CN203133194U - 车辆外辐射源抗干扰测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车辆外辐射源的抗干扰测试系统，测试中将被测车辆的现场影像和通信总线信号无损的传到半电波暗室外部的检测监控设备进行监测和分析，它包括半电波暗室、控制室、功率放大器室、安装在半电波暗室的第一通信总线光纤转换器、第一音视频光纤转换器和摄像机，以及安装在控制室的第二通信总线光纤转换器、通信总线收发模块和第二音视频光纤转换器，第一通信总线光纤转换器连接被测车辆和第二通信总线光纤转换器，第二通信总线光纤转换器通过通信总线收发模块连接PC控制主机，第一音视频光纤转换器连接摄像机并通过第二音视频光纤转换器连接PC控制主机。

Description

车辆外辐射源抗干扰测试系统

技术领域

本实用新型涉及车辆抗干扰测试装置，尤其涉及一种用于汽车外辐射源的抗干扰测试系统。 

背景技术

当今的汽车产业，电子技术的覆盖程度已成为提升汽车技术水平的重要标志之一，但是，随着各种电子设备数量和种类的不断增加，以及工作频率的不断提高，汽车内的电磁环境也愈加复杂。同时，汽车上的电子设备和器件，特别是有半导体逻辑器件的电控单元对电磁干扰十分敏感。一方面车上的电控单元与射频辐射源共存，另一方面，车辆还可能进入一些外部辐射源产生的强电磁场区域。当电磁干扰发生时，轻则导致受干扰的敏感电子设备功能发生降级，重则导致其功能失效，给汽车的安全行驶造成严重影响。所以对车辆进行抗干扰测试是十分必要的。 

公开日为2011年05月04日、公开号为CN102043101A的专利文献公开了名称为电动汽车电磁兼容测试的技术方案，它在半电波暗室中进行多频段辐射干扰测试，首先将电驱动汽车设置在底盘测功机上，以预定速度在底盘测功机模拟道路工况加载到最高速运行，同时打开车上的所有电子电器设备；使用带有天线匹配单元的垂直单极子、静电屏蔽环天线正对电驱动汽车的驱动电机的中心，对运行中的电驱动汽车的前后左右四个方向进行测量电场、磁场测量，在测试期间，通过要求车辆的行驶速度偏差不超过10%、车上的仪表和正在工作的电器不受任何影响的外表现象来评价电磁兼容特性。该技术方案的不足之处是，只能通过观察车速的误差率和电器设备是否在正常工作的外表现象来粗略的评价电磁兼容性，不能将外表现象与内部总线数据监听、错误检测相结合来进行电磁兼容性测试。 

发明内容

本实用新型主要目的在于提供一种车辆外辐射源抗干扰测试系统，通过该系统能够产生多个频段的电磁干扰波对车辆进行电磁抗干扰测试，测试中将被测车辆的现场影像和通信总线信号无损的传到半电波暗室外部的检测监控设备进行监测和分析，同时，对于车辆不会产生额外的电磁污染。 

本实用新型针对现有技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的，一种车辆外辐射源的抗干扰测试系统，包括安装在半电波暗室中的天线和场强探头；安装在控制室中的PC控制主机、信号发生器、前向功率探头、反向功率探头、功率计、场强监测仪、RF选择开关主机；安装在功率放大器室的RF选择开关从机、功率放大器、双向定向耦合器；PC控制主机分别连接信号发生器、场强监测仪、功率计和RF选择主开关，场强探头连接场强监测仪，RF选择开关从机分别连接RF选择开关从机、信号发生器、前向功率探头、反向功率探头、功率放大器，功率计还分别连接前向功率探头和反向功率探头，天线通过双向定向耦合器连接功率放大器，系统还包括安装在半电波暗室的第一通信总线光纤转换器、第一音视频光纤转换器和摄像机，以及安装在控制室的第二通信总线光纤转换器、通信总线收发模块和第二音视频光纤转换器，第一通信总线光纤转换器的电接口连接被测车辆的诊断接口、光接口通过光纤连接第二通信总线光纤转换器的光接口，第二通信总线光纤转换器的电接口通过通信总线收发模块连接PC控制主机，第一音视频光纤转换器的电接口连接摄像机的音视频接口、光接口通过光纤连接第二音视频光纤转换器光接口，第二音视频光纤转换器的电接口连接PC控制主机。 

