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1、毕业设计北京联合大学引 言随着电子技术的迅速发展，现代的电子设备已广泛地应用于人类生活的各个领域。当前，电子设备已处于飞速发展的时期，并且这个发展过程仍以日益增长的速度持续着。电子设备的广泛应用和发展，必然导致它们在其周围空间产生的电磁场电平的不断增加。也就是说，电子设备不可避免地在电磁环境（EME）中工作。因此，必须解决电子设备在电磁环境中的适应能力。电磁兼容性（EMC）是一门关于抗电磁干扰（EMI）影响的科学。目前，就世界范围来说，电磁兼容性问题已经形成一门新的学科。本题目即根据军标要求基于LabView编制相应的测控软件，使用测量接收机对被试品天线端子的谐波和乱真发射进行测量，并按要求自
2、动计算超标频点。1 基于LabVIEW的CE106自动测试软件的理论基础本节介绍基于Labview的CE106自动测试软件的一些理论基础，包括一些基本概念、国内外的发展现状以及电磁兼容试验的简介。1.1 电磁兼容基本知识1.1.1 什么是电磁兼容随着科学技术的发展，越来越多的电气和电子设备进入了社会各领域，它推动了社会的进步。但不容忽视的是，伴随电气和电子设备应用而产生的电磁骚扰问题，悄悄地给人们带来了无穷的烦恼。这种干扰问题往往是通常人们不易觉察的，比如，一台计算机运行到某一点时突然死机了，人们总是认为这是软件质量问题或者是病毒，而不会考虑到电磁兼容性。电磁兼容性(ElectroMagnet
3、ic Compatibility缩写EMC)，就是指某电子设备既不对其他设备产生电磁干扰，同时也能承受和抵抗来自其它设备的电磁干扰的特性；前者叫EMI特性，后者叫EMS特性。也就是说，符合电磁兼容性的不同电子设备可以在一起正常工作，它们是相互兼容的。电磁兼容性和安全性一样，是产品质量最重要的指标之一。安全性涉及人身和财产，电磁兼容性涉及人身、财产和环境保护。电磁骚扰问题使人们对它这样“不易觉察”，主要原因是这种骚扰的途径是通过空间无形的辐射和电源线、信号线的传导造成的。电磁骚扰问题非常普遍，只是程度不同。实际上，凡是有电、有开关的设备，不管电压高低，都会产生电磁干扰。用220伏交流电源供电的设
4、备固然会有电磁干扰，就是用1.5伏电池进行工作的儿童玩具也有电磁干扰。1.1.2 人们日常生活中出现的常见EMC问题我们经常会遇到这样的情况，当我们收听广播或收看电视时，如果附近有人使用电吹风、吸尘器等，就会使声音出现噪音，图象出现雪花干扰，这就是产品的电磁兼容性有问题；当我们使用计算机时，通过电缆与其他设备热插拔连接，之后出现鼠标不能拖动，光标无法移动，计算机出现死机的情况，这里很重要的原因之一是电磁兼容性问题；当计算机通过通讯电缆控制其他机器设备时，程序运行到某一点时计算机总是死机，这也可能是电磁兼容性问题，强电磁干扰脉冲使计算机的运行脱离了原来的程序轨道跑飞了，这种情况如果出现在网络里，
5、可能破坏数据库或使网络瘫痪，造成重大灾难和经济损失；正在飞行的飞机上如果有乘客违规使用强干扰信号的电子设备，很有可能导致飞机的坠毁；在单片机控制系统的设计中如果出现电磁兼容性问题，那么既是软件编制正确，也难以使系统调试成功。这些例子说明，我们生活的空间确实存在一种污染电磁污染。这些电磁干扰在不易察觉的情况下干扰人们的正常工作。1.2 电磁兼容国内外的发展现状1.2.1 国外EMC发展概况国际电工委员会早在1934年就成立了“无线电干扰特别委员会”简称CISPR（法文缩写），专门研究无线电干扰问题，当初只有比利时、法国、荷兰和英国等少数国家参加该委员会。经过几十年的发展，人们逐渐认识了电磁兼容的
6、重要性，1989年欧洲共同体率先颁发了89/336/EEC指令，明确规定所有电子、电器产品，自1996年1月1日起必须经过EMC认证，否则禁止在欧共体市场销售。世界各国产生较大反响，我国输往欧盟的产品也受到很大影响。早在一九三四年国际电工委员会就成立了无线电干扰特别委员会简称CISPR，专门研究无线电干扰问题，制定有关标准，旨在保护广播接收效果。当初只有少数国家参加该委员会，如比利时、法国、荷兰和英国等。经过多年的发展人们对电磁兼容的认识发生了深刻的变化，1989年欧洲共同体委员会颁发了89/336/EEC指令，明确规定，自1996年1月1日起，所有电子、电器产品须经过EMC性能的认证，否则将
