CN118130956A - 一种兼容辐射杂散和辐射抗扰度测试的混合测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种兼容辐射杂散和辐射抗扰度测试的混合测试系统，涉及电磁兼容和无线射频测试技术领域；为了提高电波暗室的使用率和执行测试的效率，解决接收天线后端设备容易被收发天线的大信号所损坏问题；具体包括电波暗室，电波暗室中间设置有转台，转台的一侧设置有通讯天线，电波暗室靠近通讯天线的一侧设置有射频开关一和接收天线一，转台的一侧设置有收发天线。本发明是一套全电波暗室既可进行RSE辐射杂散测试又能进行RS辐射抗扰度测试；测量设备之间不会相互影响；RS辐射抗扰度测试时，通过远程切断放在电波暗室中接收天线与后端设备的连接，以免接收天线后端设备被大功率信号损坏。

Description

一种兼容辐射杂散和辐射抗扰度测试的混合测试系统

技术领域

本发明涉及电磁兼容和无线射频测试技术领域，尤其涉及一种兼容辐射杂散和辐射抗扰度测试的混合测试系统。

背景技术

在电磁兼容EMC测试领域中，通常需进行RS辐射抗扰度测试（以下统称RS)，评估电子、电气设备承受各种电磁骚扰的抗干扰能力；测试主要需用设备和环境包括信号源、射频功率放大器、收发天线及全电波暗室（如844大小约L8m*W4m*H4m)（理想为六面无反射的电波暗室）；同时，在电磁兼容EMC测试领域中，针对电子、电气产品需进行RE辐射发射测试（以下统称RE），用于评估设备不希望产生的电磁辐射信号强度；测试主要需用接收天线、前置放大器、频谱仪或接收机及全电波暗室（如966大小约L9m*W6m*H6m）；同时，在无线射频RF测试领域中，针对带无线通信或无线测定功能的电子、电气需进行RSE辐射杂散测试（以下统称RSE)，用于评估无线通信设备或测定设备在除工作频率范围外无用的、不希望产生的电磁辐射信号（又称“杂散信号”）强度；测试主要需用接收天线、前置放大器、滤波器（滤除主频信号）、频谱仪或接收机及全电波暗室（如966大小约L9m*W6m*H6m)。

经检索，中国专利申请号为2006100891425的专利，公开了同时具备空中射频测试与电磁兼容性测试能力的全电波暗室，属于无线电设备的空中射频测试暗室以及全电波暗室设计技术领域。包括外壳屏蔽壳体、外壳内壁结合一层吸波材料层、假墙、暗室门、安装在壳体内部的转台及被测设备的支撑装置、天线支架系统、通风照明设备、滤波器、安全及电气装置，以及用于与检测仪器相连的接口板；所述外壳屏蔽壳体为L型，“L”型的两边分别为互相垂直布置且相通的OTA测试暗室部分和全电波暗室部分。上述专利中的具备空中射频测试与电磁兼容性测试能力的全电波暗室存在以下不足：

整体暗室采用L型结构设计，将测试一分为二，OTA测试暗室部分和全电波暗室部分实际依然是相互独立的，且在测试过程中，接收天线后端设备容易被收发天线的大信号所损坏，进而信号发射会对测试结果产生影响。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种兼容辐射杂散和辐射抗扰度测试的混合测试系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种兼容辐射杂散和辐射抗扰度测试的混合测试系统，包括电波暗室，所述电波暗室中间设置有转台，转台的一侧设置有通讯天线，电波暗室靠近通讯天线的一侧设置有射频开关一和接收天线一，转台的一侧设置有收发天线，收发天线的天线架安装有滑轨，电波暗室远离通讯天线的一内侧设置有射频开关二和接收天线二。

优选地：所述接收天线一、收发天线和接收天线二的接收和发射频段不同，接收天线一、收发天线和接收天线二距离转台中心距离相等，电波暗室内表面铺设有全频段吸波材料。

一种兼容辐射杂散和辐射抗扰度测试的混合测试系统的构建方法，包括以下步骤：

S1：当进行RS辐射抗扰度测试时，测试系统自动控制滑轨带动收发天线从后端移动到离转台中心相应的测试位置，进行测试；

S2：接收天线一和接收天线二后端射频开关一和射频开关二断开和切换到匹配负载阻抗上，来保护接收天线后级；

S3：当进行RSE辐射杂散测试时，测试系统自动控制滑轨带动收发天线从前端测试位置移动到后端相应的测试位置；

S4：不同频段的信号同步被不同接收天线一、接收天线二和收发天线接收并滤波放大，进入频谱仪和接收机量化，测试完后，软件将不同频段的数据拼接成完整的数据呈现给用户。

在前述方案的基础上：所述S2步骤中,具体包括以下步骤：

S21：断开连接：将射频开关一和射频开关二切换到匹配负载阻抗的位置，断开与接收天线一和接收天线二的连接，使得输入信号完全被负载吸收而不反射回来；

S22：切换连接：在测试过程中，系统分别控制射频开关一和射频开关二来改变信号的流向，以切换接收天线一和接收天线二的连接状态，确保在测试时选择正确的射频链路连接状态。

