一种基于嵌入式设计的电源线注入模拟源及其工作方法与流程

1.本发明涉及电源线传导敏感度测试设备。更具体地，涉及一种基于嵌入式设计的电源线注入模拟源及其工作方法。


背景技术：

2.随着电子科技的迅速发展，电磁波利用的快速扩张，产生了不断增长的电磁污染，带来了严重的电磁干扰。武器系统内部集成化程度越来越高，内部电缆聚集，种类增多。在复杂电磁环境中，电源线不可避免地暴露在强电磁干扰下。各种电磁能量通过电源线，以辐射和传导的途径，以电波、电场和电流的形式，影响着敏感电子设备，严重时甚至使电子设备无法正常工作。
3.当前电源线传导敏感度实验所使用的测试系统多采用计算机远程控制信号源的输入、示波器的接收以及手动控制功率放大器的方式对电源线进行测试。整个测试系统存在使用仪器多、占用空间大、搬运耗时等缺陷。随着设备级电磁兼容测量技术的发展，目前部分电磁兼容测试设备已无法满足测试需求。同时，近几年来外场测试任务逐步增长，存在由于测试系统复杂、庞大而造成的时间和人力成本巨大的问题。现阶段，为了满足设备级电源线传导敏感度试验，目前测试系统如图1所示主要包括信号发生器、功率放大器、耦合变压器和示波器，通过pc计算机分别控制信号源的输入、示波器数据的接收的方法来实现整个测试系统的运行。在外场测试时，受外界恶劣环境的影响，测试系统所需的设备较多，且体积庞大，若在进行空间狭小、移动较频繁的测试任务时，该测试系统无法满足测试需求。为了解决这一问题，需实现一种电源线传导敏感度测试设备的一体化嵌入式设计，使测试设备小型化、智能化，满足多种实际使用需求。
4.因此，需要提供一种基于嵌入式设计的电源线注入模拟源及其工作方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于嵌入式设计的电源线注入模拟源及其工为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
6.一种基于嵌入式设计的电源线注入模拟源，包括中心控制单元、信号发生器模块、功率放大器模块、耦合变压器模块和示波器模块，待测电源线连接所述电源线注入模拟源的输出端，
7.所述中心控制单元用于对所述信号发生器模块进行参数设置和对所述示波器模块进行数据采集，并计算满足标准限值的电压值；
8.所述示波器模块用于监测输出至所述待测电源线上的功率值。
9.优选地，中心控制单元包括数据处理模块和可视化模块，用于在交互界面显示信号源输入电压值和示波器监测功率值，并实时绘制频率-电压曲线、频率-功率曲线和标准限值曲线。
10.优选地，所述数据处理模块为运行在嵌入式主板的数据处理程序，所述可视化模
块用于曲线绘制展现在界面显示装置。
11.优选地，所述中心控制单元通过usb线连接所述示波器模块，通过串口连接所述信号发生器模块。
12.优选地，所述信号发生器模块输出端口连接所述功率放大器模块输入端口；
13.所述功率放大器输出端口连接所述耦合变压器输入端口；
14.所述示波器输入端口连接所述耦合变压器电压测量端口；
15.所述耦合变压器输出端口连接机箱外壳输出端口。
16.一种基于嵌入式设计的电源线注入模拟源工作方法，步骤包括：
17.用户通过交互界面设置参数，中心控制单元向信号发生器模块发送频率点信息信号；
18.功率放大器将所述信号放大，通过耦合变压器加载到被测设备电源线中；
19.示波器实时监测电源线中功率值，将监测数据传输至中心控制单元的嵌入式主板；
20.中心控制单元绘制限值曲线和实时测试曲线显示在交互界面中，完成整个测试流程。
21.优选地，所述测试模式包括单频点和扫频。
22.优选地，所述频率点信息包括频率和幅度参数。
23.优选地，所述界面还用于实时显示频率点信息、监测电压信息和功率信息。
24.优选地，所述用户通过交互界面设置参数包括设置测试起止频率、校准曲线、限值标准曲线和扫频步进。
25.本发明的有益效果如下：
26.相比于传统的电源线传导敏感度测试系统，本发明具备以下优点：
27.1、应用模块嵌入式设计，完成测试系统一体化，实现测试设备小型化；
28.2、中心控制单元具备数据处理、可视化功能，取代传统测试系统中计算机角色，实现智能化；
29.3、采用可交互式界面设计，操作便捷，实现手动、程控两种操作模式，具备单频点、扫频两种测试模式。
附图说明
30.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
31.图1示出常规电源线传导敏感度测试示意图。
32.图2示出本发明电源线传导敏感度测试设备嵌入式内部设计示意图。
33.图3示出本发明交互软件系统界面。
34.图4示出本发明25hz～150khz功率校准曲线。
35.图5示出本发明25hz～150khz实测电压曲线。
36.图6示出本发明25hz～150khz实测功率曲线。
具体实施方式
37.为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说
明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
38.随着外场传导敏感度测试实验的增加，同时受外界恶劣环境的影响，传统电源线传导敏感度测试系统越来越无法满足测试需求。如图1所示由于传统测试系统采用的是分离式系统，要包括信号发生器、功率放大器、耦合变压器和示波器，通过pc计算机分别控制信号源的输入、示波器数据的接收的方法来实现整个测试系统的运行，存在系统所需设备多、体积庞大、搬运不易等缺点。
39.如图2-6所示，本发明的一个实施例提供一种基于嵌入式设计的电源线注入模拟源，包括中心控制单元、信号发生器模块、功率放大器模块、耦合变压器模块和示波器模块，待测电源线连接所述电源线注入模拟源的输出端，
