CN117092441A - 异常冲击信号检测方法和系统及电磁兼容测试方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了异常冲击信号检测方法和系统及电磁兼容测试方法和系统。该系统在功率放大器输出端设置耦合器连接信号分析器。信号分析器对功率放大器输出端耦合信号进行信号特征分析，并抽取出信号实时频率和信号实时幅度，并根据信号实时频率和信号实时幅度判断是否为异常冲击信号，若为异常冲击信号，则生成异常冲击事件信息发送至管控台。管控台根据异常冲击事件信息中的信号特征判断异常冲击信号是否会对功率放大器造成损伤。若异常冲击信号是否会对功率放大器造成损伤则结束测试过程，从而保护功率放大器。
Description
技术领域
本发明涉及电磁兼容、无线通信测试领域。
背景技术
电磁兼容测试领域覆盖军标、民标等领域，测试频率范围从4kHz-40GHz，场强也从10伏米、50伏米、200伏米，GJB1389A甚至高数千伏米。其测试方法一致，本质上都是利用自动化控制软件控制信号源、功率放大器、场强计等，通过动态调整信号源和功率放大器来达到额定的场强值。目前该领域价值最高的部分为功率放大器和接收机，业界均认为在电波暗室进行测量，信号纯净，测试应该较为安全，实则不然。接收机接收小信号，不易损坏，而功率放大器为大信号大电流设备，在动态控制和调整的过程中，损坏率较高。
发明内容
本发明所要解决的问题：电磁兼容测试过程中，对冲击功率放大器的异常信号进行跟踪检测，从而保护功率放大器。
为解决上述问题，本发明采用的方案如下：
根据本发明的异常冲击信号检测方法，该方法涉及信号源、功率放大器、耦合器、信号分析器、管控台；功率放大器的输入端连接信号源，输出端通过所述耦合器连接信号分析器；管控台连接信号源和信号分析器；该方法包括如下步骤：
步骤S1：管控台向信号源和信号分析器分别发送配置指令；其中，向信号源发送的配置指令包括第一信号频率和第一信号幅度，向信号分析器发送的配置指令包括第一信号频率和第二信号幅度；信号源根据所述第一信号频率和第一信号幅度生成电磁信号输出；
步骤S2：信号分析器在接收到配置指令后，通过功率放大器输出端耦合器实时接收信号，采集信号实时数据，并对所采集到的信号实时数据进行预处理；
步骤S3：信号分析器对预处理后的信号实时数据进行信号特征分析，并抽取出信号实时频率和信号实时幅度；
步骤S4：信号分析器将所抽取的信号实时频率和信号实时幅度与所接受配置指令中的第一信号频率和第二信号幅度进行对比，若信号实时频率和第一信号频率不匹配且信号实时幅度大于第二信号幅度，则生成异常冲击事件信息，并将所生成的异常冲击事件信息发送至管控台；所述异常冲击事件信息至少包括发生时间、信号特征；信号特征至少包括信号实时幅度；
步骤S5：管控台接收到异常冲击事件信息后，存储异常冲击事件信息，并示警。
进一步，根据本发明的异常冲击信号检测方法，所述步骤S5中，管控台接收到异常冲击事件信息后，还根据异常冲击事件信息判断异常冲击信号是否会对功率放大器造成损伤；若异常冲击信号会对功率放大器造成损伤，则向信号源发送测试停止指令。
根据本发明的异常冲击信号检测系统，该系统包括信号源、功率放大器、耦合器、信号分析器、管控台；功率放大器的输入端连接信号源，输出端通过所述耦合器连接信号分析器；管控台连接信号源和信号分析器；
管控台被配置用于：
向信号源和信号分析器分别发送配置指令；其中，向信号源发送的配置指令包括第一信号频率和第一信号幅度，向信号分析器发送的配置指令包括第一信号频率和第二信号幅度；
接收信号分析器所发送的异常冲击事件信息，接收到异常冲击事件信息后，存储异常冲击事件信息，并示警；
信号源被配置用于：
