一種電磁輻射敏感度自動測試中判斷功率放大器飽和的方法

2024-02-09 15:29:15

專利名稱：一種電磁輻射敏感度自動測試中判斷功率放大器飽和的方法
技術領域：
本發明涉及電磁兼容自動測試領域，具體涉及一種電磁輻射敏感度自動測試中判 斷功率放大器飽和的方法。
背景技術：
根據GJB151A-97《軍用設備和分系統電磁發射和敏感度要求》規定，電磁兼容測 試包括電磁幹擾(EMI)試驗和電磁敏感度(EMS)試驗兩大部分，其中電磁敏感度測試又包 括傳導敏感度和輻射敏感度測試。敏感度測試的基本原理是幹擾發生設備產生一定量級的 電磁幹擾，而手動對信號源進行調節非常浪費時間，所以使用電磁兼容自動測試系統分別 對被試品的每一頻點進行信號源幅值的自動調節。如圖1所示，電磁輻射敏感度自動測試 系統一般由信號源、功率放大器、輻射天線、場傳感器、監視設備、PC機組成。信號源輸出信 號經射頻電纜傳輸至功率放大器的輸入端，功率放大器輸出端輸出大功率信號至輻射天線 激勵端，輻射天線在大功率信號激勵下產生一定強度的幹擾信號，監視設備採集並顯示場 傳感器在被試品所在位置處接收到的外加幹擾信號的強度，PC機分別連接監視設備的控制 埠和信號源，一方面對監測設備接收到的外加電磁輻射場採集處理並控制監測設備的儀 器參數設置；另一方面也控制信號源的儀器參數設置，根據GJB151A-97標準對於場強極限 值的規定，對信號源的輸出幅度進行調整，使其達到GJB151A-97標準所要求的極限值。在電磁輻射敏感度測試中，需要在較寬的頻率範圍內對被試品施加一定強度的外 加電磁輻射場以考察被試品的電磁敏感性。被試品所在位置處的外加電磁輻射場強度必須 符合一定的測試標準的極限值要求，所以在每一個頻點施加幹擾時，需要對信號源設置一 個初始幅度，以此為起點調整信號源輸出幅度，使得場傳感器接收到的外加電磁輻射場強 度達到測試標準規定的強度(極限值)，然後才可以步進至下一測試頻率點繼續試驗。在 電磁福射敏感度自動測試中，對信號源輸出幅度進行調節的同時需要判斷功率放大器是否 進入非線性飽和區，如圖2所示，在輸入信號未進入功率放大器非線性飽和區時，功率放大 器的特性曲線具有較好的放大特性，可繼續增加輸入信號強度直至輸出滿足標準極限值要 求；若輸入信號進入放大器非線性飽和區，則繼續增加輸入信號強度將不會改變功率放大 器輸出信號強度，不能達到標準所要求的極限值，還有可能將功率放大器燒壞。在功率放大 器非線性飽和區出現增益壓縮現象是功率放大器的一項固有屬性，不可避免，但是非線性 飽和區的位置不能精確定位。因此，在增加功率放大器輸入信號幅度(即信號源輸出幅度) 的同時需要判別是否進入功率放大器的非線性飽和區。現有的判斷功率放大器飽和的方法都以經驗控制循環次數來判別。如圖3所示， 圖3中的E為標準電場強度，試驗過程中當標準極限值與測試位置的場強值的差值Δ沒有 滿足閥值X要求，但是在一個較小的範圍Z (Ζ>Χ)內時，S卩|Δ| <Ζ，開始循環計數，當循 環次數達到一個經驗值時，一般為6次，認為功率放大器進入非線性飽和區，判斷功率放大 器輸出不能滿足標準極限值要求，退出程序。
按照此方法對功率放大器是否飽和進行判斷有以下缺點1、此方法採用經驗循環次數，可能在功率放大器的飽和區中進行了多次循環，花 費大量時間，降低了試驗的效率。2、在功率放大器飽和區中不斷增加輸入信號幅度可能會對功率放大器造成損害， 降低功率放大器性能。

發明內容
