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(guān)鍵實驗，而設備的天線電磁兼容性是系統(tǒng)性能的基本要求，如何精確測量天線的干擾是評估設備電磁兼容性能的關(guān)鍵。由于飛機機載設備數(shù)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(xiàn)。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(fā)了基于LabVIEW的自動測試平臺，實現(xiàn)自動測量，提高了測量效率，減少了誤差。

關(guān)鍵詞：電磁兼容；民用飛機；自動測試系統(tǒng)；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(tǒng)中多數(shù)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(tǒng)最容易受到干擾。設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。設備對系統(tǒng)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(tǒng)內(nèi)部電磁干擾的抵抗能力是設備安裝時的首要考慮因素。內(nèi)部干擾可以來自系統(tǒng)的任何一臺設備，而且通常由設備內(nèi)部處理器時鐘、諧波電流、高速數(shù)據(jù)傳輸線和開關(guān)電源產(chǎn)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(xiàn)。

1 系統(tǒng)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(fā)送各個頻段的參數(shù)，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(shù)，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(guān)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(diào)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(huán)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(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

自動測試系統(tǒng)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(guān)起到開關(guān)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(shù)據(jù)分析。計算機通過GPIB線與頻譜儀和多模開關(guān)進行通信，打印機用于打印測試結(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行。針對自動測試系統(tǒng)，Labview有著豐富的函數(shù)來支持數(shù)據(jù)的采集、處理和保存測試數(shù)據(jù)，同時也有許多的第三方儀器驅(qū)動程序，可以方便的控制儀器。這使得開發(fā)人員不用花費過多時間進行程序的底層開發(fā)，把更多的精力來思考數(shù)據(jù)處理的方法。本自動測試系統(tǒng)采用模塊化的程序結(jié)構(gòu)，主要包括：參數(shù)設置、儀器控制、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)保存四個模塊。（1）參數(shù)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(shù)據(jù)進行分析和控制多模開關(guān)選通工作天線，是整個自動測試系統(tǒng)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(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(jīng)測得的不同頻段的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)保存模塊。該模塊可以給測量的數(shù)據(jù)文件設置文件名，給數(shù)據(jù)段添加注釋，設置數(shù)據(jù)的保存路徑。

3 結(jié)束語

基于Labview開發(fā)的EMC自動測試系統(tǒng)采用了模塊化編程，開發(fā)周期短。通過簡單的點擊按鈕代替了繁瑣的手動操作，實現(xiàn)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(shù)據(jù)，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(fā)工程師，研究方向：飛機電磁兼容。