根据所述接收的配置指令中的第一信号频率和第一信号幅度生成电磁信号输出；
信号分析器被配置用于：
在接收到配置指令后，通过功率放大器输出端耦合器实时接收信号，采集信号实时数据，并对所采集到的信号实时数据进行预处理；
对预处理后的信号实时数据进行信号特征分析，并抽取出信号实时频率和信号实时幅度；
将所抽取的信号实时频率和信号实时幅度与所接受配置指令中的第一信号频率和第二信号幅度进行对比，若信号实时频率和第一信号频率不匹配且信号实时幅度大于第二信号幅度，则生成异常冲击事件信息，并将所生成的异常冲击事件信息发送至管控台；所述异常冲击事件信息至少包括发生时间、信号特征；信号特征至少包括信号实时幅度。
进一步，根据本发明的异常冲击信号检测系统，管控台还被配置用于：
接收到异常冲击事件信息后，根据异常冲击事件信息判断异常冲击信号是否会对功率放大器造成损伤；若异常冲击信号会对功率放大器造成损伤，则向信号源发送测试停止指令。
进一步，根据本发明的异常冲击信号检测系统，所述异常冲击事件信息还包括持续时间；所述根据异常冲击事件信息判断异常冲击信号是否会对功率放大器造成损伤通过所述异常冲击事件信息中的持续时间和信号实时幅度计算异常冲击信号累计能量值并依据该能量值是否超过预先设定值判断异常冲击信号是否会对功率放大器造成损伤。
根据本发明的电磁兼容测试方法，该方法涉及信号源、功率放大器、耦合器、信号分析器、管控台、微波暗室、天线；功率放大器的输入端连接信号源，输出端连接天线并通过所述耦合器连接信号分析器；天线设置于微波暗室内；管控台连接信号源和信号分析器；该方法包括如下步骤：
步骤S1：管控台向信号源和信号分析器分别发送配置指令；其中，向信号源发送的配置指令包括第一信号频率和第一信号幅度，向信号分析器发送的配置指令包括第一信号频率和第二信号幅度；信号源根据所述第一信号频率和第一信号幅度生成电磁信号输出；
步骤S2：信号分析器在接收到配置指令后，通过功率放大器输出端耦合器实时接收信号，采集信号实时数据，并对所采集到的信号实时数据进行预处理；
步骤S3：信号分析器对预处理后的信号实时数据进行信号特征分析，并抽取出信号实时频率和信号实时幅度；
步骤S4：信号分析器将所抽取的信号实时频率和信号实时幅度与所接受配置指令中的第一信号频率和第二信号幅度进行对比，若信号实时频率和第一信号频率不匹配且信号实时幅度大于第二信号幅度，则生成异常冲击事件信息，并将所生成的异常冲击事件信息发送至管控台；所述异常冲击事件信息至少包括发生时间、信号特征；信号特征至少包括信号实时幅度；
步骤S5：管控台接收到异常冲击事件信息后，存储异常冲击事件信息，并示警。
进一步，根据本发明的电磁兼容测试方法，所述步骤S5中，管控台接收到异常冲击事件信息后，还根据异常冲击事件信息判断异常冲击信号是否会对功率放大器造成损伤；若异常冲击信号会对功率放大器造成损伤，则向信号源发送测试停止指令。
进一步，根据本发明的电磁兼容测试系统，该系统包括信号源、功率放大器、耦合器、信号分析器、管控台、微波暗室、天线；功率放大器的输入端连接信号源，输出端连接天线并通过所述耦合器连接信号分析器；天线设置于微波暗室内；管控台连接信号源和信号分析器；
管控台被配置用于：
向信号源和信号分析器分别发送配置指令；其中，向信号源发送的配置指令包括第一信号频率和第一信号幅度，向信号分析器发送的配置指令包括第一信号频率和第二信号幅度；
接收信号分析器所发送的异常冲击事件信息，接收到异常冲击事件信息后，存储异常冲击事件信息，并示警；
信号源被配置用于：
根据所述接收的配置指令中的第一信号频率和第一信号幅度生成电磁信号输出；
信号分析器被配置用于：
在接收到配置指令后，通过功率放大器输出端耦合器实时接收信号，采集信号实时数据，并对所采集到的信号实时数据进行预处理；