本發明為了通過觀察功率放大器是否出現增益壓縮情況判斷其是否進入非線性 飽和區，來確定功率放大器輸出能否滿足標準極限值要求，同時保護功率放大器，採用了一 種快速判斷功率放大器飽和的方法。通過比較測試位置場強增量與信號源輸出信號幅度增 量的關係，來判斷功率放大器是否進入非線性飽和區。一種電磁輻射敏感度自動測試中判斷功率放大器飽和的方法，包括如下步驟步驟一、將初始循環計數值設為i = 1，同時設定信號源輸出幅度S，在不同測試頻 點信號源輸出幅度S根據所用天線的天線係數進行設定；步驟二、讀取測試位置處的電場強度值Etl，電場強度值Etl使用單位為(ΙΒμ V/m ；步驟三、判斷循環次數i，根據循環次數i進行不同的操作a、若i = 1，則執行第四步；b、gi > 1，並且測試位置處的電場強度增量(EcrE1)與信號源輸出幅度增量 (α Δ)之間滿足0.8 < (Etl-E1Va Δ < 1. 25，則功率放大器沒有進入非線性飽和區，執行 第四步；否則，功率放大器進入非線性飽和區，記錄信號源輸出幅度並進行下一頻點調整。步驟四、計算標準極限值E與實際測得的電場強度值Etl之間的差值Δ，此時標準 極限值E同樣使用dBy V/m，得到差值Δ的單位為dB，Δ = E-E0 ；步驟五、判斷差值Δ是否滿足I Δ I < X，若差值Δ滿足要求，則記錄信號源輸出 幅度並進行下一頻點調整；若差值Δ不滿足要求，則進入步驟六；X—般取值為0. 1 0. 5， 優選的取為0. 1。步驟六、調整信號源輸出幅度S = S+α · Δ，同時循環次數加1，即i = i+Ι，並令 E1 = Etl;其中，α為調整係數，一般取為0.5彡α彡0. 9，優選的取為0. 8。步驟七、重複步驟二 步驟六，直到差值Δ滿足I Δ I <Χ，則當前頻點的信號源調 整完畢，繼續進行下一頻點的幅度調整。本發明的優點在於1、減少試驗測試的時間，提高試驗的效率。2、以步進的方式使測試位置場強值向標準極限值靠攏，既保護了測試設備，又保 證了測試的準確性。3、通過快速判斷功率放大器是否進入非線性飽和區，減少在非線性飽和區中增加 輸入信號的次數，保護功率放大器，延長功率放大器壽命。


圖1是現有技術中輻射敏感度試驗框圖；圖2是功率放大器特性曲線；
圖3是現有的判斷功率放大器飽和方法流程圖；圖4是本發明方法的流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的方法進行詳細說明。一種電磁輻射敏感度自動測試中判斷功率放大器飽和的方法，流程如圖4所示， 具有如下步驟第一步、將初始循環計數值設為i = 1，同時設定信號源初始幅度S ；在不同測試頻點信號源輸出幅度S根據所用天線的天線係數進行設定。第二步、讀取測試位置處的電場強度值Etl，電場強度值Etl使用單位為(ΙΒμ V/m，便 於後續計算；第三步、判斷循環次數i，根據循環次數i的不同進行不同的操作a、若i = 1，則順序執行第四步；b、若i > 1，則先將測試位置處的電場強度增量與信號源輸出幅度增量進行比較， 判斷功率放大器是否進入非線性飽和區，若功率放大器進入非線性飽和區，則在此測試頻 點功率放大器輸出信號強度不能滿足標準要求，則記錄信號源輸出幅度並進行下一頻點調 整；若功率放大器沒有進入非線性飽和區，則順序執行第四步；將測試位置處的電場強度增量(EcrE1)與信號源輸出幅度增量(α Δ)進行比較， 考慮功率放大器的動態範圍內線性不理想的情況，使用判別式0.8 < (Etl-E1Va Δ < 1.25 進行判別，判斷功率放大器是否出現增益壓縮情況，其中，α為調整係數，一般取為0.5 0.9。如果0.8 < (Etl-E1Va Δ < 1. 25成立，功率放大器沒有進入非線性飽和區；否則，功 率放大器進入非線性飽和區。第四步、計算標準極限值E與實際測得的電場強度值Etl之間的差值Δ，Δ = E-E0, 此時標準極限值E同樣使用(ΙΒμ V/m，得到差值Δ的單位為dB ；第五步、判斷差值Δ是否滿足閥值X的要求，即I Δ I < X，X —般取值為0. 