CN114878950A - 一种用于脉冲发射测试的系统及方法 - Google Patents

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王志成
赵文明
魏文轩
季莉栓
王迎节
王玲
付强
张一凡
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/001—Measuring interference from external sources to, or emission from, the device under test, e.g. EMC, EMI, EMP or ESD testing

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Abstract

本发明公开了一种用于脉冲发射测试的系统及方法，涉及电磁兼容测试领域。该系统包括计算机、高采样率示波器、低噪声放大器，高增益定向天线组合、天线架、射频电缆、通用GPIB接口总线、半电波暗室。本发明测试系统可在暗室无杂散干扰的前提下，根据高采样率示波器、低噪声放大器，高增益定向天线组合、射频电缆的参数，分析测试系统的噪声曲线，通过调整参数设置，确定满足要求的带宽等参数，对宽频带瞬时脉冲信号进行获取，并与环境噪声进行比较。

Description

一种用于脉冲发射测试的系统及方法
技术领域
本发明涉及电磁兼容测试领域，尤其涉及一种利用VEE控制程序实现脉冲发射测试的系统级方法。
背景技术
电磁兼容测试在电子设备的研发中占有重要的地位。其中，设备电磁兼容脉冲发射测试在设备元器件级、整件级、系统级领域拥有广泛的应用。
由于脉冲发射的信号具有瞬时、宽带的特点，对于常规电磁兼容空间脉冲发射测试技术难以获取，需要用高采样率示波器进行采集。测试系统达到自动获取、计算被测设备处发射的脉冲信号量值的需求，需要设计全新的测试系统和方法。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种用于脉冲发射测试的系统及方法。本发明能够自动获取脉冲发射的信号，自动进行FFT运算，自动计算脉冲辐射场的大小并与限值进行比较。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于脉冲发射测试的系统，包括计算机、高采样率示波器、低噪声放大器、高增益定向天线组合、天线架、射频电缆、通用GPIB接口总线、半电波暗室；其中：
所述高增益定向天线组合、天线架、低噪声放大器设置于所述半电波暗室内；
所述计算机、通用GPIB接口总线、高采样率示波器、射频电缆设置于所述半电波暗室外；
所述高增益定向天线组合，固定设置于天线架上，并连接所述低噪声放大器；
所述低噪声放大器通过所述射频电缆与所述高采样率示波器连接；
所述计算机，通过所述GPIB接口总线连接所述高采样率示波器。
进一步地，所述计算机具有数据存储和处理功能。
一种利用如上所述的用于脉冲发射测试的系统进行脉冲发射测试的方法，包括以下步骤：
设置示波器触发电平在接近峰值噪声电平的水平；
天线距离被测设备1m距离，高采样率的示波器采集到的时域信号经FFT变换后，通过整个接收系统的增益计算得出被测设备的脉冲信号幅值；
脉冲信号被高增益定向天线组合接收，经过低噪声放大器测试后，通过计算机控制高采样率示波器进行时域测试，获取信号；
其中，所述脉冲信号幅值按照如下公式计算：
Emeasurement＝Preceiver+GCableloss-GLNA+AF+107
式中，Emeasurement为计算出的测试信号电场强度，即脉冲信号幅值，Preceiver为示波器接收到的信号功率大小，GCableloss为射频电缆增益，GLNA为低噪声放大器增益，AF为天线系数。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明测试系统可在暗室无杂散干扰的前提下，根据高采样率示波器、低噪声放大器，高增益定向天线组合、射频电缆的参数，分析测试系统的噪声曲线，通过调整参数设置，确定满足要求的带宽等参数，对宽频带瞬时脉冲信号进行获取，并与环境噪声进行比较。