在前述方案中更佳的方案是：所述S21中，匹配负载阻抗具体包括以下步骤：

S211：确定工作频率：确定系统的工作频率范围；

S212：测量负载阻抗：使用阻抗测试仪器和网络分析仪器测量负载端的实际阻抗值，包括实部（阻抗大小）和虚部（阻抗相位），以此确定所需的匹配负载阻抗参数；

S213：设计匹配网络：根据测量得到的负载阻抗数值，设计匹配网络和匹配器件来实现阻抗匹配；

S214：仿真优化：使用电磁仿真软件对设计的匹配网络进行优化和仿真分析，以确保匹配网络在工作频率范围内能够有效地实现阻抗匹配。

作为本发明进一步的方案：所述S4步骤中不同频段信号的接收处理，具体包括以下步骤：

S41：信号接收和滤波：不同频段的信号由接收天线一、接收天线二和收发天线接收，并引入到信号处理系统中，通过滤波器滤除不需要的频段范围和干扰信号；

S42：信号放大：经过滤波后的信号经过放大器以增强信号强度；

S43：信号量化：经过滤波放大后的信号进入频谱仪和接收机，信号会经过模数转换器进行量化，将连续的模拟信号转换为数字信号；

S44：数字信号处理：经过模数转换器转换后的数字信号进行频谱分析、信号解调和数据处理，通过频谱仪显示屏展示出。

同时，所述模数转换器将连续的模拟信号转换为数字信号，具体包括以下步骤：

S441：采样得到的模拟信号进入量化器，将连续的模拟信号值映射到最接近的离散数字值，期间，将模拟信号值分成若干个离散的量化级别，每个级别对应一个数字编码；

S442：量化器将每个采样点的模拟信号值与量化级别进行比较，然后将该级别对应的数字编码输出，表示该采样点的数字化值。输出的数字编码以二进制八位形式表示。

作为本发明的一种优选的：所述S4步骤中不同频段的数据拼接成完整的数据，具体包括以下步骤：

A1：确保不同频段和来源的数据具有统一的格式和结构，包括数据字段的命名、数据类型和单位方面的统一；

A2：对不同频段和来源的数据进行时间对齐和空间对齐，确保数据的时间轴和空间轴是一致的；

A3：将经过对齐和校准的数据进行拼接，形成完整的数据集，拼接可以基于时间序列和空间坐标进行，将不同频段和来源的数据按照一定规则进行合并；

A4：将整合后的数据通过可视化工具呈现给用户。

同时，所述A2步骤中数据在对齐过程中，采用的校准算法公式如下：

已知 和 是数据点的横坐标和纵坐标；X是要进行插值的点的横坐标；Y是通过线性插值估计得到的纵坐标。

本发明的有益效果为：

1.该一种兼容辐射杂散和辐射抗扰度测试的混合测试系统，是一套全电波暗室即可进行RSE辐射杂散测试又能进行RS辐射抗扰度测试；且测量设备之间不会相互影响；RS辐射抗扰度测试时，通过远程切断放在电波暗室中接收天线与后端设备的连接，以免接收天线后端设备被大功率信号损坏，同时接收天线输出进行阻抗匹配，以免信号反射会对测试结果产生影响；大大减小了客户建设这两项测试能力的成本，也节省了场地占用面积，测试效率提升一倍；且省去了中间需重复更换测试天线和放大器等,降低了不准定性和测量误差，也规避了人为原困导致测试结果错误。

2.该一种兼容辐射杂散和辐射抗扰度测试的混合测试系统，在不同频段信号的接收处理中，实现了对信号的准确采集、处理和分析，以满足不同应用场景下对信号处理的需求。

3.该一种兼容辐射杂散和辐射抗扰度测试的混合测试系统，模数转换器将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，这个数字信号可以被数字系统接收、处理和传输，从而实现对模拟信号的数字化处理和分析。