对预处理后的信号实时数据进行信号特征分析，并抽取出信号实时频率和信号实时幅度；
将所抽取的信号实时频率和信号实时幅度与所接受配置指令中的第一信号频率和第二信号幅度进行对比，若信号实时频率和第一信号频率不匹配且信号实时幅度大于第二信号幅度，则生成异常冲击事件信息，并将所生成的异常冲击事件信息发送至管控台；所述异常冲击事件信息至少包括发生时间、信号特征；信号特征至少包括信号实时幅度。
进一步，根据本发明的电磁兼容测试系统，管控台还被配置用于：
接收到异常冲击事件信息后，根据异常冲击事件信息判断异常冲击信号是否会对功率放大器造成损伤；若异常冲击信号会对功率放大器造成损伤，则向信号源发送测试停止指令。
进一步，根据本发明的电磁兼容测试系统，所述异常冲击事件信息还包括持续时间；所述根据异常冲击事件信息判断异常冲击信号是否会对功率放大器造成损伤通过所述异常冲击事件信息中的持续时间和信号实时幅度计算异常冲击信号累计能量值并依据该能量值是否超过预先设定值判断异常冲击信号是否会对功率放大器造成损伤。
本发明的技术效果如下：本发明通过对功率放大器输出的信号进行信号分析，通过信号分析判断功率放大器是否存在异常冲击信号，并评估异冲击常信号是否会对功率放大器造成损伤，若异常冲击信号会对功率放大器造成损伤，停止测试，从而保护功率放大器。
附图说明
图1是本发明电磁兼容测试系统的结构示意图。
图2是本发明异常冲击信号检测方法的时序图。
实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
图1示例了一种电磁兼容测试系统，该电磁兼容系统包括信号源1、功率放大器2、耦合器3、信号分析器4、管控台5、微波暗室9、以及设置在微波暗室内的发射天线6和接收天线7。功率放大器2的输入端连接信号源1，输出端连接发射天线6并通过耦合器3连接信号分析器4。管控台5连接信号源1和信号分析器4。该电磁兼容测试系统进行测试时，信号源1产生测试的电磁信号，经功率放大器2放大后由微波暗室内9内的发射天线6发射，发射天线6所发射的电磁信号被微波暗室内9内的接收天线7接收，接收天线7接收的信号进一步地被管控台5接收并分析。相比于传统的电磁兼容测试系统，本实施例的电磁兼容测试系统在功率放大器2的输出配置了耦合器3和信号分析器4。耦合器3和信号分析器4的配置用于对功率放大器2输出的信号进行检测，判断其是否存在对功率放大器2造成损伤的异常冲击信号，从而保护功率放大器2。上述电磁兼容测试系统中，信号分析器4和管控台5均为包含通用处理器和存储器的通用计算设备。信号分析器4和管控台5通过执行程序实现上述电磁兼容测试系统的电磁兼容测试过程，该电磁兼容测试过程即为本发明所指的电磁兼容测试方法。该电磁兼容测试方法，参照图2，包括如下初始化步骤、信号采集和预处理步骤、信号特征分析步骤、异常冲击信号分析步骤、异常冲击事件记录和功率放大器损伤分析步骤。上述各个步骤分别对应前述步骤S1、S2、S3、S4和S5。
初始化步骤，即为前述步骤S1，管控台向信号源和信号分析器分别发送配置指令。具体来说，初始化步骤中，管控台5首先向信号源1和信号分析器4分别发送复位指令。信号源1和信号分析器4接收到复位指令后，对系统进行初始化，当完成初始化后，向管控台5返回初始化完成的信息。管控台5接收到信号源1和信号分析器4所返回的初始化完成的信息后，分别向信号源1和信号分析器4发送配置指令。其中，向信号源1发送的配置指令包括第一信号频率和第一信号幅度；向信号分析器4发送的配置指令包括第一信号频率和第二信号幅度。当信号分析器4接收到配置指令后，启动信号实时监测，并向管控台5返回信号实时监测启动的信息。当管控台5接收到信号实时监测启动的信息后，向信号源1发送测试开始指令。当信号源1接收到测试开始指令后，根据所接收配置指令中的第一信号频率和第一信号幅度生成电磁信号输出。信号源1所输出的电磁信号被输入至功率放大器2，由功率放大器2放大后输出至发射天线6发射。