2、本发明可根据高采样率示波器、低噪声放大器，高增益定向天线组合、射频电缆的增益，计算被测设备脉冲发射幅度。
3、本发明测试系统能够显示被测系统脉冲发射的时域信号和经FFT变换后的频域信号。
4、本发明能够降低测试成本，提高测试效率，避免系统噪声所造成的重复测试。
5、本发明可使用VEE软件编程实现对测试系统的控制。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的举例说明，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中用于脉冲发射测试的系统的结构示意图；
图2为本发明实施例中用于脉冲发射测试的方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。
一种用于脉冲发射测试的系统，包括计算机、高采样率示波器、低噪声放大器，高增益定向天线组合、天线架、射频电缆、通用GPIB接口总线、半电波暗室。其中，高增益定向天线组合输出端连接低噪声放大器输入端，低噪声放大器输出端通过射频电缆连接高采样率示波器输入端，计算机通过通用GPIB总线控制高采样率示波器。高增益定向天线组合接收信号，经低噪声放大器放大后，通过计算机控制高采样率示波器测试并在计算机中显示脉冲发射测试结果。
具体来说，所述高增益定向天线组合、天线架、低噪声放大器设置于所述半电波暗室内；所述高增益定向天线组合用于接收信号，高增益定向天线组合固定于天线架上；所述低噪声放大器用于放大接收天线接收的信号，低噪声放大器噪声系数建议2dB以下，增益35dB以上；所述半电波暗室用于屏蔽外部辐射，模拟开阔试验场地；所述计算机、通用GPIB接口总线、高采样率示波器、射频电缆设置于所述半电波暗室外；所述射频电缆用于将放大后的信号以电流的形式传递至高采样率示波器；所述高采样率示波器用于在时域采集信号，并将数据传递至计算机；所述计算机为高性能计算机，用于存储和处理高采样率示波器采集的数据。
以下为一个具体地例子：
如图1所示，一种用于脉冲发射测试的系统，该系统包括：
高增益定向天线组合1、天线架2、低噪声放大器3、射频电缆4、高采样率示波器5、通用GPIB接口总线6、计算机7、半电波暗室8；
高增益定向天线组合1、天线架2、低噪声放大器3设置于半电波暗室8内；
高采样率示波器5、通用GPIB接口总线6、计算机7设置于半电波暗室8外；
高增益定向天线组合1，固定设置于天线架2上，保持天线中心距防静电地板1.2m高，并连接低噪声放大器3；
低噪声放大器3通过射频电缆4与高采样率示波器5连接；
计算机7通过所述GPIB接口总线6连接高采样率示波器5；
半电波暗室8用于屏蔽暗室外环境干扰，模拟开阔试验场地。
高增益定向天线组合1用于接收信号，并将信号场强转换为电压。
低噪声放大器3用于降低测试系统噪声有效值、对信号幅度进行放大。
高采样率示波器5用于时域测试，获取信号时域数据。
计算机8用于计算系统噪声有效值，计算脉冲发射限值与系统噪声有效值之间的信号噪声比，控制高采样率示波器，实现对信号数据的存储及处理。
如图2所示，一种用于脉冲发射测试的方法，该方法包括：
步骤S1，获取数字示波器干扰前频域波形；
该步骤为点击干扰前测试，然后点击干扰前数据存储。
具体实现中，该步骤对应公式：
Emeasurement＝Preceiver+GCableloss-GLNA+AF+107
式中，Emeasurement为计算出的测试信号电场强度，即脉冲信号幅值，Preceiver为示波器接收到的信号功率大小，GCableloss为射频电缆增益，GLNA为低噪声放大器增益，AF为天线系数。
步骤S2，通过连续的触发脉冲信号，让示波器捕获脉冲信号；
该步骤为点击干扰后测试，然后点击干扰后数据存储。
步骤S3，计算机7控制实时频谱仪5进行信号采集后，将数据存储至计算机7指定位置并进与限值曲线进行比较。
具体地，实时频谱仪8测试所得的时域电压值通过FFT变换转换为频域电压值数据，考虑传递信号的射频电缆4存在增益，因此需计算射频线缆4输入端的信号点电压。低噪声放大器3具有增益，可对信号进行放大，因此需计算低噪声放大器3输入端的信号电压。高增益定向天线组合1可将周围的场强转换为输出端口的电压，因此需计算天线输入端的信号脉冲发射场强。实时频谱仪采集信号时域电压数据转换为天线输入端信号场强数据具体公式如下：
