民用飛機(jī)干擾路徑損耗自動(dòng)測(cè)試技術(shù)研究

熊威　梁小亮　陳潔

摘 要：針對(duì)傳統(tǒng)手動(dòng)電磁兼容測(cè)試速度慢、測(cè)試時(shí)容易出現(xiàn)人為因素誤差的弊端，該文提出了一套民用飛機(jī)干擾路徑損耗自動(dòng)測(cè)試方法和測(cè)試系統(tǒng)，通過此系統(tǒng)可高效、精確地完成民用飛機(jī)干擾路徑損耗自動(dòng)測(cè)試工作，并通過計(jì)算機(jī)后臺(tái)自動(dòng)保存測(cè)試數(shù)據(jù)。通過與手動(dòng)測(cè)試結(jié)果的對(duì)比，該套測(cè)試系統(tǒng)擁有較高的測(cè)試精度，可節(jié)約大量人力資源和測(cè)試時(shí)間。

關(guān)鍵詞：干擾路徑損耗 自動(dòng)測(cè)試 PED

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）06（c）-0019-02

2007年，美國(guó)航空無線電技術(shù)委員會(huì)（Radio Technical Commission for Aeronautics，RTCA）頒布了標(biāo)準(zhǔn)DO-307《Aircraft Design and Certification for Portable Electronic Device （PED） Tolerance》[1]，提出了民用飛機(jī)允許使用便攜式電子設(shè)備（Portable Electronic Device，PED）的前門耦合（Front-door Coupling）機(jī)上地面試驗(yàn)驗(yàn)證方法，對(duì)MB、VHF、VOR、LOC、TCAS、GPS等通信、導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行電磁干擾測(cè)試。AC 20-164[2]確認(rèn)該方法可用于民用飛機(jī)PED試驗(yàn)適航取證。該方法是采用在機(jī)內(nèi)不同位置放置發(fā)射天線來模擬PED的無意發(fā)射（Non Intentional Radiated Emissions，NIRE），通過測(cè)量得到發(fā)射天線至通信、導(dǎo)航接收機(jī)射頻端口間的干擾路徑損耗（Interfere Path Loss，IPL），以此來確定PED對(duì)機(jī)載通信、導(dǎo)航系統(tǒng)帶來的潛在電磁干擾，即前門耦合干擾。在該標(biāo)準(zhǔn)中，提出了推薦的IPL測(cè)試方法，包括對(duì)測(cè)試設(shè)備/儀器的要求，但這些設(shè)備/儀器僅能實(shí)現(xiàn)最簡(jiǎn)單的測(cè)試功能，且為手動(dòng)測(cè)試，很難滿足大量的測(cè)試需求。特別是對(duì)于新研的民用飛機(jī)來說，手動(dòng)測(cè)試至少需要3周時(shí)間才能完成所有的測(cè)試及分析工作，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，同時(shí)也可能對(duì)飛機(jī)的適航驗(yàn)證進(jìn)度產(chǎn)生影響。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在傳統(tǒng)測(cè)試領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。該文所述的自動(dòng)測(cè)試技術(shù)可完成RTCA DO-307中描述的試驗(yàn)內(nèi)容，即IPL測(cè)試，其方法與標(biāo)準(zhǔn)DO-307的描述一致，但效率更高。

1 民用飛機(jī)干擾路徑損耗自動(dòng)測(cè)試方法

將模擬PED的測(cè)試天線放置于飛機(jī)艙室內(nèi)部，并把該天線和信號(hào)發(fā)生器以及功率放大器連接作為PED模擬信號(hào)發(fā)射源，測(cè)試天線將信號(hào)發(fā)生器和功率放大器所傳輸過來的信號(hào)輻射出去，將機(jī)載待測(cè)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(hào)源所發(fā)射的電磁信號(hào)，測(cè)試的物理參數(shù)為功率，發(fā)射功率減去接收功率即為IPL值。試驗(yàn)布置如圖1所示?？刂朴?jì)算機(jī)可通過集線器完成對(duì)信號(hào)源、頻譜發(fā)生儀、功率放大器、機(jī)載接收天線、模擬發(fā)射天線的自動(dòng)化控制。

測(cè)試前，對(duì)測(cè)試系統(tǒng)和測(cè)試線纜完成校準(zhǔn)測(cè)試。IPL校準(zhǔn)是為了去除線纜在測(cè)試過程的中的損耗，線纜損耗測(cè)量流程如圖2所示。線纜損耗的計(jì)算公式為：

PS=PTS+PAS-PMS （1）

其中，PTS為信號(hào)源校準(zhǔn)發(fā)射功率，PAS為放大器增益，PMS為頻譜儀校準(zhǔn)接收功率，單位均為dBm。

IPL測(cè)試原理如圖1所示，IPL的計(jì)算公式為：

IPL=PTC+PAC-PMC-PS （2）

其中，PTC為信號(hào)源測(cè)試發(fā)射功率；PAC為放大器增益，PMC為頻譜儀測(cè)試接收功率，單位均為dBm。

2 IPL測(cè)試

該次IPL測(cè)試包含了以下天線：VHF，GS天線。試驗(yàn)時(shí)，發(fā)射天線首先放置于水平極化，分別測(cè)試每個(gè)天線，其中VHF：118～137 MHz，步長(zhǎng)100 kHz，200個(gè)測(cè)試點(diǎn)；GS：328～336 MHz，步長(zhǎng)25 kHz，32個(gè)測(cè)試點(diǎn)。然后，將發(fā)射天線放置于垂直極化，再重復(fù)測(cè)試一次。完成上述自動(dòng)測(cè)試內(nèi)容后，再將上述內(nèi)容在手動(dòng)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(cè)試一次，以便和自動(dòng)測(cè)試結(jié)果對(duì)比，見圖3。

3 測(cè)試結(jié)果

對(duì)于每個(gè)天線，分別進(jìn)行了手動(dòng)測(cè)試和自動(dòng)測(cè)試，每個(gè)測(cè)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(duì)GS天線、VHF天線的IPL測(cè)試結(jié)果。

從VHF、GS天線的IPL數(shù)據(jù)曲線可以看出，手動(dòng)測(cè)試和自動(dòng)測(cè)試（通過經(jīng)計(jì)算機(jī)控制的帶通濾波器進(jìn)行自動(dòng)切換頻道的測(cè)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(dòng)測(cè)試的IPL略低于自動(dòng)測(cè)試的IPL。兩種情況下的手動(dòng)和自動(dòng)IPL測(cè)試結(jié)果誤差平均在6 dB左右。

4 結(jié)語

從以上4個(gè)天線的IPL測(cè)試結(jié)果分析得出，的手動(dòng)和自動(dòng)測(cè)試結(jié)果在水平極化和垂直極化情況下的誤差平均值相對(duì)可以接受。民用飛機(jī)干擾路徑損耗自動(dòng)測(cè)試方法測(cè)試速度快，測(cè)試精度高、可節(jié)約大量人力資源和測(cè)試時(shí)間。

參考文獻(xiàn)

[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