附图说明

图1为本发明提出的一种兼容辐射杂散和辐射抗扰度测试的混合测试系统的平面图；

图2为本发明提出的一种兼容辐射杂散和辐射抗扰度测试的混合测试系统的构建方法流程示意图；

图3为本发明提出的一种兼容辐射杂散和辐射抗扰度测试的混合测试系统的构建方法中匹配负载阻抗的流程示意图。

图中：1、转台；2、通讯天线；3、接收天线一；4、收发天线；5、接收天线二；6、滑轨；7、射频开关一；8、射频开关二。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

实施例1：

一种兼容辐射杂散和辐射抗扰度测试的混合测试系统，如图1、图2和图3所示，包括电波暗室，所述电波暗室中间设置有转台1，转台1的一侧设置有通讯天线2，电波暗室靠近通讯天线2的一侧设置有射频开关一7和接收天线一3，转台1的一侧设置有收发天线4，收发天线4的天线架安装有滑轨6，电波暗室远离通讯天线2的一内侧设置有射频开关二8和接收天线二5；进行RE辐射发射或RSE辐射杂散测试时，收发天线4使用接收天线，进行RS辐射抗扰度测试时，收发天线4使用发射天线；

所述接收天线一3、收发天线4和接收天线二5的接收和发射频段不同，接收天线一3、收发天线4和接收天线二5的组数不加以限定，接收天线一3、收发天线4和接收天线二5距离转台1中心距离相等，电波暗室内表面铺设有全频段吸波材料，且全频段吸波材料具体采用碳纳米管或石墨烯或其他合适材料，能够在较宽的频率范围内吸收电磁波。

实施例2：

一种兼容辐射杂散和辐射抗扰度测试的混合测试系统的构建方法，为了保证测试结果的准确度；如图1所示，包括以下步骤：

S1：当进行RS辐射抗扰度测试时，测试系统自动控制滑轨6带动收发天线4从后端移动到离转台1中心相应的测试位置，进行测试；也可以不使用滑轨6而是手动移动收发天线4到测试位置；

S2：接收天线一3和接收天线二5后端射频开关一7和射频开关二8断开或者切换到匹配负载阻抗上，来保护接收天线后级；

S3：当进行RE辐射发射或RSE辐射杂散测试时，测试系统自动控制滑轨6带动收发天线4从前端测试位置移动到后端相应的测试位置（与接收天线一3和接收天线二5距离转台中心距离相等），进行测试；

S4：不同频段的信号同步被不同接收天线一3、接收天线二5和收发天线4接收并滤波放大，进入频谱仪或者接收机量化，测试完后，软件将不同频段的数据拼接成完整的数据呈现给用户。

为了避免收发天线4对接收天线一3和接收天线二5的影响；所述S2步骤中,

S21：断开连接：将射频开关一7和射频开关二8切换到匹配负载阻抗的位置，断开与接收天线一3和接收天线二5的连接，使得输入信号完全被负载吸收而不反射回来；

S22：切换连接：在测试过程中，分别控制射频开关一7和射频开关二8来改变信号的流向，以切换接收天线一3和接收天线二5的连接状态，确保在测试时选择正确的连接状态。

所述S21步骤中，匹配负载阻抗具体包括以下步骤：

S211：确定工作频率：确定系统的工作频率范围；

S212：测量负载阻抗：使用阻抗测试仪器或网络分析仪器测量负载端的实际阻抗值，包括实部（阻抗大小）和虚部（阻抗相位），以此确定所需的匹配负载阻抗参数；

S213：设计匹配网络：根据测量得到的负载阻抗数值，设计匹配网络或匹配器件来实现阻抗匹配；

S214：仿真优化：使用电磁仿真软件对设计的匹配网络进行优化和仿真分析，以确保匹配网络在工作频率范围内有效地实现阻抗匹配。实现了匹配负载阻抗的设计和调试，确保系统在工作频率范围内能够实现最佳的功率传输和性能特性，提高了系统的效率、稳定性和可靠性。

为了提高RE辐射发射或RSE辐射杂散测试的效率和质量；所述S4步骤中不同频段信号的接收处理，具体包括以下步骤：

S41：信号接收和滤波：不同频段的信号由接收天线一3、接收天线二5和收发天线4接收，并引入到信号处理系统中，通过滤波器滤除不需要的频率范围或干扰信号；

S42：信号放大：经过滤波后的信号经过放大器以增强信号强度；

S43：信号量化：经过滤波放大后的信号进入频谱仪或接收机，信号会经过模数转换器进行量化，将连续的模拟信号转换为数字信号；

S44：数字信号处理：经过模数转换器转换后的数字信号进行频谱分析、信号解调和数据处理，通过频谱仪或接收机显示屏展示出。实现了对信号的准确采集、处理和分析，以满足不同应用场景下对信号处理的需求。