40.所述中心控制单元用于对所述信号发生器模块进行参数设置和对所述示波器模块进行数据采集，并计算满足标准限值的电压值；
41.所述示波器模块用于监测输出至所述待测电源线上的功率值。
42.在一个具体的实施例中，该设计所需的模块主要有信号发生器模块、功率放大器模块、耦合变压器模块以及示波器模块。其中信号发生器模块实现输出96.5dbμv～136dbμv电压值；示波器模块实现对输出电源线上功率值监测。
43.在电源线注入模拟源嵌入式设计中，以arm开发板作为中心控制单元，实现对各功能模块控制，包括对信号发生器模块的参数设置和示波器模块的数据采集，并通过幅度调节算法计算满足标准限值的电压值。同时，中心控制单元包含了数据处理模块和可视化模块，可以在交互界面显示信号源输入电压值及示波器监测功率值，并实时绘制频率-电压曲线、频率-功率曲线及标准限值曲线。
44.具体的，本发明采用信号发生器模块、功率放大器模块、示波器模块、耦合变压器模块、嵌入式主板及界面显示装置构成。该设计具有小型化、集成化、智能化等特点，可以完成25hz～150khz电源线传导敏感度测试。
45.在一个可选的实施例中，中心控制单元包括数据处理模块和可视化模块，用于在交互界面显示信号源输入电压值和示波器监测功率值，并实时绘制频率-电压曲线、频率-功率曲线和标准限值曲线。
46.在一个可选的实施例中，所述数据处理模块为运行在嵌入式主板的数据处理程序，所述可视化模块用于曲线绘制展现在界面显示装置。
47.在一个可选的实施例中，所述中心控制单元通过usb线连接所述示波器模块，通过串口连接所述信号发生器模块。
48.在一个可选的实施例中，所述信号发生器模块输出端口连接所述功率放大器模块输入端口；
49.所述功率放大器输出端口连接所述耦合变压器输入端口；
50.所述示波器输入端口连接所述耦合变压器电压测量端口；
51.所述耦合变压器输出端口连接机箱外壳输出端口。
52.本发明的另一个实施例提供一种基于嵌入式设计的电源线注入模拟源工作方法，步骤包括：
53.用户通过交互界面设置参数，中心控制单元向信号发生器模块发送频率点信息信
号；
54.功率放大器将所述信号放大，通过耦合变压器加载到被测设备电源线中；
55.示波器实时监测电源线中功率值，将监测数据传输至中心控制单元的嵌入式主板；
56.中心控制单元绘制限值曲线和实时测试曲线显示在界面中，完成整个测试流程。
57.在一个具体的实施例中，首先用户通过交互界面设置参数，给信号发生器发送所需的频率点信息，包括频率及幅度参数，再通过功率放大器将输入信号放大，通过耦合变压器加载到被测设备电源线中，与此同时，示波器监测电源线中功率值，将监测数据传入嵌入式主板，由内置软件绘制限值曲线及实时测试曲线，最终显示在界面中，完成整个测试流程。测试采用扫频的方式完成，交互界面简洁且操作便捷，可实时观察频率点及监测电压信息、功率信息。
58.在一个可选的实施例中，所述测试模式包括单频点和扫频。
59.在一个可选的实施例中，所述频率点信息包括频率和幅度参数。
60.在一个可选的实施例中，所述交互界面还用于实时显示频率点信息、监测电压信息和功率信息。
61.在一个可选的实施例中，所述用户通过交互界面设置参数包括设置测试起止频率、校准曲线、限值标准曲线和扫频步进。
62.在一个具体的实施例中，本发明对电源线传导敏感度试验包括下列步骤：
63.第一步：将电源线注入模拟源开机预热，通过操作界面打开内部功率放大器模块；
64.第二步：完成校验，记录维持功率限值所需要的信号发生器设置值；
65.第三步：连接lisn(线路阻抗稳定网络)输出端到图2中输入端口(1、2)，将eut(通讯服务系统)设备的待测电源线接入图2中输出端口(1、2)；
66.第四步：通过人机交互界面输入起始频率，并且按照电源线注入敏感度实验标准步骤进行实验，按照标准步骤完成整个测试，并记录实验数据，实验数据包括实际施加的电压幅度值和监测功率值。
67.在一个具体示例中，在电源线注入模拟源嵌入式系统中，中心控制单元通过usb线连接示波器模块，通过串口连接信号发生器模块，信号发生器模块输出端口与功率放大器模块输入端口连接，功率放大器输出端口与耦合变压器输入端口连接，示波器输入端口与耦合变压器电压测量端口连接，耦合变压器输出端口与机箱外壳输出端口连通。
68.以数字通信终端机为例，测试频率范围25hz～150khz，其具体实施步骤如下：
69.a)电源线注入模拟源通电预热，达到稳定工作状态；
70.b)校验
71.1)连接0.5电阻与电源线注入模拟源；
72.2)通过用户交互界面设置参数，包括起止频率、限值标准曲线；
73.3)嵌入式系统软件采用扫频方式完成整个频段的功率值校准并绘制校准功率值曲线，如图4所示。
74.c)eut测试
75.1)数字通信终端机通电预热达到稳定工作状态，选择一根电源线进行测试；
76.2)通过用系统软件交互界面设置参数，包括测试起止频率、校准曲线、限值标准曲
线、扫频步进等；
77.嵌入式系统根据预定程序设置流程，从最低测试频率开始，按照步进参数逐频点测试数字通信终端机传导敏感度，同时绘制实测电压值图5与实测功率值曲线图6，完成实时测试数据可视化。
78.本发明通过设计一种电源线注入模拟源，利用嵌入式设计集成信号发生器模块、示波器模块、功率放大器模块和耦合变压器模块，实现电源线传导敏感度测试系统小型化、智能化，解决传统测试系统复杂、庞大等不足。同时具备实时测试数据可视化功能，可以根据限值曲线与测试曲线直观、方便的监测eut工作状态。
79.显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