该技术方案中，PC控制主机控制信号发生器产生连续波（未调制）、幅度调制波、脉冲调制波等RF信号，并对频率、幅度、脉冲、步进频率、驻留时间等参数进行调制，RF信号送至RF选择开关从机，再经过功率放大器、双向定向耦合器送至半电波暗室的天线向被测车辆辐射；利用场强探头采集天线发射的电磁信号，经场强监测仪连接PC控制主机计算和显示半电波暗室指定点的场强；被测车辆的通信总线通过光纤转换器、通信总线收发模块连接PC控制主机，在PC控制主机上对测试中的车辆进行CAN及或LIN及或KWP2000总线活动监听、检测错误等操作；摄像机监视范围需覆盖被测车辆，通过一对音视频光纤转换器连接到控制室里的PC控制主机，对测试中的车辆外在现象进行可视监控，并进行声音图像再现。使电磁兼容性评估更加准确。测试标准满足ISO 11451的相关测试要求。 

其中，前向功率探头用于采集双向定向耦合器上输出的前向功率，反向功率探头用于采集双向定向耦合器上输出的反向功率，功率计进行前向功率和反向功率的测量，测量结果传输给PC控制主机。 

作为优选，第一通信总线光纤转换器和/或第二通信总线光纤转换器包括CAN总线光纤转换器、LIN总线光纤转换器和KWP2000光纤转换器，通信总线收发模块包括CAN总线收发模块、LIN总线收发模块和KWP2000收发模块。根据被测车辆的通信总线类型和数量配备相应类型和数量的通信总线模块和光纤转换器。 

作为优选，第一通信总线光纤转换器是具有电磁屏蔽的通信总线光纤转换器。第一通信总线光纤转换器经过电磁屏蔽设计和处理，能够承受特定的电磁场强。 

作为优选，第一音视频光纤转换器是具有电磁屏蔽的音视频光纤转换器。第一音视频光纤转换器经过电磁屏蔽设计和处理，能够承受特定的电磁场强。 

作为优选，PC控制主机还连接指示灯。可于场强发生和发射前几秒钟点亮指示灯。为了安全考虑，在测试中禁止出入半电波暗室，该指示灯用于提醒辐射抗干扰测试正在进行中。 

作为优选，PC控制主机还通过RF选择开关主机连接一紧急停止开关。如果辐射抗干扰测试中出现危险或意外，通过按下紧急停止开关终止电场辐射。 

本实用新型带来的有益效果是，通过该系统能够产生多个频段的电磁干扰波对车辆进行电磁抗干扰测试，在抗干扰测试中将被测车辆的影像、通信总线数据（包括诊断数据）无损的传到半电波暗室外部的检测监控设备，进行总线活动无干扰监听、错误检测分析、外部现象可视监控、数据存储等，能够精确定位问题的发生时间以及车辆的内外部变化，使电磁兼容性评估更加准确。同时，对于车辆不会产生额外的电磁污染，也满足ISO 11451标准的相关测试要求。 

附图说明

图1是本实用新型的一种结构框图； 

图2是本实用新型RF选择开关从机的结构示意图；

图3是本实用新型天线与被测车辆的一种相对位置图。

图中：1是控制室，2是半电波暗室，3是功率放大器室，4是PC控制主机，5是信号发生器，6是前向功率探头，7反向功率探头，8是功率计，9是场强监测仪，10是RF选择开关主机，11是RF选择开关从机，12是功率放大器，13是双向定向耦合器，14是场强探头，15是天线，16是第一通信总线光纤转换器，17是第二通信总线光纤转换器，18是通信总线收发模块，19是第一音视频光纤转换器，20是第二音视频光纤转换器，21是摄像机，22是指示灯，23是紧急停止开关，24是被测车辆。 

