电磁干扰快速识别与定位系统技术方案

电磁干扰快速识别与定位系统技术方案

一、需求分析

1.1 项目需求

可在一般实验室（非EMC暗室）环境下，对被试设备和分系统进行电磁干扰辐射测试并识别干扰源种类；可用于外场环境（-15℃～+45℃）下，快速对飞机上出现的电磁干扰问题进行电磁干扰种类识别，并辅助电磁干扰源定位、方便携带；电磁干扰快速识别与定位系统功能需求如图1-1所示。

图1-1功能框图

1.2 需求分析

基于对项目需求的分析，将该电磁干扰快速识别与定位系统分为三个功能模块：频谱接收机、测量天线和电磁干扰分析软件。功能结构框如图1-2所示。

负载

EMI 数据库服务器

图1-2 EMI 测试系统组成框图

1.2.1系统功能需求

1) 可分别独立完成近场探头、电流探头、天线远场形式的EMI 干扰随测试

时间或者测试部位变化的自动化扫描测试与分类存储、曲线及时频瀑布图像显示（如近场探头可按探头位置、电流探头可按照线缆对象、天线远场可按照测试方位等分别进行扫描测试）；

2) 可在外界开放空间环境下实现电磁环境背景压制与滤除算法（虚拟暗

室），完成非暗室环境下被测试系统的RE 辐射发射特性的准确定量测量； 3) 可完成基本干扰（本振单音信号、晶振方波信号、脉冲等等类型）参数

化特征表征与建模，形成基本干扰识别特征库并支持扩展；

4) 支持被测系统的内部组成及拓扑逻辑描述输入与建模，如设备及内部模

块名称、设备I/O 线缆束与内部模块之间的连接关系等，形成被测对象的互连拓扑模型并支持编辑更改；

5) 采用先进的EMI 识别特征提取、筛选匹配和表征分解技术，实现被测对

象RE 辐射特性面向基本干扰的特征分解，并识别和定位出所含基本干扰种类及产生源头，最终将EMI 干扰问题定位至设备内部的某个模块/LRU 。

6)装置系统具有一套自校准辐射源，实现系统自校准和标校功能。

1.2.2性能指标需求

1)频率覆盖范围：10kHz～26.5GHz

a)其中近场探头（组合）测试覆盖频段：10kHz～18GHz，灵敏度10mV/m，

频率-幅度响应平坦度±3dB;

b)电流探头（组合）测试覆盖频段：100kHz～1GHz，灵敏度0.1～1μ

A，频率转移阻抗响应平坦度±3dB;

c)天线（组合）测试覆盖频段：10kHz～26.5GHz，带内频率增益响应

平坦度±3dB;

2)系统自身噪底不高于-154dBm/Hz; 最小测试分辨带宽（RBW值）不低于

100Hz且灵活可调，系统灵敏度不低于-120dBm，响应时间满足通用EMI

接收机要求；测试结果可一维曲线、二位时频瀑布彩图显示；

3)具备峰值、准峰值、均方根有效值、均值等可选检波方式；

4)具有双通道（电磁背景参考通道、测试通道）EMI采集测试模式，可有

效对测试现场环境背景进行抑制，要求背景抑制能力不低于20dB；

5)自校准辐射源（组合）频段覆盖2MHz~18GHz，辐射功率满足系统校准模

式下实际接收功率大于灵敏度40dB，辐射源自带干电池，连续工作时间

不下于2h，体积不大于80mm×50 mm×30 mm；

6)具有数据后处理界面，实现测试数据分类管理与干扰识别分析功能，要

求干扰频率识别偏差相对值不大于1%，干扰识别算法结果准确率不低于

80%；

7)体积不大于400mm×300×180，重量不大于15kg；

8)使用温度环境：-15℃～+45℃

1.2.3系统组成要求

硬件：由三大部分组成。

1）采集传感器、探头及校准辐射源，完成干扰的感知和传感，包括：

●微小空间近场测试探头一套；

●I/O接口线束监测电流探头一套；

●远场测量接收天线2套，包括定向测量天线和全向参考测试天线各一套

2）EMI特征采集测量单元，完成特征的采集和测量，具备独立显示和操作面板功能，包括：

●时域接收测量模块；

●频率接收测量模块；

●通道快速切换射频开关；

二、系统软件设计

电磁干扰快速识别与定位系统软件主要包括应用软件和底层驱动软件（PCI 驱动），完成全部资源管理、控制命令输入、数据计算、显示输出和监控程序及有关文档。

2.1 软件开发准则

系统软件开发采用Qt进行开发。软件设计采用模块设计，利于维护和调试。软件的开发遵循一下的开发原则：

1、程序结构应是模块化的，并使用“从上至下”的系统设计概念以及“从下至上”的程序实现方法；

2、程序模块具有可管理的规模；

3、每个模块的核心和功能的划分，应使模块能被单独测试；

4、软件应反应用户所有可行的建议；

5、程序应便于增加、修改和维修；

6、程序变量名的选择应尽可能反应它所表示的设计参数或功能；

7、所有程序和子程序的设计应使其在整个仿真实验和产品鉴定阶段容易修改；

8、所有条件判断的结束点都应用符号表示以便提高文本设计的可读性和可维修性。

2.2 软件基本要求

2.2.1 系统性能

1）系统稳定性强，不闪退、奔溃等；

2）对被测物进行拓扑建模，可将数据根据所建模型对应保存；

3）正确有效的对被测数据进行快速傅里叶变换并转换为频谱图进行输出；

4）实时有效输出时频瀑布图以及数字荧辉轨迹显示，实现显示范围的可调控；

5）建立干扰特征库并支持扩展；

6）比较准确的定位干扰类型及来源。

2.2.2 输入输出要求

输入：硬件测量的实时扫频数据；用户建立的拓扑模型；

输出：实时扫频频谱；瀑布图；二维时频/三维时频幅度显示；信号持续/概率显示；数字荧辉轨迹显示；异常频率数据；干扰种类分析结果。

2.2.3 数据管理能力要求

可对被测物进行拓扑模型的建立，并将数据根据所建模型对应保存；

实现数据回放，回放可以具体到每个测量项。

2.2.4 功能需求与系统模块的关系

本条用一张矩阵图说明各项功能需求的实现同各模块的分配关系。如表3-1

所示。

表 3-1 功能需求分配关系