基于LabVIEW的機(jī)載設(shè)備電磁兼容自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)研究

摘 要：民用飛機(jī)機(jī)載設(shè)備的電磁兼容測(cè)試是確保飛機(jī)飛行時(shí)設(shè)備能否正常工作的關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)，而設(shè)備的天線電磁兼容性是系統(tǒng)性能的基本要求，如何精確測(cè)量天線的干擾是評(píng)估設(shè)備電磁兼容性能的關(guān)鍵。由于飛機(jī)機(jī)載設(shè)備數(shù)目較多，設(shè)備與設(shè)備之間有多條連接電纜，所以人工測(cè)量每條電纜的傳導(dǎo)輻射將會(huì)花費(fèi)大量的時(shí)間也容易導(dǎo)致測(cè)量誤差的出現(xiàn)。文章詳細(xì)的講解了機(jī)載設(shè)備電磁兼容性能的測(cè)量方法，并開發(fā)了基于LabVIEW的自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量，提高了測(cè)量效率，減少了誤差。

關(guān)鍵詞：電磁兼容；民用飛機(jī)；自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)；LabVIEW

引言

民用飛機(jī)的電磁兼容性是指飛機(jī)的機(jī)載設(shè)備在正常運(yùn)行時(shí)，不干擾其它設(shè)備的同時(shí)也不受其它設(shè)備的干擾。飛機(jī)的機(jī)載系統(tǒng)中多數(shù)設(shè)備為射頻接收機(jī)，因此極易受到電磁干擾。其中導(dǎo)航和通訊系統(tǒng)最容易受到干擾。設(shè)備所受到的干擾可以來自系統(tǒng)的外部和系統(tǒng)的內(nèi)部。設(shè)備對(duì)系統(tǒng)外部電磁干擾的抵抗能力是設(shè)備在設(shè)計(jì)和運(yùn)行時(shí)主要考慮的因素，設(shè)備對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部電磁干擾的抵抗能力是設(shè)備安裝時(shí)的首要考慮因素。內(nèi)部干擾可以來自系統(tǒng)的任何一臺(tái)設(shè)備，而且通常由設(shè)備內(nèi)部處理器時(shí)鐘、諧波電流、高速數(shù)據(jù)傳輸線和開關(guān)電源產(chǎn)生。因?yàn)闈撛诘母蓴_源有很多，人為的去測(cè)量每一個(gè)頻段將花費(fèi)大量的時(shí)間也很容易導(dǎo)致錯(cuò)誤出現(xiàn)。

1 系統(tǒng)的測(cè)試流程

進(jìn)行測(cè)試時(shí)，用電流探頭去夾住設(shè)備之間的電纜。由計(jì)算機(jī)向頻譜儀發(fā)送各個(gè)頻段的參數(shù)，對(duì)線纜在各個(gè)頻段的輻射進(jìn)行測(cè)量，尋找出明顯高于底噪的尖峰點(diǎn)。將尖峰點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記后，通過更改頻譜儀的測(cè)量參數(shù)，更精確地確定所標(biāo)記的尖峰點(diǎn)對(duì)應(yīng)的頻率及幅值并記錄。切換頻譜儀的輸入，將所對(duì)應(yīng)的工作頻段的天線接入頻譜儀，觀察天線的測(cè)量曲線上在標(biāo)記尖峰點(diǎn)對(duì)應(yīng)的頻率上是否也同樣存在尖峰，若存在則證明天線所接的設(shè)備端存在一個(gè)電磁兼容問題。