信号采集和预处理步骤，即为前述步骤S2，即信号分析器4在接收到配置指令后，通过功率放大器输出端耦合器实时接收信号，采集信号实时数据，并对所采集到的信号实时数据进行预处理。信号实时数据包括信号实时幅度。本实施例中的信号分析器4相当于频谱仪，通过信号频率采集电路采集信号实时频率，并通过检波器对信号进行检波，然后通过模数转换将检波后输出电压转换成信号实时幅度。这里的预处理主要为去噪和滤波。
信号特征分析步骤，即为前述步骤S3，即信号分析器对预处理后的信号实时数据进行信号特征分析，并抽取出信号实时频率和信号实时幅度。信号特征分析包括时域分析和频域分析，所分析的信号特征包括不限于信的峰值、上升时间、下降时间、频率谱线、频率成分等特征。
异常冲击信号分析步骤，即为前述步骤S4，信号分析器4将所抽取的信号实时频率和信号实时幅度与所接受配置指令中的第一信号频率和第二信号幅度进行对比，若信号实时频率和第一信号频率不匹配且信号实时幅度大于第二信号幅度，则作为异常冲击信号生成异常冲击事件信息，并将所生成的异常冲击事件信息发送至管控台5；所述异常冲击事件信息包括发生时间、信号特征和持续时间。需要指出的是，信号分析器4采集的信号是经耦合器3耦合的信号，故此，信号分析器4得到的信号实时幅度是经功率放大器2放大后，并经耦合器3耦合的信号实时幅度，与前述第一信号幅度存在比例关系。通常，该比例关系预先测定，在前述初始化步骤中，根据该比例关系和第一信号幅度计算第二信号幅度：第二信号幅度=第一信号幅度*s*(1+30%)。其中，s为预先测得的耦合器3耦合的信号实时幅度与第一信号幅度之间的比例，第一信号幅度*s为理论上耦合器3耦合后主信号的信号实时幅度，(1+30%)表示信号分析器4实际采集得到的信号实时幅度超过主信号的信号实时幅度30%。本实施例异常冲击事件信息中的信号特征包括异常冲击信号持续时间内各个时刻信号实时幅度所组成的序列、以及信号实时频率、信号峰值、采样频率等数据。
异常冲击事件记录和功率放大器损伤分析步骤，即为前述步骤S5，管控台5接收到异常冲击事件信息后，存储该异常冲击事件信息，并根据异常冲击事件信息判断异常冲击信号是否会对功率放大器造成损伤；若异常冲击信号会对功率放大器造成损伤，则向信号源1发送测试停止指令。具体来说，本实施例，根据异常冲击事件信息中的持续时间和信号实时幅度计算异常冲击信号累计能量值并依据该能量值是否超过预先设定值判断异常冲击信号是否会对功率放大器造成损伤。当信号源1接收到测试停止指令后，停止信号输出，从而停止整个电磁兼容系统的电磁兼容测试过程。
在另一实施方式中，异常冲击信号累计能量值也可以由信号分析器4进行计算。即信号分析器4在生成异常冲击事件信息时，计算异常冲击信号的累计能量值。此时，异常冲击事件信息包括异常冲击信号的累计能量值。当管控台5接收到异常冲击事件信息后可以依据该能量值是否超过预先设定值判断异常冲击信号是否会对功率放大器造成损伤。
此外，需要指出的是，本实施例上述通过信号分析器4判断异常冲击信号，生成异常冲击事件信息，然后由管控台5判断异常冲击信号是否会对功率放大器造成损伤的过程不仅限应用于电磁兼容测试中。本领域技术人员理解，在一个包括有信号源1、功率放大器2和管控台5的系统中，均可以采用上述方法。具体来说，在功率放大器2的输出端通过耦合器3连接信号分析器4，形成一个异常冲击信号检测系统。具体来说，该异常冲击信号检测系统包括信号源1、功率放大器2、耦合器3、信号分析器4和管控台5。功率放大器2的输入端连接信号源1，输出端通过耦合器3连接信号分析器4。管控台5连接信号源1和信号分析器4。该异常冲击信号检测系统实现异常冲击信号检测方法的过程与前述电磁兼容测试方法的过程相同，不再赘述。