7、禁止其在欧共体市埸销售。此举在世界范围内引起较大反响，EMC已成为影响国际贸易的一项重要指标。随着技术的发展CISPR工作范围也由当初保护广播接收业务扩展到涉及保护无线电接收的所有业务。国际电工委员会IEC有两个专们从事电磁兼容标准化工作的技术委员会：一个就是CISPR成立于1934年；另一个是电磁兼容委员会TC77，成立于1981年。CISPR最初关心的主要是广播接收频段的无线电骚扰问题，之后在EMC标准化工作方面进行了不懈的努力，CISPR共有七个分技术委员会其中A分会涉及无线电骚扰和抗扰度测量设备及测量方法；B分会涉及工业、科学、医疗射频设备的EMC；C分会涉及架空电力线路和高压设备的E
8、MC；D分会涉及车辆、机动船和火花点火发动机驱动装置的EMC；E分会涉及收音机和电视接收机及有关设备的EMC；F分会涉及家用电器、电动工具及荧光灯和照明装置的EMC；G分会涉及信息技术设备的EMC问题。CISPR已基本上将通常的工业和民用产品的EMC考虑在其标准中。CISPR还起草了通用射频骚扰限额值国际标准草案，这样，对那些新开发的以及暂时还不能与现有CISPR产品标准相对应的产品，可以用射频骚扰限额值来加以限制。几年前CISPR将其工作频率范围扩展为DC-400GHz，目前实际工作范围为9KHz18GHz，以前的CISPR标准主要涉及无线电干扰限额值及其测量方法，近年来在抗扰度方面加强了研
9、究，并已制定了一些标准。TC77最初主要关心低压电网系统的EMC间题（9KHz以下频段），后来将其工作范围扩大到整个EMC所涉及的频率范围及产品。目前CISPR已制定有CISPR22（1997）信息技术设备的无线电骚扰特性的测量方法及限值等14个标准；TC77也已制定了25个IEC标准，其中IEC61000-4系列标准是目前国际上比较完整和系统的抗扰度基础标准。1.2.2 国内EMC发展概况我国的EMC测试及标准化工作始于六十年代，当时国内的一些院所建立了相对简陋的试验室，开展无线电干扰（骚扰）测试研究，同时参考前苏联和欧美国家标准制定我们国家自已的EMC标准和技术条件，自从1986年成立了全
10、国无线电干扰标准化委员会后，我国才开始有组织有系统地对应CISPR/IEC开展国内EMC标准化工作。目前全国无线电干扰标准化委员会已成立了八个分技术委员会，其中七个分会与CISPR/A.B.CF.G分会相对应，S分会是根据我国国情而成立的，它主要涉及无线电系统与非无线电系统之间的电磁兼容问题。目前我国已制定了六十多项EMC国家标准，其中基础标准为GB4365-1995电磁兼容术语；GB/T6113-1995无线电干扰和抗扰度测量设备规范。 1.3 电磁兼容试验技术的简介1.3.1 EMC试验技术的发展EMC技术是在认识电磁干扰、研究电磁干扰和控制电磁干扰的过程中发展起来的。EMC试验技术是EM
11、C技术领域研究的重点课题。早期的EMC测试处于电磁干扰诊断阶段。当时的电子系统工程，一般是先进行设计、加工、总装调试，有些问题往往在系统联试中才能发现。检测手段通常使用电子仪器设备，如早期生产的示波器和频谱分析仪等。称这个阶段的EMC技术处在发现问题、解决问题的初级阶段。科学时间使人们认识到：要使一些电子、电气设备共存于一个有限空间，并能正常运行，实现各自的功能，必须事先对这些设备进行某种约定，即确定EMC指标和相应的检测方法。于是，人们在实践中花费大量精力研究、制定了各种EMC标准。这些标准规定了电磁干扰的极限值，也规定了测量方法。这时EMC技术已进入标准规范法阶段。此阶段配套的电子设备得到
12、了进一步发展。近些年来，一些技术发达国家已逐步向EMC技术发展的新阶段系统设计法阶段发展。系统设计法是指电子设备或系统在进行电设计以前，运用电磁理论分析和计算方法以及相关数据来预测系统内的电磁环境，在电性能和EMC同步设计中对EMC标准进行剪裁，根据预估的电磁环境下达设备、分系统EMC设计指标，使设备或系统实现最佳设计。美国波音飞机公司声称按EMC标准结果设计的系统有90%以上可以直接达到电磁兼容。美国国家标准局（NBS）承担EMC测试设备的计量及场强量值校准，对测试设备进行认证，并开展对噪声射频干扰的仲裁工作。美国国防部马里兰州的“EMC分析中心”负责向各军种提供所需的电磁环境数据和快速分析