技术特征：
1.一种基于嵌入式设计的电源线注入模拟源，其特征在于，包括中心控制单元、信号发生器模块、功率放大器模块、耦合变压器模块和示波器模块，待测电源线连接所述电源线注入模拟源的输出端，所述中心控制单元用于对所述信号发生器模块进行参数设置和对所述示波器模块进行数据采集，并计算满足标准限值的电压值；所述示波器模块用于监测输出至所述待测电源线上的功率值。2.根据权利要求1所述基于嵌入式设计的电源线注入模拟源，其特征在于，所述中心控制单元包括数据处理模块和可视化模块，用于在交互界面显示信号源输入电压值和示波器监测功率值，并实时绘制频率-电压曲线、频率-功率曲线和标准限值曲线。3.根据权利要求2所述基于嵌入式设计的电源线注入模拟源，其特征在于，所述数据处理模块为运行在嵌入式主板的数据处理程序，所述可视化模块用于将曲线绘制展现在界面显示装置。4.根据权利要求1所述基于嵌入式设计的电源线注入模拟源，其特征在于，所述中心控制单元通过usb线连接所述示波器模块，通过串口连接所述信号发生器模块。5.根据权利要求1所述基于嵌入式设计的电源线注入模拟源，其特征在于，所述信号发生器模块输出端口连接所述功率放大器模块输入端口；所述功率放大器输出端口连接所述耦合变压器输入端口；所述示波器输入端口连接所述耦合变压器电压测量端口；所述耦合变压器输出端口连接机箱外壳输出端口。6.一种基于嵌入式设计的电源线注入模拟源工作方法，步骤包括：用户通过交互界面设置参数，中心控制单元向信号发生器模块发送频率点信息信号；功率放大器将所述信号放大，通过耦合变压器加载到被测设备电源线中；示波器实时监测电源线中功率值，将监测数据传输至中心控制单元的嵌入式主板；中心控制单元绘制限值曲线和实时测试曲线，显示在交互界面中，完成整个测试流程。7.根据权利要求6所述基于嵌入式设计的电源线注入模拟源工作方法，其特征在于，所述测试模式包括单频点和扫频。8.根据权利要求6所述基于嵌入式设计的电源线注入模拟源工作方法，其特征在于，所述频率点信息包括频率和幅度参数。9.根据权利要求6所述基于嵌入式设计的电源线注入模拟源工作方法，其特征在于，所述交互界面还用于实时显示频率点信息、监测电压信息和功率信息。10.根据权利要求7所述基于嵌入式设计的电源线注入模拟源工作方法，其特征在于，所述用户通过交互界面设置参数包括设置测试起止频率、校准曲线、限值标准曲线和扫频步进。

技术总结
本发明公开一种基于嵌入式设计的电源线注入模拟源及其工作方法，所述基于嵌入式设计的电源线注入模拟源包括中心控制单元、信号发生器模块、功率放大器模块、耦合变压器模块和示波器模块，待测电源线连接所述电源线注入模拟源的输出端，所述中心控制单元用于对所述信号发生器模块进行参数设置和对所述示波器模块进行数据采集，并计算满足标准限值的电压值；所述示波器模块用于监测输出至所述待测电源线上的功率值。相比于传统的电源线传导敏感度测试系统，本发明具备以下优点：应用模块嵌入式设计，完成测试系统一体化，实现测试设备小型化。小型化。小型化。


技术研发人员：史泽芳 穆晨晨 袁岩兴 杨雪 颉逍
受保护的技术使用者：北京无线电计量测试研究所
技术研发日：2023.04.13
技术公布日：2023/9/7