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1、! 垦丛g ：2 Q Q 5 亡尘H基于L a b v i e w 的电磁环境自动化测试系统设计郭俊峰苏自：林( 北京航空航天夫学电子信息I ：程学院E M C R F 实验室1 0 0 0 8 3 )( E - M a i l ：g j f 0 3 9 6 3 2 1 6 3 c o m ：T e l ：8 2 3 1 7 2 2 3 )摘要：本文介绍了如何基于L a b v i e w 米搭建一 个电磁环境自动化测试系统，本测试系统利心L A B V l E W 对试验过程进行自动化控制，能够连续进行多次快速准确的测试，对外部场R 的电磁环境进行科学的监测和止确地评 占有着重人意义。芙键浔
2、：电磁环境检测L 船Vr E w 天线开关蹦I 接收机1 前言随着现代科学技术的发展电子、电气设备或系统获得了越来越J “泛的应。运行中的电f 、电气殴备人多伴随着电磁能姑的转换高密度、宽频谱的电磁信号充满了整个人类的生存空间，构成了极其复尔的电磁环境。为了更好的设计各种也f 产品域系统，井保讧E 它们的正常】：作，需要对他们所处的电磁环境进行准确的测量平评侍。同时在人】弘系统发生电磁干扰故障和建设电子产品的检；j 1 1 9 外场时，电磁环境检测都是必不可少的一个环1 7 。I A B 、7 I E l i 是N T 公司推出的基 ：G 语言的幽形编程开发环境，被r 泛应川丁数据采集及仪器控
3、制数据分析及数据显示基丁L A B V I E W 的虚拟仪器在硬什上由计算机，G P f B 适配仁，仪器和电缆等构成，在软件上主要由虚拟仪器控制面板群序框幽羽i 图表连接器编成，并有与物理系统相似的外观, t r i g 觉它可以通过对计算机的交互式接口实现对仪器复杂的白动化控制所以采州L a b v ie w 作为本测试系统的编挫语言是完全可行的。2 现状分析及新系统的设计目标 在某电磁兼容试验外场建设的选址期间，依据 2 和 3 中对环境电磁辐射频率的规定并结台外场建成后负责测试的人多数电子设备的实际l ，作频率，殴计本测试系统的测试频带为：l O k H z 1 8 G H z ，另
4、在测试过程中还需要根据1 中的相关要求在不同的测试频带设置不同的l S O扫频步K 、6 d B 带宽以及每个频点的驻留t i j 问芑参数，而目前进行此类测试的测试系统需要人f ：不断更换以上参数，f ：作蕈极其繁琐，同时m丁接收机的存储容量有限，测试所得数据也不自 j完全存储，人多只是庄洲试时将当前的；州试结* ：现场打印出来，这既无法再次列数据进行仟佃J ，期处理( 比如对大线系数线路损耗等饺U ：) ，也无法了解测试频段内的整体自况。据此，以L A B V I E W 为开发环境设计的靳f l动化测试系统要达到以l ? 二二个目标：1 ) ：仪器各个参数的输入 l 更改能够r J 一j
5、进行，无需人I 干预：2 ) ：自动从按l 改机【卖墩实验结果月m 。显示、存储测试结粜：3 ) ：能够显示测试频段内的整体待况：4 ) ：利H 天线开关自动切换删试犬线，；垭少人为t 是差和干扰3 测试系统的流程设计 环境捡测试验血祈系统控制F 的洲试流发计如F ：先将所有! 殳备连接线f E 硫j 土接，将所 有仪器设备开机。启动P C 机，运行IA B V I E w “i制程序，选扦数据保存的文什地l h 及名称，点! 继续测试按钮开始测试。具体测斌过拌为：宽 !断测试频段所在的范嗣，确定其是否需测试o 、段内，如是州确定具体要n J 合的犬线升天再牝其对应的控制参数有稃序自动。，i