13、。应该说EMC试验技术已实现了将测试数据用于指导新的设计的飞跃。随着测试技术的发展以及测试对象的细分，EMC测试也越来越有与产品功能测试融为一体的趋势。在产品的EMC测试过程中必须随时检测被测设备（EUT）的工作情况。作为未来发展中逐步完善的EMC测试系统应该包括EUT监测设备和具备对EUT进行功能性测试的设备。总之，EMC实验技术在不断发展。虚拟仪器技术使得测试系统引入人工智能。内装自检技术的应用实现了被测系统的自动检测和故障诊断。展望未来，随着测试技术像多媒体化、网络化的迈进，一种新的测试体系会逐步建立起来，到那时对电子产品的检验，将是全方位、完全自动化的。1.3.2 EMC试验在EMC学
14、科中的重要位置测试领域的专家把有关测试的行为作以下解释。测试（Test）是指加入一定激励信号后，用一定的仪器测量某一参数的变化或响应。测量（Measurement）可以理解为用一定的仪器和工具测定某一参数或指标。从某种意义上说测试更多的关心的是相对变化，而测量结果要给出定量的说法。工程上很难把测试、测量严格区分。在这里我们认为按照指定EMC测量标准，在规范的EMC实验室里，使用规范的测量设备，遵循标准的测量方法进行的EMC试署EMC测量范畴。测量结果给出EUT是否通过标准的结论。对于未通过的EUT,要给出超标的具体数据。当然也有人认为把结果以“通过/不通过”的形式输出的测试称为检测或检验。这里
15、就不再详细讨论。EMC试验技术除有标准的EMC测量以外，还有整个系统地EMC试验，它包括系统内的自兼容测试和系统的环境测试。系统级EMC测试虽然受系统级EMC标准制约，但这些标准都是原则性的。由于被测系统受复杂工作状态等多种因素影响，一般很难得到准确的量值关系，或者说测试目的不追求严格的定量关系，注重的是兼容与否的技术状态。还应指出，诸如滤波器的安全性能，电缆间的耦合，天线间的隔离度，发射机和接收机频谱仪分析等，它们与EMC性能直接相关，其测试方法与标准EMC测量方法有着密切的关系，目前还未形成相应的测量标准。由于受经费和技术条件的制约，一般很难建造昂贵的实验室和引进成套的测试设备。到规范的实
16、验室测量，费用高，加之有时时间条件不允许。从另一个角度看，产品开发或产品设计人员在整个研制流程中，也需要通过方便、灵活的方式，选择多种辅助测试手段检验EMC性能设计是否合理。任何一个电子产品，小至一个部件，大至一个复杂系统，再说大一点是多个复杂系统联合运行的系统工程，要它们在整个寿命期内都能正常工作、达到设计指标、完成既定使命，只考虑电性能设计是不行的，必须要研究EMC设计，只有这样才能确保在预定的电磁环境下正常工作。既不对相邻设备和环境构成干扰，也不会因受相邻设备干扰或环境影响而降低性能指标，这是电磁兼容学科研究的宗旨。任何一个性能指标优良的产品主要靠设计，这是千真万确的真理。但是一个产品是
17、否合格，性能是否优良靠什么证明呢？无疑是试验，试验是检验产品好坏的唯一手段，这是最科学的方法。科学试验不单单承担对产品性能最终检验的任务，在产品研制过程中，各个阶段都需要有试验手段来试验每一个设计思想、每一项设计措施是否正确。这个过程有时是长期的，还可能有反复。试验是永远伴随着产品的研制过程，直到最终通过。EMC试验有不同于一般的电性能试验的特点。这要从设计说起，EMC设计远没有电性能设计那样成熟，这不仅是由于它是新的学科，更多的是由于它自身的复杂性。因为电磁干扰有时是随机的、多变的，电磁干扰的时域波形不太规则，电磁干扰的频谱比较复杂。电路分析中的许多分布参数不容忽视。电磁干扰是与结构、工艺、
18、布局等众多因素相关的电磁现象，靠数学仿真、理论计算进行设计有一定困难。电磁干扰频率可以从几赫兹到几十吉赫兹，幅度可能是从几微伏到几伏、几十伏，甚至上百伏。与其相配套的EMC测试设备要求具有稳定性好、灵敏度高、频谱宽、财力研究各种干扰（人为的、自然的）性质，将它们仿真出来，并制造出模拟干扰波形的仪器设备，以提供测试使用，如突发脉冲串、浪涌、快速瞬态、静电放电波形等。面对大型电子系统，即使有了好的测试设备，也不是一次测试结果就能说明问题，有时要靠多次测试或多种状态的测试。至今在EMC领域对大多数情况仍认为主要靠测试，并运用统计概率借用大量试验数据作为分析判断的依据。综上所述，EMC测试技术在EMC