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体说明。 

实施例： 如图1所示，本实用新型是一种车辆外辐射源的抗干扰测试系统。场强探头14、天线15、第一通信总线光纤转换器16、第一音视频光纤转换器19和摄像机21安装在半电波暗室2中； 

PC控制主机4、信号发生器5、前向功率探头6、反向功率探头7、功率计8、场强监测仪9、RF选择开关主机10、第二通信总线光纤转换器17、通信总线收发模块18、第二音视频光纤转换器20、指示灯22和紧急停止开关23安装在控制室1中；

    RF选择开关从机11、功率放大器12和双向定向耦合器13安装在功率放大器室3中。

其中，功率放大器12、双向定向耦合器13和天线15分为低频、中频和高频三个独立频段和部件；第一通信总线光纤转换器16、第二通信总线光纤转换器17包括有CAN总线光纤转换器、LIN总线光纤转换器和KWP2000光纤转换器，相应的通信总线收发模块18包括有CAN总线收发模块、LIN总线收发模块和KWP2000收发模块；第一通信总线光纤转换器16、第一音视频光纤转换器19进行电磁屏蔽处理，使其具有够承受特定的电磁场强能力。 

图2所示为RF选择开关从机的结构示意图，来自于RF选择开关主机的控制信号C对内部的开关进行切换控制。 

图1中各部件、模块的功能如下： 

(1) 信号发生器5：一端连接于PC控制主机4，一端通过接口板连接于RF选择开关从机11。与PC控制主机4的连接，通过GPIB接口连接，（或通过局域网接口连接），用于产生连续波（未调制）、幅度调制波、脉冲调制波等RF信号，并且具备频率、幅度、脉冲、步进频率、驻留时间等参数的调制能力。该参数的调制以及信号发生器5的开启和关闭通过PC控制主机4的软件界面上控制，或通过信号发生器5面板上的按钮进行控制。

(2) 功率放大器12：由于在低频段进行车外源辐射抗干扰测试时，使用的功率放大器具有非常高的功率（例如10000W甚至更高），一旦发生泄露是非常危险的，所以将功率放大器12放置于单独的房间即功率放大器室3中。由于目前的技术所限，无法使用一个功率放大器完成一个宽频域（例如0.01MHz到18000MHz）的信号放大，所以根据频率段和功率分为低频功率放大器、中频功率放大器和高频功率放大器，用于将信号发生器5产生的RF信号进行放大。功率放大器12输入端连接于RF选择开关从机11，输出端连接于双向定向耦合器13。 

(3) 双向定向耦合器13：为四端口耦合器，即没有内部负载的耦合器，一端口连接于功率放大器12，一端口通过接口板连接于天线15，另外两端口连接于RF选择开关从机11，用于对主线上双向传输信号能量进行取样，即对功率放大器输出的前向功率和反向功率进行取样。双向定向耦合器也可内置于功率放大器中。 

(4) 功率探头：即功率传感器，前向功率探头6用于采集双向定向耦合器13上输出的前向功率，反向功率探头7用于采集双向定向耦合器13上输出的反向功率。 

(5) 功率计8：配备至少2个功率测量通道，功率测量通道和功率探头连接，这两个通道能分别设置，并且能同时进行前向功率和反向功率的测量。测量参数传输给PC控制主机4还可计算出反射比，驻波比或回路损耗等。与PC控制主机4的连接，通过GPIB接口连接，（或通过局域网接口连接）。功率计8参数的设定及开启通过PC控制主机4的软件界面控制，或通过功率计面板上的按钮进行控制。 