6、入酬I 接收机，等扫描时间过；彳从E , I I 接收机中读山洲试数孤并还原，最后将其存鼐亓住控制面板显示i 米 当扫频的频率超过测试的频段后白动结采洲试。4 系统埂什设计4 1 系统埂什设计原理根据 1 中的相天规定，整个系统埂r | 系统疗勺I ：忭原理可作如J 、i 殳i ：将接收灭线接收剑外界的电磁信号输入钊E M I 接收机里，) f n P C 机里将资料显示和存储r 来。同时利H jP C 机对，i线开关乖I 脚I 接收机进行臼动控制，实现牲个洲所示幽1 ：堋试系统硬件结构框幽4 1 1 接收天线 接收天线的主要作用是接受外界的电磁场信号。由丁要测试的频带比较宽，从I O K H
7、 z 1 8 G H z ，只用一个接受犬线不可能完成整个频带的测试任务，为此需要选择与不同频带相对应的测试犬线根据实际测试情况并参考 4 中对备 款天线适用频带的描述，本系统选择了拉杆天线、对数周期天线、烈锥天线平l I 喇叭天线四个天线来构成一组能够覆盖I O K H z 1 8 G H z 的全频带测试天线。每个天线的具体使_ f ；| 测试频带如上幽1 中所示。4 1 2 丘线开芙 为了避免测试过程中由丁不断更换天线造成的测试不确定性误差，降低测试的复杂程度和测试人员的。# 力劳动，本系统在天线军E M I 接收机之间接入可埘G P I B 控制的天线开关对接收犬 线的输入信号进行自动
8、切换，使接入到E M I 接收机信号只有路确定的信号，保证在警个测试过稗中所有的迎接线住连接完后都是不需要重新连接的，在选择天线开关时，特别注意了天线开 戈所适H j 的频率范同和开关本身所能承受的功率。乒外当环境电平在连接线缆中衰减过大而淹没在操声电平中的时候，又在接收天线和天线开关之问添加了一个适当增益的放人器。但是在最 历的数据处理时相虑的也将这一部分考虑进去了。41 3E M I 接收机E M I 接收机的主要作J j 楚根据L A B V I E W 程序里设定的起始频率、中止频率、驻留时间以及 E M I 接收机的6 d B 带宽等具体设置对输入到E M I接收机里的信号进行频谱分
9、析。在L A B V I E W 控制8E M I 接收机的过聪中。特别注意了由E M I 接收机 传输到P c 机的数据格式不同厂京的接收虮传输的数据格式也不相同，在编牲时需对传输的格式非常清楚，否则数据虽然能传输到P c 机里，但是无法还原成测试的实际值。以本系统需兼容两个不同型号的E M I 接收机为例：原惠酱n ! 】 H P 8 5 9 3 的A S C I I 数据格式分高低协两个数，P t机接收到数据后要把高低两个数组合起米进 J ：一些特殊的运算才能还原成实际测试值。而后来 安捷伦的E 4 4 0 7 B 的A s c I I 数据格式州j ：分高低位，仅只是在每个数值之间加了
10、一个逗号。在蝙程过程特别注意卉清楚了所使_ L jE M I 接受机这方面规定的不同。41 4P C 机P c 机在本系统中的土要作_ L j 挂控制整个柃测试验的整体进程，止确切换天线开关并，按照要求止二确设置E M I 接收机每次 j 频的起始蛳睾、终l t 频率、扫频步进，驻留时问羊6 d B 带窀等参数。同时保存试验结果兑将其显示在软仆的控南面板E 。5 系统的软件设计根据上面所述的系统流科，软r l ：f F J 群序i 构框剀如F 幽2 所示：软件整体J ： jL A B 、, 【E w 进 编码，i f 部 d ；主函数和4 个子函数组成。编挂时模拟实际跳试仪器系统的实现方式住L
11、 A B V I E W 开发群序的前面板上组建成了仪器的控制显示面扳，井在L a b v i e w 的框图窗亡f 上进行释序的框幽没计束具体完成整个系统所需的功能。各个函数或f 幽数都以幽标的形式存在，它们2 间的数据按照定的逻辑关系相互连接，米实现数据的传送。软仆设计时考虑剑软什设计的模块化自 软件健壮性的要求，在编氍严格按j ；i 以r 规范进 J编程：1 ) ：函数不使用循环体：2 ) ：序中的参数全部置丁稗序的起始部分统一排列在一个s e q u e n c e 框中：3 ) ：数的类础规定：= I = J ：所 r 的坝率耸川e x t e n dl o n g ，幅度J Hl