19、领域有着特殊重要的地位，发挥着其他手段无法替代的重要作用。1.3.3 EMC测量标准EMC学科研究的问题很广泛，有干扰源特性研究，敏感设备抗干扰性能研究，电磁干扰传播特性研究，系统内、系统间EMC特性研究和EMC测试研究，而EMC测量研究占有极其重要的位置。在EMC领域的所有标准（含国际、各国）中，有关EMC测量的标准又占了相当大的比重。显而易见，EMC测量应以测量标准为主线。由于EMC测量结果可能决定一种产品是否可以推向市场，它起着类似执照的作用，人们称之具有法律效力。可见，确保测量结果的公正性是非常重要的。EMC测量标准正是根据这种需要制定的。EMC测量标准是进行EMC测量的技术依据。认真
20、学习这些标准文件，了解它的物理意义，严格按照标准规定的办法操作，才能够保证测量结果的正确性。这就是要求人们必须解决测量过程中许多人为因素影响的技术问题。电子产品种类繁多，这些产品可以按用途分，如凡按工业、科学、医疗、家用或类似用途的要求设计，并用于产生或局部使用无线电频率能量的设备或装置统称工科医类。凡用于接收来自外部源的数据，对接收到的数据进行某些处理，并提供数据输出的设备均称为信息技术类设备，凡用于军事目的的设备称为用于产品等，为叙述方便统称为EUT。EMC测量标准多种多样。首先分为军用标准、民用标准。民用标准又可细分为许多种类，有关于电磁干扰测量的基础标准，也有一些关于系列标准化试验方法
21、与要求的通用标准，有些标准规定某类产品的特殊EMC要求（包括详细的测量程序）等，称作产品类标准。关于测量标准的详细介绍，请参阅电磁兼容标准。如何使用这些EMC测量标准是我们关心的内容。根据多年工作中接触到的问题，学者们总结出正确使用标准应注意以下几点：（1）EMC测量标准很多。实验室现有测试设备的测试能力也很强。目前按军标配备的实验室，也能完成某些民用产品的某些EMC指标测量。同样按民标配备的实验室也能执行某些军标的测试。作为测试技术人员要弄清EUT属于哪类产品，它应执行哪个标准。测试前应该了解该测量标准的技术内涵。产品设计师也应该了解自己开发的产品应该按着哪个标准进行检测。例如，一台肾结石粉
22、碎机要进行EMC检测，应按“GB4824-1996”工业、科学和医疗（ISM）射频设备电磁骚扰特性的测量方法和限值进行测量。新研制的电动玩具准备推向市场，必须按照“GB4343-1995”家用或类似用途电动、电热器具、电动工具及类似电器无线电干扰特性测量方法和允许值进行测量。一台雷达发射机在装车之前，必须严格按照GJB152A-1997军用设备、分系统电磁发射和电磁敏感度测量进行测量等等。（2）每个EMC标准包括许多测试项目。具体EUT应该执行EMC测量标准的哪些测试项目，它的物理意义是什么，是测试前应该弄清楚的。以雷达发射机为例，依据GJB151A-1997的提示或依据雷达技术指标，一般要进
23、行以下项目的测试，如CE102 10kHZ-10MHZ电源线传导发射测量、CS101 25HZ-50kHZ电源线传导敏感度测量，RE102 10kHZ-18GHZ壳体和所有电缆的辐射发射测量，其他项目依专业技术条件和具体情况而定。以RE102为例，说明其物理意义。它是指EUT在终端接匹配负载的情况下，设备机箱和各种连线上的射频泄漏。具体分析如下：假设雷达发射机的设计满足基本功能要求。实际测试结果发现，在很宽的频带范围内产生了一些不希望的发射，包括带外发射（在发射机频带附近，由于调制引起的频谱展宽）、谐波发射（指发射机载波频率整数倍的频率上的发射）、分谐波发射（由倍频原理设计的发射机上常常出现成
24、整数倍小于载波频率的频率上的发射）、寄生发射（由于发射机振荡或放大级内存在寄生耦合，使发射机产生自激导致的发射）、组合发射（由载波频率或谐波频率在非线性组件上产生的附加发射）、互调发射（由载波频率或谐波频率与外界电磁场作用，在高频电路非线性组件上产生的发射）及各种噪声发射等。依EMC观点看问题，所有这些不希望有的发射的总和不能超过一定量，在EMC标准中用极限值表示，也称限制线，即在一个指定频率范围内的电平分布。（3）EMC测量标准规定了测量方法，实际工作中要严格按照规定操作。1.3.4 EMC试验结果的评价衡量电子、电气产品的好坏，首先是看功能性指标，也称电性能指标，这是基本指标，如放大器的增