所述模数转换器将连续的模拟信号转换为数字信号，具体包括以下步骤：

S441：采样得到的模拟信号进入量化器，将连续的模拟信号值映射到最接近的离散数字值，期间，将模拟信号值分成若干个离散的量化级别，每个级别对应一个数字编码；

S442：量化器将每个采样点的模拟信号值与量化级别进行比较，然后将该级别对应的数字编码输出，表示该采样点的数字化值。输出的数字编码以二进制八位形式表示或其他适用的形式。模数转换器将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。这个数字信号可以被数字系统接收、处理和传输，从而实现对模拟信号的数字化处理和分析。

所述S4步骤中不同频段的数据拼接成完整的数据，具体包括以下步骤：

A1：确保不同频段或来源的数据具有统一的格式和结构，包括数据字段的命名、数据类型和单位方面的统一；

A2：对不同频段或来源的数据进行时间对齐或空间对齐，确保数据的时间轴和空间轴是一致的；

A3：将经过对齐和校准的数据进行拼接，形成完整的数据集，拼接可以基于时间序列或空间坐标进行，将不同频段或来源的数据按照一定规则进行合并；

A4：对拼接后的数据进行整合处理，包括数据去重、数据清洗、数据平滑和数据校验操作；

A5：将整合后的数据通过可视化工具呈现给用户。

所述A2步骤中数据在对齐过程中，采用的校准算法公式如下：

已知 和 是数据点的横坐标和纵坐标；X是要进行插值的点的横坐标；Y是通过线性插值估计得到的纵坐标。

实施例3：

一种兼容辐射杂散和辐射抗扰度测试的混合测试系统，如图1所示，电波暗室内的测试系统中天线摆放有四种方式：第一种，仅有接收天线一3和收发天线4的位置放置不同接收频段的天线；第二种仅有收发天线4和接收天线二5的位置放置不同接收频段的天线；第三种，接收天线一3、收发天线4和接收天线二5均放置不同接收频段的天线，第四种是收发天线4位于中间，接收天线一3和接收天线二5的位置放置不同接收频段的天线；

第一、二、三种系统设计天线摆放方式，在进行RSE辐射杂散测试或者RE辐射发射时，转台1带动被测试物旋转的同时，不同频段的信号分别被对应频段的天线接收，通过射频开关一7或射频开关二8进行保护，滤波器，放大器等进入频谱仪或接收机进行量化，测试后，软件自动将不同频段的数据拼接成完整的数据呈现给用户；

第四种系统设计天线摆放方式，在进行RSE辐射杂散测试或者RE辐射发射时，为了避免收发天线4对接收天线一3和接收天线二5的影响，测试系统自动控制滑轨6向后带动收发天线4移动至电波暗室边缘，同时，转台1带动被测试物旋转中不同频段的信号分别被对应频段的天线接收，通过射频开关一7或射频开关二8的开关，滤波器和放大器将信号接收进行滤波放大，进入到频谱仪或接收机进行量化，测试后，软件自动将不同频段的数据拼接成完整的数据呈现给用户；

在进行RS辐射抗扰度测试时，测试系统自动控制接收天线一3和接收天线二5后端的射频开关一7和射频开关二8断开，以免大功率损坏天线后端设备，同时控制滑轨6将收发天线4移动至测试位置后，进行测试。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种兼容辐射杂散和辐射抗扰度测试的混合测试系统，包括电波暗室，其特征在于，所述电波暗室中间设置有转台（1），转台（1）的一侧设置有通讯天线（2），电波暗室靠近通讯天线（2）的一侧设置有射频开关一（7）和接收天线一（3），转台（1）的一侧设置有收发天线（4），收发天线（4）的天线架安装有滑轨（6），电波暗室远离通讯天线（2）的一内侧设置有射频开关二（8）和接收天线二（5）。

2.根据权利要求1所述的一种兼容辐射杂散和辐射抗扰度测试的混合测试系统，其特征在于，所述接收天线一（3）、收发天线（4）和接收天线二（5）的接收和发射频段不同，接收天线一（3）、收发天线（4）和接收天线二（5）距离转台（1）中心距离相等，电波暗室内表面铺设有全频段吸波材料。

3.一种兼容辐射杂散和辐射抗扰度测试的混合测试系统的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：当进行RS辐射抗扰度测试时，测试系统自动控制滑轨（6）带动收发天线（4）从后端移动到离转台（1）中心相应的测试位置，进行测试；