(6) 天线15：使用RF线缆通过接口板连接于双向定向耦合器13上。由于目前的技术所限，无法使用一个天线完成一个宽频域（例如0.01MHz到18000MHz）的场强发射，所以根据功率放大器的划分分为低频天线、中频天线和高频天线。天线15主要完成辐射抗干扰测试电磁信号的发射，通过空间辐射的形式对车辆进行电磁干扰。天线和车辆的布置位置要求如图3所示。 

(7) 场强探头14：即场强传感器，用于采集天线发射的电磁信号。在特定场强环境下能够正常工作，使用光纤通过接口板连接于控制室中的场强监测仪9。ISO 11452-2 中，要求在四个位置进行场强校准，所以可以使用1个场强探头测量校准4次，也可以使用4个场强探头同时测量校准。本实施例使用1个探头。 

(8) 场强监测仪9：一端连接PC控制主机4，另一端连接场强探头14。用于同时计算和显示多个场强探头测量的场强，并传输给PC控制主机4。与PC控制主机4的连接，通过GPIB接口连接，（或通过局域网（LAN）接口连接）。场强监测仪9参数的设定及开启通过PC控制主机4的软件界面控制，或通过场强监测仪9面板上的按钮进行控制。 

(9) 摄像机21：监视范围需覆盖被测车辆24，通过一对音视频光纤转换器连接到PC控制主机4。对测试中的被测车辆24外在现象进行可视监控。 

(10)音视频光纤转换器：第一音视频光纤转换器19和第二音视频光纤转换器20成对使用，一个放置在半电波暗室2中与摄像机相连，另一个放置在控制室1中与PC控制主机4相连，用于完成音视频信号的由光到电以及由电到光的转换，同时监控音视频信号，第一音视频光纤转换器19能够承受特定的电磁场强。 

(11)     指示灯22：放置于控制室通向半电波暗室的门上方，（或放置于其他醒目的地方）。通过信号线与PC控制主机4相连，在场强发生和发射前几秒钟点亮指示灯22，用于指示提醒辐射抗干扰测试正在进行，为了安全禁止出入半电波暗室。 

(12)紧急停止开关23：如果辐射抗干扰测试中出现危险或意外，通过按下紧急停止开关23，紧急停止电场辐射。 

(13)通信总线光纤转换器：第一通信总线光纤转换器16、第二通信总线光纤转换器17成对使用，一个放置在半电波暗室中与被测车辆24的诊断口相连，另一个放置在控制室1中与通信总线收发模块18相连，两个装置使用光纤通过接口板连接，用于完成CAN总线、LIN总线、KWP2000信号的由光到电和由电到光的转换，第一通信总线光纤转换器16能够承受特定的电磁场强。依据车辆上应用的CAN及或LIN及或KWP2000的数量决定CAN及或LIN及或KWP2000光纤转换器的数量。（例如车辆上应用的是2条CAN总线、1条LIN总线，那么该方案中需使用2对CAN光纤转换器以及1对LIN光纤转换器；如果车辆上应用的是1条CAN总线、1条LIN总线、1条KWP2000总线，那么该方案中需使用1对CAN光纤转换器以及1对LIN光纤转换器以及1对KWP2000光纤转换器）。 

(14)通信总线收发模块18：一端连接到控制室1里相应的CAN及或LIN及或KWP2000光纤转换器的一端，另一端连接到PC控制主机4，与PC控制主机4通过的PC控制主机的USB接口连接。主要完成CAN及或LIN及或KWP2000总线数据的收发、将数据传输至PC控制主机4、CAN及或LIN及或KWP2000接口-USB接口转换功能。 

(15)PC控制主机4：通过PC控制主机4上的软件对系统进行总体控制：a)能够对信号发生器5进行控制和显示；b)能够对功率计8进行控制和显示；c)能够对场强监测仪9进行控制和显示；e)能够对RF选择开关主机10进行控制和显示；f)能够对测试中的测试车辆24进行CAN及或LIN及或KWP2000总线活动无干扰监听、检测错误等；g)能够记录摄像机21拍摄到的音视频图像，并将摄像机监测的外表现象和CAN及或LIN及或KWP2000总线监控到的内部数据进行结合，可以精确定位问题的发生时间以及车辆的内外部变化；h)能够于场强发生和发射前几秒钟点亮指示灯22，以便指示辐射抗干扰测试正在进行。 