25、益、接收机灵敏度等。随着电子技术的迅猛发展，电子、电器产品的性能不断发生变化，产品的功率要求增加，工作频率向更高频段发展，数传速度在增加，接收机灵敏度在提高等。为改善大型电子系统工程的性能价格比，为环境保护，对组成电子系统的产品的非功能性指标（这里主要指电磁兼容性）要求显得越来越重要。非功能性指标通过测试来检验。测试数据给出许多信息，我们要学会依据标准判断EUT是否通过指定的EMC标准。要学会判断两台同样通过标准的产品哪个EMC裕量更大。学会两台同样未通过标准的产品反映的问题轻重是否一样，问题的本质是否有差异。EMC测试结果能够给出EUT是否通过某EMC标准，对于那些没有达标的EUT，给出了具
26、体的超标频点及超标量值。通过研究分析EMC测试结果有助于查明EMC受到破坏的原因，查明不希望有的电磁发射对各种敏感器作用的途径。评价敏感器在各种工作状态下受影响的程度，评价研制过程中所采用的组织措施、技术措施的有效性。现举例说明如下：（1）对于具有发射性能的产品（包括各种发射机和接收机的本振发射），必须检验它的多余发射（有用信号之外的发射），即由产品本身产生的、于信息传输有害的电磁噪声和无用信号。在国家标准GB/T-4365中称为电磁骚扰，在军标GJB-72中称为电磁干扰。产品不产生任何电磁骚扰是不现实的，科学的方法是对骚扰进行约束，这就是EMC标准中规定的极限值。极限值用限制线将规定的或允许
27、的电磁骚扰在频域中表述。严格地讲，骚扰发射极限值是指对应于规定标准测量方法的最大电磁骚扰允许 电平。如果用规定方法测得产品所有规定频率上电磁发射骚扰电平低于限制线，则称此产品通过电磁兼容的某个项目。不同频率点上产品的发射电平低于发射限值不一样，它们是频率的函数，称此差值为电磁干扰发射裕量。如果测得某些频率点上的发射电平高于限制线，则称此产品未通过EMC标准某些项目。这种发射可能是单个或多个频点上的杂散发射，也可能有调制过程引起的带外发射。具体情况具体分析，并且必须对症下药，实施EMC加固。根据超标的频谱进行分析，对EUT的工作机理有所了解，就能判断这种多余的发射来自何处。（2）对于具有敏感电路
28、的产品必须检测它的抗电磁干扰的能力，即产品面临电磁骚扰不降低运行性能的能力。在国家标准GB/T-4365中用抗扰度来描述。在国军标中用敏感度来描述，即设备、分系统或系统暴露在电磁辐射下所呈现的不希望有的相应程度。敏感度越高，抗扰能力越低。电磁骚扰的种类很多，从波兴分有瞬、脉冲、尖峰、冲激脉冲、喀呖声等，总之，不同骚扰要用相应的模拟干扰原来生成，通过标准规定的方法施加给EUT。这些电磁骚扰的量值可用骚扰电压、骚扰场强、骚扰功率来量度。实验中量值的掌握是至关重要的。EMC测试报告中注明敏感度限值或抗干扰限值。它是指对产品抗干扰能力的基本要求，在标准或专业技术条件中可以查询到。如按GJB151A标准
29、的辐射敏感度RS103，其限值为20V/m.综上所述，EMC测试可以给出EUT是否通过标准规定的结论，可以定量地给出哪个频率点上有超标的干扰存在，干扰性质、超标多少；同时也可以给出EUT在按标准施加敏感度限值的干扰时，EUT工作是否正常，还能给出EUT敏感度阈值与敏感度限值的差值。2 试验设备及编程环境的基础知识2.1试验测量设备2.1.1测试接收机测试接收机与用于一般通信用的接收机有相当大的不同。通信接收机是用于再现一个信号，在接收这种信号时，灵敏度和速度起着重要的作用。与此相反，测试接收机是用来测试射频功率的幅度和频度，它可能是干扰源，也可能是信号的载波。因此，对这种仪器的测量准确度提出了
30、很高的要求。由于在干扰测量中经常出现具有不同带宽特性的信号，所以对测试接收机的互调特性也有严格的要求。通常也有用频谱分析仪来测量电磁干扰（EMI）的，由于普通频谱仪没有预选滤波器且灵敏度低，因而测量的数值是不准确的，特别是对脉冲干扰的测量。无预选功能的频谱分析仪对宽带干扰信号的加权校正测量很繁琐，且其输入不能提供测量宽带干扰信号所需的动态范围。为解决此问题，可对频谱分析仪进行改进，使它们满足上述要求。通过增加一些模块，使原来的频谱仪类似一台接收机，但通过按一个键即可简单地变回频谱分析仪。这类仪器R&S公司和Agilent公司均有生产，名称为接收机，但实质上是频谱仪改造而来的。频谱分析仪改造的接
31、收机与传统的EMI接收机相比明显具有扫频测量速度快、覆盖同样频段的仪器体积小、价格相对便宜等优点，对所关注的频段扫描测量后，可直接给出频谱分布图形。因而，越来越多的实验室选用频谱分析仪式接收机作为EMI测量用仪器。1.测量接收机的组成测量接收机的组成框图见图1-1：图1 测量接收机组成框图（1） 输入衰减器可将外部进来的过大的信号或干扰电平衰减，调节衰减量大小，保证输入电平在测量接收机可测范围之内，同时也可以避免过电压或过电流造成测量接收机的损坏。（2）校准信号发生器测量接收机本身提供的内部校准信号发生器，可随时对接收机的增益进行自校，以保证测量值的准确。普通接收机不具有校准信号发生器。（3）