Figure BDA0003697602620000051
其中：V(t)为时域电压数据，V(dBuV)为频域电压数据，G2(dB)为射频线缆增益，G1(dB)为低噪声放大器增益，AF(dB/m)为天线系数，E(dBuV/m)为信号脉冲发射场强。
在步骤S1及步骤S3的具体实现中，计算机的操作可采用VEE软件执行。应当知道，VEE只是编程语言的一种，包括但不限于采用C、C++和Java等语言实现脉冲发射测试均在本专利保护的范围内。计算机与示波器连接采用GPIB总线，应当知道，GPIB总线只是一种为了实现与示波器通信的连接方式，包括但不限于采用TCP/IP，USB，串口等连接方式，均在本专利保护的范围内。本专利是直接获取示波器FFT数据，但不限于软件上位机获取示波器时域数据后软件进行FFT进行数据处理，也在本专利保护范围内。
本发明测试系统可在暗室无杂散干扰的前提下，根据高采样率示波器、低噪声放大器，高增益定向天线组合、射频电缆的参数，采取宽频带脉冲信号，提高最终信号测试结果的准确性及可靠性。
以上所述仅为本发明较佳的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围之内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以同等替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于脉冲发射测试的系统，其特征在于，包括计算机、高采样率示波器、低噪声放大器、高增益定向天线组合、天线架、射频电缆、通用GPIB接口总线、半电波暗室；其中：
所述高增益定向天线组合、天线架、低噪声放大器设置于所述半电波暗室内；
所述计算机、通用GPIB接口总线、高采样率示波器、射频电缆设置于所述半电波暗室外；
所述半电波暗室用于屏蔽外部辐射，模拟开阔试验场地；
所述高增益定向天线组合，固定设置于天线架上，并连接所述低噪声放大器；
所述低噪声放大器通过所述射频电缆与所述高采样率示波器连接；
所述计算机通过所述GPIB接口总线连接所述高采样率示波器；
脉冲发射信号被高增益定向天线组合接收，经低噪声放大器放大后，通过计算机控制高采样率示波器进行测试，测试结果在计算机中显示。
2.根据权利要求1所述用于脉冲发射测试的系统，其特征在于，所述的高采样率示波器模拟带宽≥4GHz。
3.根据权利要求1所述用于脉冲发射测试的系统，其特征在于，所述计算机具有数据存储和处理功能。
4.一种利用如权利要求1所述的用于脉冲发射测试的系统进行脉冲发射测试的方法，其特征在于，包括以下步骤：
设置示波器触发电平在接近峰值噪声电平的水平；
天线距离被测设备1m距离，高采样率的示波器采集到的时域信号经FFT变换后，通过整个接收系统的增益计算得出被测设备的脉冲信号幅值；
脉冲信号被高增益定向天线组合接收，经过低噪声放大器测试后，通过计算机控制高采样率示波器进行时域测试，获取信号；
其中，所述脉冲信号幅值按照如下公式计算：
Emeasurement＝Preceiver+GCableloss-GLNA+AF+107
式中，Emeasurement为计算出的测试信号电磁场强度，即脉冲信号幅值，Preceiver为示波器接收到的信号大小，GCableloss为射频电缆增益，GLNA为低噪声放大器增益，AF为天线系数。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115825592A (zh) * 2023-02-23 2023-03-21 广东省计量科学研究院（华南国家计量测试中心） 基于量子传感的电场精密测量新型分布式系统
CN115825592B (zh) * 2023-02-23 2023-04-21 广东省计量科学研究院（华南国家计量测试中心） 基于量子传感的电场精密测量新型分布式系统

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