1 0. 5，優選的取為0. 1。若差值Δ滿足閥值X的要求，則記錄信號源輸出幅度並進行下一頻 點調整；若差值Δ不滿足閥值X的要求，則進入第六步；實際測得的電場強度值是通過監視設備得到的。差值Δ用來估算測試的電場強度值與標準極限值之間的距離，是下一步調整信 號源幅度增量的依據。第六步、調整信號源輸出幅度S = S+α · Δ，同時循環次數加1，即i = i+Ι，並令 E1 = Etl;其中，α為調整係數，一般取為0.5彡α彡0. 9，優選的取為0. 8。第七步、重複第二步 第六步，直到差值Δ滿足閥值X的要求，S卩I Δ I <Χ，則當 前頻點的信號源調整完畢，繼續進行下一頻點的幅度調整。
權利要求
1.一種電磁輻射敏感度自動測試中判斷功率放大器飽和的方法，其特徵在於包括如下 步驟步驟一、將初始循環計數值設為i = 1，同時設定信號源輸出幅度S ；在不同測試頻點信號源輸出幅度S根據所用天線的天線係數進行設定；步驟二、讀取測試位置處的電場強度值；電場強度值使用單位為dB μ V/m ；步驟三、判斷循環次數i，根據循環次數i進行不同的操作a、若i= 1，則執行第四步；b、gi> 1，並且測試位置處的電場強度增量(Etl-E1)與信號源輸出幅度增量(α Δ)之 間滿足0. 8 < (Ε0-Ε1)/(α Δ) < 1. 25，則功率放大器沒有進入非線性飽和區，執行第四步； 否則，功率放大器進入非線性飽和區，記錄信號源輸出幅度並進行下一頻點調整；其中，α 為調整係數；步驟四、計算標準極限值E與實際測得的幹擾信號的強度&之間的差值Δ，Δ = E-E0, 標準極限值E單位使用dB μ V/m,差值Δ的單位為dB ；步驟五、判斷差值Δ是否滿足I Δ I <Χ，若滿足，則記錄信號源輸出幅度並進行下一頻 點調整；若不滿足，則執行步驟六；其中閾值X取值為0. 1 < X < 0. 5 ；步驟六、調整信號源輸出幅度S = S+α · Δ，同時循環次數加1，即i = i+Ι，並令E1 = E0 ；其中，α為調整係數，取為0. 5彡α彡0. 9 ；步驟七、重複步驟二 六，直到差值Δ滿足I Δ I <Χ，則當前頻點的信號源調整完畢， 繼續進行下一頻點的幅度調整。
2.根據權利要求1所述的一種電磁輻射敏感度自動測試中判斷功率放大器飽和的方 法，其特徵在於步驟二中所述的實際測得的電場強度值是通過監視設備得到。
3.根據權利要求1所述的一種電磁輻射敏感度自動測試中判斷功率放大器飽和的方 法，其特徵在於閾值X取值為0. 1。
4.根據權利要求1所述的一種電磁輻射敏感度自動測試中判斷功率放大器飽和的方 法，其特徵在於調整係數α取值為0.8。
全文摘要
本發明公開了一種電磁輻射敏感度自動測試中判斷功率放大器飽和的方法，屬於電磁兼容敏感度測試領域，該方法通過增加信號源輸出幅度和計算標準極限值E與實際測得的電場強度值E0之間的差值Δ，在差值Δ沒有滿足閥值X的情況下，根據差值Δ調整信號源輸出幅度增量的同時比較差值Δ與信號源輸出增量之間的關係，確定功率放大器是否出現增益壓縮情況，以此來判斷功率放大器是否進入非線性的飽和區域，達到在動態調整幅度增量來確定信號源輸出幅度的同時判斷功率放大器輸出能否滿足標準極限值要求的目的。本發明的判斷功率放大器飽和的方法，節省試驗時間，提高試驗效率，延長功率放大器使用壽命；同時保證電磁兼容測試結果的準確性。
文檔編號G01R31/00GK102128990SQ201110025440
公開日2011年7月20日 申請日期2011年1月24日 優先權日2011年1月24日
發明者喬祁, 崔燕舞, 徐堅, 戴飛, 白天明, 蘇東林, 趙子華 申請人:北京航空航天大學