32、高频放大器利用选频放大原理，仅选择所需的测量信号进入下级电路，而外来的各种杂散信号（包括镜像频率信号、中频信号、交调谐波信号等）均排除在外。（4）混频器将来自高频放大器的高频信号和来自本地振荡器的信号合成产生一个差频信号输入的中频放大器，由于差频信号的频率远低于高频信号频率，使中频放大级增益得以提高。（5）本地振荡器提供一个频率稳定的高频震荡信号。（6）中频放大器由于中频放大器的调谐电路可提供严格的频带宽度，又能获得较高的增益，因此可保证接收机的总选择性和整机灵敏度。（7）检波器测量接收机的检波方式与普通接收机有很大差异。测量接收机除可以接受正弦波信号外，更常用于接受脉冲干扰信号，因此测量接收
33、机除具有平均值检波功能外还增加了峰值检波和准峰值检波功能。（8）输出指示早期测量接收机采用表头指示电磁干扰电平，并用扬声器播放干扰信号的声响。近几年已广泛采用液晶数字显示代替表头指示，且具备程控借口，使测量数据可存储在计算机中进行处理或打印出来查阅。2.测量接收机的工作原理接收机测量信号时，先将仪器调谐于某个测量频率fi，该频率经高频衰减器和高频放大器后进入混频器，与本地振荡器的频率fl混频，产生很多混频信号。经过中频滤波器后仅得到中频f0=fl-fi。中频信号经中频衰减器、中频放大器后由包络检波器进行包络检波，滤去中频，得到低频信号A(t)。A(t)再进一步进行加权检波，根据需要选择检波器，
34、得到A(t)的峰值、有效值、平均值或准峰值。这些值经低频放大后可推动电表指示或在数码管屏幕显示出来。测量接收机测量的是输出到其端口的信号电压，为测场强或干扰电流须借助一个换能器，在其转换系数的帮助下，将测到的端口电压变换成场强、电流或功率。换能器依测量对象的不同可以是天线、电流探头、功率吸收钳或电源阻抗稳定网络等。3.测量接收机使用中应注意的问题（1）防止输入端过载输入到测量接收机端口的电压过大时，轻者引起系统线性的改变，使测量值失真，重者会损坏仪器，烧毁混频器或衰减器。因此测量前需要小心判别所测信号的幅度大小，没有把握时，接上外衰减器，以保护接收机的输入端。另外，一般的测量接收机是不能测量直
35、流电压的，使用时一定先确认有无直流电压存在，必要时串接隔直电容。（2）选择合适的检波方式依据不同的EMC测量标准，选择平均值、有效值、准峰值或峰值检波器对信号进行分析。实际干扰信号基本形式可分为三类：连续波、脉冲波和随机噪声。连续波干扰如载波、本振、电源谐波等，属于窄带干扰，在无调制的情况下，用峰值、有效值和平均值检波器均可检测出来，且测量的幅度相同。对于脉冲干扰信号，峰值检波可以很好的反映脉冲的最大值，但反映不出脉冲重复频率的变化。这时，采用准峰值检波器最为合适，其加权系数随脉冲信号重复频率的变化而改变，重复频率低的脉冲信号引起的干扰小，因而加权系数小，反之加权系数大，表示脉冲信号的重复频率
36、高。而用平均值、有效值检波器测量脉冲信号，读数也与脉冲的重复频率有关。随机干扰的来源有热噪声、雷达目标反射以及自然环境噪声等，这里主要分析平稳随机过程干扰信号的测量，通常采用有效值和平均值检波器测量。利用这些检波器的特性，通过比较信号在不同检波器上的响应，就可以判别所测未知信号的类型，确定干扰信号的性质。如用峰值检波器测量某一干扰信号，当换成平均值检波或有效值检波时幅度不变，则信号是窄带的；而幅度发生变化，则信号可能是宽带信号（即频谱超过接收机分辨带宽的信号，如脉冲信号）（3）测试前的校准测量接收机或频谱仪都带有校准信号发生器，目的是通过比对的方法确定被测信号强度。测量接收机的校准信号是一种具
37、有特殊形状的窄脉冲，以保证在接收机工作频段内有均匀的频谱密度。测量中每读一个频谱的幅度之前，都必须先校准，否则测量值误差较大。频谱分析仪的校准信号是正弦信号，其频谱常可见各次谐波，测量前校准一次即可，通常频谱分析仪启动自动校准时校准的内容比较多，如带宽、参考电平、衰减幅度、频率等，约需5-10分钟。做测量接收机用时，有些频谱分析仪也配有脉冲校准源。（4）关于预选器无论是高电平的窄带信号还是具有一定频谱强度的宽带信号，都有可能导致测量接收机输入端的混频器过载，产生错误的测量结果。对于脉冲类的宽带信号，在混频器前进行滤波（也称为预选），可避免发生过载现象。不经预选时，宽带信号的所有频谱分量都同时出