(16)RF选择开关主机10：与PC控制主机4、暗室门、紧急停止开关23、RF选择开关从机11连接。用于根据PC控制主机4、暗室门、紧急停止开关23的输入信号对RF选择开关从机11进行开关的选择控制。 

(17)RF选择开关从机11：放置于功率放大器室3中，选择开关主机10连接到RF选择开关从机11的C端口、信号发生器5连接到S端口、双向定向耦合器一输出的前向功率连接到F1端口、双向定向耦合器二输出的前向功率连接到F2端口、双向定向耦合器三输出的前向功率连接到F3端口、双向定向耦合器一输出的反向功率连接到R1端口、双向定向耦合器二输出的反向功率连接到R2端口、双向定向耦合器三输出的反向功率连接到R3端口，RF选择开关从机11的S1端口连接到低频功率放大器，RF选择开关从机11的S2端口连接到中频功率放大器，RF选择开关从机11的S3端口连接到高频功率放大器，RF选择开关从机11的F端口连接到前向功率探头6，RF选择开关从机11的R端口连接到反向功率探头7。 

该系统测试方法如下： 

A、如图1所示连接并摆放各个设备，其中低频天线、中频天线和高频天线依据频率段依次单独使用，每个天线在使用时所摆放的要求是一样的，如图3所示，天线15的任何部分与车辆表面的距离至少为0.5m，与半电波暗室墙体内表面距离至少为1.5m；天线的相位中心与参考点的水平距离至少为2m；天线的任何辐射部位与地板的距离至少为0.25m；在天线和被测车辆之间不能放置吸波材料。

B、在被测车辆驶入半电波暗室进行测试之前，需要在测试时车辆放置的位置使用场强探头对系统产生的场强进行校准。在200MHz以上，场强的校准必须满足场强均匀性的要求，场强均匀性是指在参考点左右各0.5米的距离所达到的场强必须在0至6dB以内（80%以上的频率点达到此要求）。这要求所使用的发射天线的3dB波瓣能够覆盖场均匀性的区域。 

C、测试时，信号发生器5产生RF信号（连续波或经过调制），RF信号通过功率放大器12放大，经过放大的信号注入到天线，产生干扰信号（电磁场强）对被测车辆24进行辐射干扰，同时通过CAN及或LIN及或KWP2000光纤转换器、CAN及或LIN及或KWP2000收发模块以及摄像机21、音视频光纤转换器对被测车辆24的状态进行监控。在进行测试时，功率放大器12输出的前向、反向功率通过双向定向耦合器13、功率探头、功率计8监控。 

D、具体测试过程：测试开始前几秒使用PC控制主机4点亮指示灯22，使用PC控制主机4软件界面或信号发生器面板设置信号发生器5产生RF信号（连续波或经过调制），同时使用PC控制主机4软件界面控制RF选择开关主机10发出命令，使RF选择开关从机11将S端口与S1端口接通、F端口与F1端口接通、R端口与R1端口接通，这样信号发生器产生的RF信号通过S与S1端口传输到了低频功率放大器，通过低频功率放大器的功率放大后，双向定向耦合器一对放大的前向功率和反向功率进行取样，并将前向功率通过F1与F端口传输至前向功率探头6、反向功率通过R1与R端口传输至反向功率探头7，前向功率探头6和反向功率探头7采集到前向功率和反向功率后传输至功率计8，功率计8进行功率的测量计算后再传输至PC控制主机4，进行上位机的的显示。双向定向耦合器一在进行前向功率和反向功率取样的同时，会将放大的信号注入到低频天线，低频天线进行能量转换后，发射出电磁场强，通过空间辐射的方式对被测车辆24进行干扰。低频段的辐射干扰完成后，需要人员进入半电波暗室2，将低频天线换成中频天线，然后使用PC控制主机4控制RF选择开关主机10发出命令，命令RF选择开关从机11将S端口与S1端口接通、F端口与F2端口接通、R端口与R2端口接通，使用中频功率放大器和双向定向耦合器二进行中频段的辐射干扰。最后进行高频的辐射干扰。在进行低、中、高频道的辐射干扰的全过程，都要使用CAN及或LIN及或KWP2000光纤转换器、CAN及或LIN及或KWP2000收发模块以及摄像机21、音视频光纤转换器对被测车辆的内部数据和外表状态进行监控。一旦发生危险，可通过按下紧急停止开关23使得PC控制主机4控制RF选择开关主机10发出命令，命令RF选择开关从机11将S端口与S1或S2或S3端口断开，并将S1或S2或S3端口接到50欧姆终端，从而保证人身和功率放大器12的安全。如果测试过程中暗室门被误打开，RF选择开关主机10同样会发出命令，使RF选择开关从机11将S端口与S1或S2或S3端口断开，并将S1或S2或S3端口接到50欧姆终端。 