Claims (10)
1.异常冲击信号检测方法，其特征在于，该方法涉及信号源、功率放大器、耦合器、信号分析器、管控台；功率放大器的输入端连接信号源，输出端通过所述耦合器连接信号分析器；管控台连接信号源和信号分析器；该方法包括如下步骤：
步骤S1：管控台向信号源和信号分析器分别发送配置指令；其中，向信号源发送的配置指令包括第一信号频率和第一信号幅度，向信号分析器发送的配置指令包括第一信号频率和第二信号幅度；信号源根据所述第一信号频率和第一信号幅度生成电磁信号输出；
步骤S2：信号分析器在接收到配置指令后，通过功率放大器输出端耦合器实时接收信号，采集信号实时数据，并对所采集到的信号实时数据进行预处理；
步骤S3：信号分析器对预处理后的信号实时数据进行信号特征分析，并抽取出信号实时频率和信号实时幅度；
步骤S4：信号分析器将所抽取的信号实时频率和信号实时幅度与所接受配置指令中的第一信号频率和第二信号幅度进行对比，若信号实时频率和第一信号频率不匹配且信号实时幅度大于第二信号幅度，则生成异常冲击事件信息，并将所生成的异常冲击事件信息发送至管控台；所述异常冲击事件信息至少包括发生时间、信号特征；信号特征至少包括信号实时幅度；
步骤S5：管控台接收到异常冲击事件信息后，存储异常冲击事件信息，并示警。
2.如权利要求1所述的异常冲击信号检测方法，其特征在于，所述步骤S5中，管控台接收到异常冲击事件信息后，还根据异常冲击事件信息判断异常冲击信号是否会对功率放大器造成损伤；若异常冲击信号会对功率放大器造成损伤，则向信号源发送测试停止指令。
3.异常冲击信号检测系统，其特征在于，该系统包括信号源、功率放大器、耦合器、信号分析器、管控台；功率放大器的输入端连接信号源，输出端通过所述耦合器连接信号分析器；管控台连接信号源和信号分析器；
管控台被配置用于：
向信号源和信号分析器分别发送配置指令；其中，向信号源发送的配置指令包括第一信号频率和第一信号幅度，向信号分析器发送的配置指令包括第一信号频率和第二信号幅度；
接收信号分析器所发送的异常冲击事件信息，接收到异常冲击事件信息后，存储异常冲击事件信息，并示警；
信号源被配置用于：
根据所述接收的配置指令中的第一信号频率和第一信号幅度生成电磁信号输出；
信号分析器被配置用于：
在接收到配置指令后，通过功率放大器输出端耦合器实时接收信号，采集信号实时数据，并对所采集到的信号实时数据进行预处理；
对预处理后的信号实时数据进行信号特征分析，并抽取出信号实时频率和信号实时幅度；
将所抽取的信号实时频率和信号实时幅度与所接受配置指令中的第一信号频率和第二信号幅度进行对比，若信号实时频率和第一信号频率不匹配且信号实时幅度大于第二信号幅度，则生成异常冲击事件信息，并将所生成的异常冲击事件信息发送至管控台；所述异常冲击事件信息至少包括发生时间、信号特征；信号特征至少包括信号实时幅度。
4.如权利要求3所述的异常冲击信号检测系统，其特征在于，管控台还被配置用于：
接收到异常冲击事件信息后，根据异常冲击事件信息判断异常冲击信号是否会对功率放大器造成损伤；若异常冲击信号会对功率放大器造成损伤，则向信号源发送测试停止指令。
5.如权利要求4所述的异常冲击信号检测系统，其特征在于，所述异常冲击事件信息还包括持续时间；所述根据异常冲击事件信息判断异常冲击信号是否会对功率放大器造成损伤通过所述异常冲击事件信息中的持续时间和信号实时幅度计算异常冲击信号累计能量值并依据该能量值是否超过预先设定值判断异常冲击信号是否会对功率放大器造成损伤。