38、现在混频器上，若宽带信号的时域峰值幅度超过混频器的过载电平，便会发生过载情况。由于进行了跟踪滤波，故输入信号频谱只有一部分进入预选器的通带内，到达混频器的输入端，输入信号的频谱强度不会因滤波而改变。这种靠滤波而不是靠衰减来实现的幅度减小，改变了宽带信号测量的动态范围，同时又能维持接收机测量低电平信号的能力。若窄带信号（如连续波信号）处在预选滤波器的通带内，则预选的过程不会改变测量窄带信号的动态范围。2.1.2电源阻抗稳定网络电源阻抗稳定网络（也称人工电源网络）在射频范围内向被测设备提供一个稳定的阻抗，并将被测设备与电网上的高频干扰隔离开，然后将干扰电压耦合到接收机上。电源阻抗稳定网络对每根电源
39、线提供三个端口，分别为供电电源输入端、到被测设备的电源输出端和连接测量设备的干扰输出端。电源阻抗稳定网络的阻抗是指干扰信号输出端接50W负载阻抗时，在设备端测得的相对于参考地的阻抗的模。当干扰输出端没有与测量接收机相连时，该输出端应接50W负载阻抗。除阻抗参数外，电容修正系数也是其重要参数，用于将接收机测量的端口电压，转换成被测电源线上的干扰电压。2.1.3大功率定向耦合器定向耦合器是功率测量的常用部件，它是一种无耗的三端/四端网络，有一个耦合端的称单定向耦合器，有两个则称双定向耦合器。当输入端接功率源，输出端接负载后，两个耦合端分别接功率计或频谱仪，由靠近输入端的耦合端3测量前向功率，由靠近
40、负载端的耦合端4测量反向功率。小功率定向耦合器的输入、输出端是互易的。示意图如图2所示。图2 定向耦合器示意图2.2编程环境的相关知识简介2.2.1虚拟仪器技术介绍虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。灵活高效的软件能帮助您创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。这也正是NI近30年来始终引领测试测量行业发展趋势的原因所在。只有同时拥有高效的软件、模块化I/O硬件和用于集成的软硬件平台这三大组成部分，才能充分发挥虚拟仪器技术性能高、扩展性强、开发时间少，以及出色的集
41、成这四大优势。虚拟仪器技术的三大组成部分：1.高效的软件软件是虚拟仪器技术中最重要的部份。使用正确的软件工具并通过设计或调用特定的程序模块，工程师和科学家们可以高效地创建自己的应用以及友好的人机交互界面。NI公司提供的行业标准图形化编程软件LabVIEW，不仅能轻松方便地完成与各种软硬件的连接，更能提供强大的后续数据处理能力，设置数据处理、转换、存储的方式，并将结果显示给用户。此外，NI 提供了更多交互式的测量工具和更高层的系统管理软件工具，例如连接设计与测试的交互式软件SignalExpress、用于传统C语言的LabWindows/CVI、针对微软Visual Studio的Measure
42、ment Studio等等，均可满足客户对高性能应用的需求。有了功能强大的软件，您就可以在仪器中创建智能性和决策功能，从而发挥虚拟仪器技术在测试应用中的强大优势。2模块化的I/O硬件面对如今日益复杂的测试测量应用，NI提供了全方位的软硬件的解决方案。无论您是使用PCI, PXI, PCMCIA, USB或者是1394总线，NI都能提供相应的模块化的硬件产品，产品种类从数据采集、信号条理、声音和振动测量、视觉、运动、仪器控制、分布式I/O到CAN接口等工业通讯，应有尽有。NI高性能的硬件产品结合灵活的开发软件，可以为负责测试和设计工作的工程师们创建完全自定义的测量系统，满足各种独特的应用要求。目
43、前，NI已经达到了每2个工作日推出一款硬件产品的速度，大大拓宽了用户的选择面：例如NI新近推出的新一代数据采集设备先期推出的20款M系列DAQ卡，就为数据采集领域设定了全新的标准。3用于集成的软硬件平台NI首先提出的专为测试任务设计的PXI硬件平台，已经成为当今测试、测量和自动化应用的标准平台，它的开放式构架、灵活性和PC技术的成本优势为测量和自动化行业带来了一场翻天覆地的改革。由NI发起的PXI系统联盟现已吸引了68家厂商，联盟属下的产品数量也已激增至近千种。PXI作为一种专为工业数据采集与自动化应用度身定制的模块化仪器平台，内建有高端的定时和触发总线，再配以各类模块化的I/O硬件和相应的测