所以本实用新型具有以下特征：通过该系统能够产生多个频段的电磁干扰波对车辆进行电磁抗干扰测试，在车外辐射源的抗干扰测试中将被测车辆的影像和通信总线信号无损的传到半电波暗室外部的检测监控设备，进行总线活动无干扰监听、错误检测等操作，同时，对于车辆不会产生额外的电磁污染。 

Claims (6)

1. 一种车辆外辐射源的抗干扰测试系统，包括安装在半电波暗室中的天线和场强探头，安装在控制室中的PC控制主机、信号发生器、前向功率探头、反向功率探头、功率计、场强监测仪、RF选择开关主机，安装在功率放大器室的RF选择开关从机、功率放大器、双向定向耦合器，所述PC控制主机分别连接信号发生器、场强监测仪、功率计和RF选择主开关，所述场强探头连接所述场强监测仪，所述RF选择开关从机分别连接所述的RF选择开关从机、信号发生器、前向功率探头、反向功率探头、功率放大器，所述功率计还分别连接前向功率探头和反向功率探头，所述天线通过双向定向耦合器连接所述功率放大器，其特征在于：还包括安装在所述半电波暗室的第一通信总线光纤转换器、第一音视频光纤转换器和摄像机，以及安装在所述控制室的第二通信总线光纤转换器、通信总线收发模块和第二音视频光纤转换器，所述第一通信总线光纤转换器的电接口连接被测车辆的诊断接口、光接口通过光纤连接所述第二通信总线光纤转换器的光接口，第二通信总线光纤转换器2的电接口通过所述通信总线收发模块连接所述PC控制主机，所述第一音视频光纤转换器的电接口连接摄像机的音视频接口、光接口通过光纤连接所述第二音视频光纤转换器光接口，第二音视频光纤转换器的电接口连接所述PC控制主机。

2.根据权利要求1所述一种车辆外辐射源的抗干扰测试系统，其特征在于：所述第一通信总线光纤转换器和/或第二通信总线光纤转换器包括CAN总线光纤转换器、LIN总线光纤转换器和KWP2000光纤转换器，所述通信总线收发模块包括CAN总线收发模块、LIN总线收发模块和KWP2000收发模块。

3.根据权利要求1或2所述一种车辆外辐射源的抗干扰测试系统，其特征在于：所述第一通信总线光纤转换器是具有电磁屏蔽的通信总线光纤转换器。

4.根据权利要求1所述一种车辆外辐射源的抗干扰测试系统，其特征在于：所述第一音视频光纤转换器是具有电磁屏蔽的音视频光纤转换器。

5.根据权利要求1所述一种车辆外辐射源的抗干扰测试系统，其特征在于：所述PC控制主机还连接指示灯。

6.根据权利要求1或5所述一种车辆外辐射源的抗干扰测试系统，其特征在于：所述PC控制主机还通过所述RF选择开关主机连接一紧急停止开关。

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