连接器、射频线缆五后，通过试验室发射天线发出电磁波，该电磁波在空间传播，经图1所示全向天线接收后，经射频线缆六连接到壁板连接器，最终经过射频线缆四到矢量网络分析仪的输入端。通过矢量网络分析仪的输入信号和输出信号，可得到整个系统的传输系数（即式2中的矢量差），该传输系数涵盖了系统对不同频率信号的响应系数，发射天线和全向天线的天线系数、射频线缆三、4、5、6等所有线缆的衰减系数，及发射天线到全向天线之间的电磁波传播空间衰减系数，如式2所示。

其中，

—不同频点的矢量差（以dBμV表示）；

—不同频点处矢量网络分析仪输出的射频信号（以dBμV表示），频点间隔不 大于图1所示道路电磁环境信号采集时的信号&频谱分析仪的分辨率带宽，起始频点和终止 频点与电磁环境信号采集的起始频点和终止频点相对应；

—不同频点处矢量网络分析仪输入的射频信号（以dBμV表示）；

将整个系统在不同频点处的矢量差补偿到矢量信号源端，按照如图4所示方案，数据记录仪将数字信号传输至矢量信号源，矢量信号源将该数字信号加入矢量差补偿，并转化成射频信号。该射频信号经过射频线缆三、功率放大器、定向耦合器、壁板连接器、射频线缆五后，通过试验室发射天线发射，经过空间传输后，射频信号被全向天线接收，经射频线缆六连接到壁板连接器，最终经过射频线缆四到频谱分析仪输入端。此时，频谱分析仪中的数据和显示的信号，如图5所示为补偿了试验室影响因素之后的电磁环境数据。

3）电磁环境复现有效性评估方法：

由于道路电磁环境信号和试验室电磁环境信号均为矢量信号，为评估电磁环境复现的有效性，可直观对比图1和图4所示频谱分析仪的数据和显示的图形，也可通过误差矢量幅度这个参数评估两个信号的差距。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种评估及提高试验室电磁环境复现有效性的方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、通过道路采集系统对已有道路电磁环境信号进行采集，并存入数据记录仪中；

S2、通过道路电磁环境信号补偿系统对数据记录仪中存储的电磁环境信号进行补偿，得到真正的道路电磁环境信号；

道路电磁环境信号补偿系统包括：频谱分析仪(9)、矢量信号源(8)、数据记录仪(10)，

矢量信号源(8)用于对数据记录仪(10)存储的电磁环境数据进行转化；

频谱分析仪(9)用于对矢量信号源(8)转化的电磁环境信号进行分析及显示；

频谱分析仪(9)与矢量信号源(8)之间通过射频线缆二连接，矢量信号源(8)的数字输入端与数据记录仪(10)输出端电性连接；

真正的道路电磁环境信号获取公式如下：

E_ori＝V_vso+A_c+CL₁+CL₂；

其中，E_ori—真实道路电磁环境信号数据；V_vso—频谱分析仪接收到的数据；A_c—全向天线的天线因子；CL₁—射频线缆一的线缆衰减；CL₂—射频线缆二的线缆衰减；

S3、通过试验室影响因素测试系统，对由试验室电磁环境回放系统引起的电磁环境信号回放偏差进行测试；

试验室影响因素测试系统包括：试验室，安装在试验室内的试验室发射天线(1)、全向天线(2)，用于接收全向天线(2)信号并进行处理的测试设备；

测试设备包括矢量网络分析仪，全向天线(2)用于接收试验室发射天线(1)发出的信号，矢量网络分析仪用于分析接收全向天线(2)接收的信号得到传输系数；

矢量网络分析仪与试验室发射天线(1)之间连接有信号处理组件，信号处理组件包括功率放大器(4)、定向耦合器(5)、功率计(6)，功率放大器(4)一端与矢量信号源(8)输出端连接，功率放大器(4)的另一端与定向耦合器(5)连接，定向耦合器(5)与试验室发射天线(1)连接，功率计(6)与定向耦合器(5)连接；

传输系数获取公式如下：

—不同频点的矢量差；

—不同频点处矢量网络分析仪输出的射频信号；

—不同频点处矢量网络分析仪输入的射频信号；

S4、通过试验室电磁环境信号补偿系统对试验室电磁环境回放系统引起的电磁环境信号进行补偿，得到试验室电磁环境信号；

S5、通过对比真正的道路电磁环境信号与试验室电磁环境信号的误差矢量幅度差距，从而实现有效性评估。

2.根据权利要求1所述的一种评估及提高试验室电磁环境复现有效性的方法，其特征在于：步骤S1中道路采集系统包括：全向天线(2)、频谱分析仪(9)、数据记录仪(10)，全向天线(2)用于接收道路电磁环境信号，频谱分析仪(9)用于对全向天线(2)接收的道路电磁环境信号进行处理；

数据记录仪用于存储频谱分析仪(9)处理后的道路电磁环境信号；

全向天线(2)通过射频线缆一与频谱分析仪(9)连接，频谱分析仪(9)的数字输出端与数据记录仪(10)电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种评估及提高试验室电磁环境复现有效性的方法，其特征在于,步骤S4中试验室电磁环境信号补偿系统包括：试验室，安装在试验室内的试验室发射天线(1)、全向天线(2)，用于接收全向天线(2)信号并进行处理的测试设备；

测试设备包括频谱分析仪(9)、数据记录仪(10)、矢量信号源(8)，矢量信号源(8)接收数据记录仪(10)的信号进行处理后经过发射天线发出信号，全向天线(2)接收发射天线信号后传输给频谱分析仪(9)，频谱分析仪(9)对接收的信号进行分析并显示。

4.根据权利要求3所述的一种评估及提高试验室电磁环境复现有效性的方法，其特征在于：矢量信号源(8)与试验室发射天线(1)之间连接有信号处理组件，信号处理组件包括功率放大器(4)、定向耦合器(5)、功率计(6)，功率放大器(4)一端与矢量信号源(8)输出端连接，功率放大器(4)的另一端与定向耦合器(5)连接，定向耦合器(5)与试验室发射天线(1)连接，功率计(6)与定向耦合器(5)连接。

5.一种评估及提高试验室电磁环境复现有效性的系统，基于权利要求1-4任一所述的一种评估及提高试验室电磁环境复现有效性的方法，其特征在于：包括道路采集系统、道路电磁环境信号补偿系统、试验室影响因素测试系统、试验室电磁环境信号补偿系统，道路电磁环境信号补偿系统用于对道路采集系统采集的电磁环境信号进行补偿得到真正的道路电磁环境信号；

试验室电磁环境信号补偿系统用于对试验室影响因素测试系统测得的数据进行补偿得到试验室电磁环境信号。

Images