S2：接收天线一（3）和接收天线二（5）后端射频开关一（7）和射频开关二（8）断开和切换到匹配负载阻抗上，来保护接收天线后级；

S3：当进行RSE辐射杂散测试时，测试系统自动控制滑轨（6）带动收发天线（4）从前端测试位置移动到后端相应的测试位置；

S4：不同频段的信号同步被不同接收天线一（3）、接收天线二（5）和收发天线（4）接收并滤波放大，进入频谱仪和接收机量化，测试完后，软件将不同频段的数据拼接成完整的数据呈现给用户。

4.根据权利要求3所述的一种兼容辐射杂散和辐射抗扰度测试的混合测试系统的构建方法，其特征在于，所述S2步骤中,具体包括以下步骤：

S21：断开连接：将射频开关一（7）和射频开关二（8）切换到匹配负载阻抗的位置，断开与接收天线一（3）和接收天线二（5）的连接，使得输入信号完全被负载吸收而不反射回来；

S22：切换连接：在测试过程中，系统分别控制射频开关一（7）和射频开关二（8）来改变信号的流向，以切换接收天线一（3）和接收天线二（5）的连接状态，确保在测试时选择正确的射频链路连接状态。

5.根据权利要求4所述的一种兼容辐射杂散和辐射抗扰度测试的混合测试系统的构建方法，其特征在于，所述S21中，匹配负载阻抗具体包括以下步骤：

S211：确定工作频率：确定系统的工作频率范围；

S212：测量负载阻抗：使用阻抗测试仪器和网络分析仪器测量负载端的实际阻抗值，包括实部（阻抗大小）和虚部（阻抗相位），以此确定所需的匹配负载阻抗参数；

S213：设计匹配网络：根据测量得到的负载阻抗数值，设计匹配网络和匹配器件来实现阻抗匹配；

S214：仿真优化：使用电磁仿真软件对设计的匹配网络进行优化和仿真分析，以确保匹配网络在工作频率范围内能够有效地实现阻抗匹配。

6.根据权利要求3所述的一种兼容辐射杂散和辐射抗扰度测试的混合测试系统的构建方法，其特征在于，所述S4步骤中不同频段信号的接收处理，具体包括以下步骤：

S41：信号接收和滤波：不同频段的信号由接收天线一（3）、接收天线二（5）和收发天线（4）接收，并引入到信号处理系统中，通过滤波器滤除不需要的频段范围和干扰信号；

S42：信号放大：经过滤波后的信号经过放大器以增强信号强度；

S43：信号量化：经过滤波放大后的信号进入频谱仪和接收机，信号会经过模数转换器进行量化，将连续的模拟信号转换为数字信号；

S44：数字信号处理：经过模数转换器转换后的数字信号进行频谱分析、信号解调和数据处理，通过频谱仪显示屏展示出。

7.根据权利要求6所述的一种兼容辐射杂散和辐射抗扰度测试的混合测试系统的构建方法，其特征在于，所述模数转换器将连续的模拟信号转换为数字信号，具体包括以下步骤：

S441：采样得到的模拟信号进入量化器，将连续的模拟信号值映射到最接近的离散数字值，期间，将模拟信号值分成若干个离散的量化级别，每个级别对应一个数字编码；

S442：量化器将每个采样点的模拟信号值与量化级别进行比较，然后将该级别对应的数字编码输出，表示该采样点的数字化值。输出的数字编码以二进制八位形式表示。

8.根据权利要求3所述的一种兼容辐射杂散和辐射抗扰度测试的混合测试系统的构建方法，其特征在于，所述S4步骤中不同频段的数据拼接成完整的数据，具体包括以下步骤：

A1：确保不同频段和来源的数据具有统一的格式和结构，包括数据字段的命名、数据类型和单位方面的统一；

A2：对不同频段和来源的数据进行时间对齐和空间对齐，确保数据的时间轴和空间轴是一致的；

A3：将经过对齐和校准的数据进行拼接，形成完整的数据集，拼接可以基于时间序列和空间坐标进行，将不同频段和来源的数据按照一定规则进行合并；

A4：将整合后的数据通过可视化工具呈现给用户。

9.根据权利要求8所述的一种兼容辐射杂散和辐射抗扰度测试的混合测试系统的构建方法，其特征在于，所述A2步骤中数据在对 齐过程中，采用的校准算法公式如下：

已知 和 是数据点的横坐标和纵坐标；X是要进行插值的点的横坐标；Y是通过线性插值估计得到的纵坐标。