民用飛機干擾路徑損耗自動測試技術研究

熊威　梁小亮　陳潔

摘 要：針對傳統手動電磁兼容測試速度慢、測試時容易出現人為因素誤差的弊端，該文提出了一套民用飛機干擾路徑損耗自動測試方法和測試系統，通過此系統可高效、精確地完成民用飛機干擾路徑損耗自動測試工作，并通過計算機后臺自動保存測試數據。通過與手動測試結果的對比，該套測試系統擁有較高的測試精度，可節約大量人力資源和測試時間。

關鍵詞：干擾路徑損耗 自動測試 PED

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）06（c）-0019-02

2007年，美國航空無線電技術委員會（Radio Technical Commission for Aeronautics，RTCA）頒布了標準DO-307《Aircraft Design and Certification for Portable Electronic Device （PED） Tolerance》[1]，提出了民用飛機允許使用便攜式電子設備（Portable Electronic Device，PED）的前門耦合（Front-door Coupling）機上地面試驗驗證方法，對MB、VHF、VOR、LOC、TCAS、GPS等通信、導航系統進行電磁干擾測試。AC 20-164[2]確認該方法可用于民用飛機PED試驗適航取證。該方法是采用在機內不同位置放置發射天線來模擬PED的無意發射（Non Intentional Radiated Emissions，NIRE），通過測量得到發射天線至通信、導航接收機射頻端口間的干擾路徑損耗（Interfere Path Loss，IPL），以此來確定PED對機載通信、導航系統帶來的潛在電磁干擾，即前門耦合干擾。在該標準中，提出了推薦的IPL測試方法，包括對測試設備/儀器的要求，但這些設備/儀器僅能實現最簡單的測試功能，且為手動測試，很難滿足大量的測試需求。特別是對于新研的民用飛機來說，手動測試至少需要3周時間才能完成所有的測試及分析工作，費時費力，同時也可能對飛機的適航驗證進度產生影響。

隨著信息技術的發展，計算機輔助技術在傳統測試領域的應用越來越廣泛。該文所述的自動測試技術可完成RTCA DO-307中描述的試驗內容，即IPL測試，其方法與標準DO-307的描述一致，但效率更高。

1 民用飛機干擾路徑損耗自動測試方法

將模擬PED的測試天線放置于飛機艙室內部，并把該天線和信號發生器以及功率放大器連接作為PED模擬信號發射源，測試天線將信號發生器和功率放大器所傳輸過來的信號輻射出去，將機載待測天線所連接的同軸電纜連接至頻譜儀用于接收PED模擬信號源所發射的電磁信號，測試的物理參數為功率，發射功率減去接收功率即為IPL值。試驗布置如圖1所示。控制計算機可通過集線器完成對信號源、頻譜發生儀、功率放大器、機載接收天線、模擬發射天線的自動化控制。

測試前，對測試系統和測試線纜完成校準測試。IPL校準是為了去除線纜在測試過程的中的損耗，線纜損耗測量流程如圖2所示。線纜損耗的計算公式為：

PS=PTS+PAS-PMS （1）

其中，PTS為信號源校準發射功率，PAS為放大器增益，PMS為頻譜儀校準接收功率，單位均為dBm。

IPL測試原理如圖1所示，IPL的計算公式為：

IPL=PTC+PAC-PMC-PS （2）

其中，PTC為信號源測試發射功率；PAC為放大器增益，PMC為頻譜儀測試接收功率，單位均為dBm。

2 IPL測試

該次IPL測試包含了以下天線：VHF，GS天線。試驗時，發射天線首先放置于水平極化，分別測試每個天線，其中VHF：118～137 MHz，步長100 kHz，200個測試點；GS：328～336 MHz，步長25 kHz，32個測試點。然后，將發射天線放置于垂直極化，再重復測試一次。完成上述自動測試內容后，再將上述內容在手動情況（去掉帶通濾波器，直接將接收天線連接至頻譜分析儀）下測試一次，以便和自動測試結果對比，見圖3。

3 測試結果

對于每個天線，分別進行了手動測試和自動測試，每個測試都分了垂直極化和水平極化兩種極化方式。圖4～圖7列出了對GS天線、VHF天線的IPL測試結果。

從VHF、GS天線的IPL數據曲線可以看出，手動測試和自動測試（通過經計算機控制的帶通濾波器進行自動切換頻道的測試）的曲線走向基本吻合（尤其是在垂直極化情況下），但是手動測試的IPL略低于自動測試的IPL。兩種情況下的手動和自動IPL測試結果誤差平均在6 dB左右。

4 結語

從以上4個天線的IPL測試結果分析得出，的手動和自動測試結果在水平極化和垂直極化情況下的誤差平均值相對可以接受。民用飛機干擾路徑損耗自動測試方法測試速度快，測試精度高、可節約大量人力資源和測試時間。

參考文獻

[1] DO-307. Aircraft Design and Certification for Portable Electronic Device （PED） Tolerance[Z].

[2] AC 20-164 Designing and Demonstrating Aircraft Tolerance to Portable Electronic Devices[Z].endprint