基于LabVIEW的機載設備電磁兼容自動測試平臺研究

摘 要：民用飛機機載設備的電磁兼容測試是確保飛機飛行時設備能否正常工作的關鍵實驗，而設備的天線電磁兼容性是系統性能的基本要求，如何精確測量天線的干擾是評估設備電磁兼容性能的關鍵。由于飛機機載設備數目較多，設備與設備之間有多條連接電纜，所以人工測量每條電纜的傳導輻射將會花費大量的時間也容易導致測量誤差的出現。文章詳細的講解了機載設備電磁兼容性能的測量方法，并開發了基于LabVIEW的自動測試平臺，實現自動測量，提高了測量效率，減少了誤差。

關鍵詞：電磁兼容；民用飛機；自動測試系統；LabVIEW

引言

民用飛機的電磁兼容性是指飛機的機載設備在正常運行時，不干擾其它設備的同時也不受其它設備的干擾。飛機的機載系統中多數設備為射頻接收機，因此極易受到電磁干擾。其中導航和通訊系統最容易受到干擾。設備所受到的干擾可以來自系統的外部和系統的內部。設備對系統外部電磁干擾的抵抗能力是設備在設計和運行時主要考慮的因素，設備對系統內部電磁干擾的抵抗能力是設備安裝時的首要考慮因素。內部干擾可以來自系統的任何一臺設備，而且通常由設備內部處理器時鐘、諧波電流、高速數據傳輸線和開關電源產生。因為潛在的干擾源有很多，人為的去測量每一個頻段將花費大量的時間也很容易導致錯誤出現。

1 系統的測試流程

進行測試時，用電流探頭去夾住設備之間的電纜。由計算機向頻譜儀發送各個頻段的參數，對線纜在各個頻段的輻射進行測量，尋找出明顯高于底噪的尖峰點。將尖峰點進行標記后，通過更改頻譜儀的測量參數，更精確地確定所標記的尖峰點對應的頻率及幅值并記錄。切換頻譜儀的輸入，將所對應的工作頻段的天線接入頻譜儀，觀察天線的測量曲線上在標記尖峰點對應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備端存在一個電磁兼容問題。

由于干擾的存在精確地尋找出尖峰點的信息是整個測試流程的關鍵。在測試時首先在頻譜儀上找出測量曲線的最大值點并標記，通過調整頻譜儀的掃頻寬度（Span）和顯示精度（RBW）進行放大，并把尖峰點的頻率設置為頻譜儀中心頻率。放大后再次尋找當前測量曲線的最大值并標記。循環這個過程直至找到精確的尖峰點的頻率，之后再尋找下一個尖峰點。

2 系統結構

2.1 系統的硬件結構

自動測試系統主要由：計算機、頻譜分析儀、帶通濾波器、GPIB卡、天線和電流探頭組成。電流探頭用于測量出設備之間的電纜連線，多模開關起到開關的作用，用來選通所需要測試的接受天線，然后利用頻譜儀進行數據分析。計算機通過GPIB線與頻譜儀和多模開關進行通信，打印機用于打印測試結果。系統的硬件連接圖如圖2所示。

2.2 系統的軟件結構

Labview是美國國家儀器（National Instruments）公司開發的一款基于圖形化的編程語言，依靠數據的流向來控制程序的運行。針對自動測試系統，Labview有著豐富的函數來支持數據的采集、處理和保存測試數據，同時也有許多的第三方儀器驅動程序，可以方便的控制儀器。這使得開發人員不用花費過多時間進行程序的底層開發，把更多的精力來思考數據處理的方法。本自動測試系統采用模塊化的程序結構，主要包括：參數設置、儀器控制、數據處理和數據保存四個模塊。（1）參數設置模塊。該模塊主要用于設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測試數據進行分析和控制多模開關選通工作天線，是整個自動測試系統軟件平臺的核心。通過計算機設置頻譜儀的起始頻率和截止頻率，自動的尋找出該頻段上最大值并顯示最大值的頻率與幅值，可對標記點放大以尋求更精確地數據。（3）數據處理模塊。該模塊將所記錄的數據按照其對應的頻率進行降序排列以后保存為表格文件，同時也可以把已經測得的不同頻段的數據文件合并為一個文件，便于對天線在整個頻段所受的干擾進行分析。（4）數據保存模塊。該模塊可以給測量的數據文件設置文件名，給數據段添加注釋，設置數據的保存路徑。

3 結束語

基于Labview開發的EMC自動測試系統采用了模塊化編程，開發周期短。通過簡單的點擊按鈕代替了繁瑣的手動操作，實現了快速檢測天線的干擾輻射，提高了電磁干擾測試的效率。利用計算機準確的記錄和保存測量的數據，降低了人為誤差。該自動測試平臺在工程應用中有著重要的價值。

作者簡介：夏澤楠（1988-），男，陜西省西安市人，工作單位：上海飛機設計研究院，職務：研發工程師，研究方向：飛機電磁兼容。