由于干擾的存在精確地尋找出尖峰點(diǎn)的信息是整個(gè)測(cè)試流程的關(guān)鍵。在測(cè)試時(shí)首先在頻譜儀上找出測(cè)量曲線的最大值點(diǎn)并標(biāo)記，通過調(diào)整頻譜儀的掃頻寬度（Span）和顯示精度（RBW）進(jìn)行放大，并把尖峰點(diǎn)的頻率設(shè)置為頻譜儀中心頻率。放大后再次尋找當(dāng)前測(cè)量曲線的最大值并標(biāo)記。循環(huán)這個(gè)過程直至找到精確的尖峰點(diǎn)的頻率，之后再尋找下一個(gè)尖峰點(diǎn)。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)主要由：計(jì)算機(jī)、頻譜分析儀、帶通濾波器、GPIB卡、天線和電流探頭組成。電流探頭用于測(cè)量出設(shè)備之間的電纜連線，多模開關(guān)起到開關(guān)的作用，用來選通所需要測(cè)試的接受天線，然后利用頻譜儀進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。計(jì)算機(jī)通過GPIB線與頻譜儀和多模開關(guān)進(jìn)行通信，打印機(jī)用于打印測(cè)試結(jié)果。系統(tǒng)的硬件連接圖如圖2所示。

2.2 系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)

Labview是美國國家儀器（National Instruments）公司開發(fā)的一款基于圖形化的編程語言，依靠數(shù)據(jù)的流向來控制程序的運(yùn)行。針對(duì)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，Labview有著豐富的函數(shù)來支持?jǐn)?shù)據(jù)的采集、處理和保存測(cè)試數(shù)據(jù)，同時(shí)也有許多的第三方儀器驅(qū)動(dòng)程序，可以方便的控制儀器。這使得開發(fā)人員不用花費(fèi)過多時(shí)間進(jìn)行程序的底層開發(fā)，把更多的精力來思考數(shù)據(jù)處理的方法。本自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)采用模塊化的程序結(jié)構(gòu)，主要包括：參數(shù)設(shè)置、儀器控制、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)保存四個(gè)模塊。（1）參數(shù)設(shè)置模塊。該模塊主要用于設(shè)置保存電纜的線束因子，該因子有可能是阻抗也有可能是衰減因子。同時(shí)該模塊也用于獲取儀器的端口地址。（2）儀器控制模塊。該模塊主要用于控制頻譜儀對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和控制多模開關(guān)選通工作天線，是整個(gè)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)軟件平臺(tái)的核心。通過計(jì)算機(jī)設(shè)置頻譜儀的起始頻率和截止頻率，自動(dòng)的尋找出該頻段上最大值并顯示最大值的頻率與幅值，可對(duì)標(biāo)記點(diǎn)放大以尋求更精確地?cái)?shù)據(jù)。（3）數(shù)據(jù)處理模塊。該模塊將所記錄的數(shù)據(jù)按照其對(duì)應(yīng)的頻率進(jìn)行降序排列以后保存為表格文件，同時(shí)也可以把已經(jīng)測(cè)得的不同頻段的數(shù)據(jù)文件合并為一個(gè)文件，便于對(duì)天線在整個(gè)頻段所受的干擾進(jìn)行分析。（4）數(shù)據(jù)保存模塊。該模塊可以給測(cè)量的數(shù)據(jù)文件設(shè)置文件名，給數(shù)據(jù)段添加注釋，設(shè)置數(shù)據(jù)的保存路徑。

3 結(jié)束語

基于Labview開發(fā)的EMC自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)采用了模塊化編程，開發(fā)周期短。通過簡(jiǎn)單的點(diǎn)擊按鈕代替了繁瑣的手動(dòng)操作，實(shí)現(xiàn)了快速檢測(cè)天線的干擾輻射，提高了電磁干擾測(cè)試的效率。利用計(jì)算機(jī)準(zhǔn)確的記錄和保存測(cè)量的數(shù)據(jù)，降低了人為誤差。該自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)在工程應(yīng)用中有著重要的價(jià)值。

作者簡(jiǎn)介：夏澤楠（1988-），男，陜西省西安市人，工作單位：上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院，職務(wù)：研發(fā)工程師，研究方向：飛機(jī)電磁兼容。