6.电磁兼容测试方法，其特征在于，该方法涉及信号源、功率放大器、耦合器、信号分析器、管控台、微波暗室、天线；功率放大器的输入端连接信号源，输出端连接天线并通过所述耦合器连接信号分析器；天线设置于微波暗室内；管控台连接信号源和信号分析器；该方法包括如下步骤：
步骤S1：管控台向信号源和信号分析器分别发送配置指令；其中，向信号源发送的配置指令包括第一信号频率和第一信号幅度，向信号分析器发送的配置指令包括第一信号频率和第二信号幅度；信号源根据所述第一信号频率和第一信号幅度生成电磁信号输出；
步骤S2：信号分析器在接收到配置指令后，通过功率放大器输出端耦合器实时接收信号，采集信号实时数据，并对所采集到的信号实时数据进行预处理；
步骤S3：信号分析器对预处理后的信号实时数据进行信号特征分析，并抽取出信号实时频率和信号实时幅度；
步骤S4：信号分析器将所抽取的信号实时频率和信号实时幅度与所接受配置指令中的第一信号频率和第二信号幅度进行对比，若信号实时频率和第一信号频率不匹配且信号实时幅度大于第二信号幅度，则生成异常冲击事件信息，并将所生成的异常冲击事件信息发送至管控台；所述异常冲击事件信息至少包括发生时间、信号特征；信号特征至少包括信号实时幅度；
步骤S5：管控台接收到异常冲击事件信息后，存储异常冲击事件信息，并示警。
7.如权利要求6所述的电磁兼容测试方法，其特征在于，所述步骤S5中，管控台接收到异常冲击事件信息后，还根据异常冲击事件信息判断异常冲击信号是否会对功率放大器造成损伤；若异常冲击信号会对功率放大器造成损伤，则向信号源发送测试停止指令。
8.电磁兼容测试系统，其特征在于，该系统包括信号源、功率放大器、耦合器、信号分析器、管控台、微波暗室、天线；功率放大器的输入端连接信号源，输出端连接天线并通过所述耦合器连接信号分析器；天线设置于微波暗室内；管控台连接信号源和信号分析器；
管控台被配置用于：
向信号源和信号分析器分别发送配置指令；其中，向信号源发送的配置指令包括第一信号频率和第一信号幅度，向信号分析器发送的配置指令包括第一信号频率和第二信号幅度；
接收信号分析器所发送的异常冲击事件信息，接收到异常冲击事件信息后，存储异常冲击事件信息，并示警；
信号源被配置用于：
根据所述接收的配置指令中的第一信号频率和第一信号幅度生成电磁信号输出；
信号分析器被配置用于：
在接收到配置指令后，通过功率放大器输出端耦合器实时接收信号，采集信号实时数据，并对所采集到的信号实时数据进行预处理；
对预处理后的信号实时数据进行信号特征分析，并抽取出信号实时频率和信号实时幅度；
将所抽取的信号实时频率和信号实时幅度与所接受配置指令中的第一信号频率和第二信号幅度进行对比，若信号实时频率和第一信号频率不匹配且信号实时幅度大于第二信号幅度，则生成异常冲击事件信息，并将所生成的异常冲击事件信息发送至管控台；所述异常冲击事件信息至少包括发生时间、信号特征；信号特征至少包括信号实时幅度。
9.如权利要求8所述的电磁兼容测试系统，其特征在于，管控台还被配置用于：
接收到异常冲击事件信息后，根据异常冲击事件信息判断异常冲击信号是否会对功率放大器造成损伤；若异常冲击信号会对功率放大器造成损伤，则向信号源发送测试停止指令。
10.如权利要求9所述的电磁兼容测试系统，其特征在于，所述异常冲击事件信息还包括持续时间；所述根据异常冲击事件信息判断异常冲击信号是否会对功率放大器造成损伤通过所述异常冲击事件信息中的持续时间和信号实时幅度计算异常冲击信号累计能量值并依据该能量值是否超过预先设定值判断异常冲击信号是否会对功率放大器造成损伤。
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