12、o n g ：4 ) ：一个参数事先设置默认值，隐藏的参数也必须设置默认值：5 ) ：件的主体使胴顺序结构，以便科序结构简洁明了。剀2 ：软仆流程框幽r 幽3 是软件的主稃序框图，释序中有以r 几个子幽数v i ：写8 5 9 3 子n ：此v i 的主要功能造将每次扫频开始之前将扫频的起始频率、终I r 频率、扫描时间、6 d b 带宽以及衰减值等参数通过G P B 总线写入E M I 接收机中。读8 5 9 3 子v i ：此v i 的主要功能是通过G P I B 总线从E M I接收机中将当前扫撕所得的幅度信息读出，同时得到与前的扫频的起始顺翠，终f r 频率及每屏的 j 频点数。图3
13、：软什士程序框豳8 2数据处理子VT ：此V i 的士要功能是将僻虬：1 】f j ：；2 数A7 j 烈，I E M I 接收机的特定形式转化为实际的幅霞值艇时将所对应的传输线损耗，放人器的影粥以发犬线系数对测试结果所造成的影响一井除去，得山与测试环境电平一致的实际电平幅度。写入文什子V l ：此V i 的主要功能是将得剑的顿点目I o 冀研惠测试环境的实际电平幅度一起丐入已经指定的文件中，以此作为测试数裾的备价+ 色进一j 王，比较分析时使州。4 ：软仆土过料控耗面 互软仆的士控面扳如上斟4 由r 抛敌顶繁较宽，具体测试时依标准需分许多所进行_ ；| ；汐：j ：频测试，冈此住主控面板的最
14、上面设计了个显示窗口米对环境测试中的帮个测试蜥段的进行显示，在左。F 面另外设计了个显示甯口对当f 布频段的0 1 0 试结果的进行显示，这样既可以对懿个频带的情况有所了解，也对当前的 d 颇豹i 问逆行了重点检测，达到了系统的设计I _ i f i ，j 外洲试面板的厶F 角中间改计有二个输入封，它们分；I I 是保存测试结果数据的文什名干支r I 路住、E M I 接收机的G P I B 地址、天线开关的G P I B 地自在左下角的展F 面蹬计有一排共四个指示灯平l l一个继续测试的按钮，指示灯是米指示与前作的天线而继续测试按钮则是M 米控制让试盼能够多次进行。6 本测试系统的使州实例本
15、测试系统经过证实际中值川历发现。I ! = =确实能够极大的提高测试做率，减少洲试人员的体力劳动，降低测试复杂科度，提高了测I 式的柑度和自动化料度。同时由丁其最终 勺洲试数据硐以全部保存，可以对多次的洲试结粜进行比较，并将一些外界的r 播电台雨I 电视台的信号对最终测试结果的影响可以进行更加客观具体地分析剔除，其最终的测试结论也较其科学性、客观性和准确性。在实际使用时还发现由于各个厂家以前的G P I B 指令集都是白成体系，互不一致，导致本系统的扩展性较差目前人多数生产厂商都尽簧采H j 了S C P I 标准指令集，所以在选H ；I 接收机等殴备时要注意检查其指令是否手| l 程序中使用
16、的指令一致如不一致则需重新编写仪器的控制程序 为此在选购接收机时虑尽量选抒采用S C P I 指令集的仪器，为系统以斤彳的扩展提供方便。7 ，结论基TL A B V I E W 的电磁环境白动化测试系统，以L A B V I E W 控制软件为核心，以计算机为仪器控制，数据采集、数据处理及分析的中心，不但充8 3分发挥了测试没备的性能，也减轻了测试人员n j体力劳动，极人地提高，测试的效率自i 测试 i 粜的准确度。本系统对外界电磁环境可以进行多次快速准确的测试，可以对外部场医的电磁环境进行科学的监测并作山比较准确的评倩，其评倡结果为外场的晟终定点和后续使川提供强有力的依据。参考文献： 1 G J B 一1 5 2 A 一9 7 军埘殴备和分系统电磁发射和敏感度测量 2 G J