44、试测量开发软件 ，您就可以建立完全自定义的测试测量解决方案。无论是面对简单的数据采集应用，还是高端的混合信号同步采集，借助PXI高性能的硬件平台，您都能应付自如。这就是虚拟仪器技术带给您的无可比拟的优势。虚拟仪器技术的四大优势：1.性能高虚拟仪器技术是在PC技术的基础上发展起来的，所以完全“继承”了以现成即用的PC技术为主导的最新商业技术的优点，包括功能超卓的处理器和文件I/O，使您在数据高速导入磁盘的同时就能实时地进行复杂的分析。此外，不断发展的因特网和越来越快的计算机网络使得虚拟仪器技术展现其更强大的优势。2.扩展性强NI的软硬件工具使得工程师和科学家们不再圈囿于当前的技术中。得益于NI软
45、件的灵活性，只需更新您的计算机或测量硬件，就能以最少的硬件投资和极少的、甚至无需软件上的升级即可改进您的整个系统。在利用最新科技的时候，您可以把它们集成到现有的测量设备，最终以较少的成本加速产品上市的时间。3.开发时间少在驱动和应用两个层面上，NI高效的软件构架能与计算机、仪器仪表和通讯方面的最新技术结合在一起。NI设计这一软件构架的初衷就是为了方便用户的操作，同时还提供了灵活性和强大的功能，使您轻松地配置、创建、发布、维护和修改高性能、低成本的测量和控制解决方案。4.无缝集成虚拟仪器技术从本质上说是一个集成的软硬件概念。随着产品在功能上不断地趋于复杂，工程师们通常需要集成多个测量设备来满足完
46、整的测试需求，而连接和集成这些不同设备总是要耗费大量的时间。NI的虚拟仪器软件平台为所有的I/O设备提供了标准的接口，帮助用户轻松地将多个测量设备集成到单个系统，减少了任务的复杂性。2.2.2Labview简介LabVIEW是NI推出的虚拟仪器开发平台软件，它们能够以其直观简便的编程方式、众多的源码级的设备驱动程序、多种多样的分析和表达功能支持，为用户快捷地构筑自己在实际生产中所需要的仪器系统创造了基础条件。 LabVIEW采用图形化编程语言-G语言，产生的程序是框图的形式，易学易用，特别适合硬件工程师、实验室技术人员、生产线工艺技术人员的学习和使用，可在很短的时间内掌握并应用到实践中去。特别
47、是对于熟悉仪器结构和硬件电路的硬件工程师、现场工程技术人员及测试技术人员来说，编程就像设计电路图一样；因此，硬件工程师、现场工程技术人员及测试技术人员们学习LabVIEW驾轻就熟，在很短的时间内就能够学会并应用LabVIEW。也不必去记忆那眼花缭乱的文本式程序代码。 LabVIEW这么容易学习和使用，是不是LabVIEW的功能十分有限呢？不。像C或C+等其它计算机高级语言一样，LabVIEW也是一种通用编程系统，具有各种各样、功能强大的函数库，包括数据采集、GPIB、串行仪器控制、数据分析、数据显示及数据存储，甚至还有目前十分热门的网络功能。LabVIEW也有完善的仿真、调试工具，如设置断点、
48、单步等。LabVIEW的动态连续跟踪方式，可以连续、动态地观察程序中的数据及其变化情况，比其它语言的开发环境更方便、更有效。而且LabVIEW与其它计算机语言相比，有一个特别重要的不同点：其它计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码行，而LabVIEW采用图形化编程语言-G语言。 LabVIEW程序又称为虚拟仪器，它的表现形式和功能类似于实际的仪器；但LabVIEW程序很容易改变设置和功能。因此，LabVIEW特别适用于实验室、多品种小批量的生产线等需要经常改变仪器和设备的参数和功能的场合，及对信号进行分析研究、传输等场合。 总之，由于LabVIEW能够为用户提供简明、直观、易用的图形编程方式，能够将繁琐复杂的语言编程简化成为以菜单提示方式选择功能，并且用线条将各种功能连接起来，十分省时简便，深受用户青睐。与传统的编程语言比较，LabVIEW图形编程方式能够节省85以上的程序开发时间，其运行速度却几乎不受影响，体现出了极高的效率。使用虚拟仪器产品，用户可以根据实际生产需要重新构筑新的仪器系统。例如，用户可以将原有的带有RS232接口的仪器、VXI总线仪器以及GPIB仪器通过计算机，联接在一起，组成各种各样新的仪器系统，由计算机进行统一管理和操作。 可以预见，由于LabVIEW这些其他语言无法比拟的优势，已经成为该领域的一朵奇葩！最终将引发传统的仪器产业一场新的革命。3 C
