专利名称：一种基于单片机的空间立体电磁干扰仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电磁干扰仪，具体地说是一种基于单片机的空间立体电磁干 扰仪。
背景技术：
科学技术的发展，不仅促进了产品的性能要求越来越高，同时也带来了电磁环境 的不断恶化，在这种情况下，对电子系统进行环境电磁干扰测试有助于提高产品的工作稳 定性，也会为同类系统的开发积累十分宝贵的经验。在无线电波中，50至150MHz的调频波对一般的微控制电路形成的干扰较大，若在 产品样品期间对其进行模拟，就可测出电子产品抗干扰能力，通过对电路的改进等，进一步 优化产品性能，寻找成本与实际性能的平衡点。
发明内容本实用新型的目的是提供一种基于单片机的空间立体电磁干扰仪，该电磁干扰仪 实现了封闭空间内的电磁波传导，使得外部的、未知的电磁波与测试环境没有任何关联。本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的一种基于单片机的空间立体电磁干扰仪，其特征在于该电磁干扰仪包括电磁波 产生电路、电磁波接收电路、电磁收集箱、控制模块和电源，所述电磁波产生电路包括依次 连接的信号源部分、高频小信号的放大部分、高频信号驱动功放部分和定向发射天线；所述 电磁波接收电路包括接收天线、高频小信号的放大及滤波部分、信号的幅度检波部分和信 号的频率采集部分，高频小信号的放大及滤波部分的一端与接收天线连接，另一端分别通 过信号的幅度检波部分和信号的频率采集部分与控制模块连接；定向发射天线和接收天线 均位于电磁收集箱内；控制模块与信号源部分连接。本实用新型中，控制模块采用MSP430系列单片机F4793芯片作为控制单元，给DDS AD9852发送控制字、对电磁波幅度进行A/D采集和频率采集及电源监视。在控制模块上设 有人机交互界面。本实用新型采用MSP430系列单片机F4793芯片作为控制单元，主要给DDSAD9852 发送控制字、对电磁波幅度进行A/D采集和频率采集、对人机交互界面及系统电源监视。1、带宽频率上限受到AD9852限制，理论上可以达到200MHz，考虑到线路干扰和 衰减，采用阻带滤波器，带宽限制为5(Γ80ΜΗζ (这样可以用普通的调频收音机进行简单的 发送测试)。2、频率一致性取50，60，70及80MHz四个点，50欧天线负载，输出增益为_3 -2DB 区间，接收灵敏度大于-7DB，采用高灵敏度收音机接收模块采集信号，信号质量很好。3、信号完整性这里指的是发射信号与接收信号的匹配度，由于AD9852可以实现 频率调制，故加入调频信息后的信号保真度直接反映被测设备的电磁波吸收及干扰程度。4、制作工艺整机带宽达到了高频(IiTlOOM)范围，在元件选择和电路设计上考虑因素较多。比如，信号的振铃处理，信号线的阻抗匹配计算，系统的布置(是一体化还是 拆分为子母板)，操作流程及界面的设计等。5、调试由于最终采取子母板组合模式，各部件调试互不影响，调试主要包括硬件 调试、程序调试及性能校调。本实用新型给电子、通信产品开发企业提供一个仿真的电磁干扰环境。实现了封 闭空间内的电磁波传导，使得外部的、未知的电磁波与测试环境没有任何关联。本实用新型 性能高、成本低、高精度、使用灵活方便、安装调试简捷。
图1为本实用新型的电路结构框图。
具体实施方式
一种本实用新型所述的基于单片机的空间立体电磁干扰仪，见图1，该电磁干扰仪 包括电磁波产生电路1、电磁波接收电路2、电磁收集箱3、控制模块4和电源5，电磁波产生 电路1包括依次连接的信号源部分11、高频小信号的放大部分12、高频信号驱动功放部分 13和定向发射天线14 ；电磁波接收电路2包括接收天线21、高频小信号的放大及滤波部分 22、信号的幅度检波部分23和信号的频率采集部分24，高频小信号的放大及滤波部分22的 一端与接收天线21连接，另一端分别通过信号的幅度检波部分23和信号的频率采集部分 24与控制模块4连接；定向发射天线14和接收天线21均位于电磁收集箱3内；控制模块 4与信号源部分11连接。整个电路由电源5供电。电磁波发生装置产生幅度、频率可调的波形，经过定向天线发射；电磁波接收装置 经过定向接收天线，电磁波被耦合，经过处理送给各模块。(1)电磁波产生电路①信号源直接数字频率合成(DDS)是一种新的频率合成技术，它将先进的数字处理理论与 方法引入频率合成领域，全数字化结构便于实现程控。采用全数字的频率合成器，频率切换 速度快，便于控制，而且易于实现，也能产生线性度高的线性调频信号，实现线性调频信号 的输出。通过AD9852芯片实现的可调频率达(Γ300ΜΗζ。DDS技术具有广泛的应用，它可实现多点、高相噪的点频和频率步进输出，可用来 实现MFSK、QPSK等通信方式，在扩频通信中能实现跳频模式。目前，QIALC0MM公司的DDS芯片系列有Q2220、Q2230等，内部没有集成D/A ； ANALOG公司的DDS芯片有AD9850、AD9851、AD982等，内部集成了高度D/A，应用更方便。由于本实用新型要求产生的信号形式有单频连续波、单频脉冲波、线性调频连续 波、线性调频脉冲等波形，以AD9850为基本DDS的结构，不支持线性调频波形的输出，而 AD985能输出高信噪比的点频信号，支持线性调频波形的输出和多种工作模式，支持并行和 串行接口操作，数据寄存器和控制寄存器统一编址，控制方便。因此，本项目采用AD9852。②高频小信号的放大由于高频功放对信号的输入有功率下限要求，故在小信号放大阶段，必须达到一 定的输出功率，这里取30mW。芯片选择TI的THS3112及THS4021电流反馈型高频运放。[0026]③高频信号驱动功放采用1. 8至175MHz带宽MC7210，该模块对输入功率要求较低，为7mW，且频率增益 曲线较为平坦，在30MHz时增益为25dB，假设输出功率为1W，通过Gp = IOlog (Po/Pi)的换 算，得输入功率仅为3. lmW。对较专业的高频模块来说，MC7210性价比较高。④定向发射天线对于5(Γ150Μ的发射系统来说，若采用长直导线，则天线将变的很长，故参考一般 收音机的天线设计，将3米长的油浸导线缠绕在低感磁棒上，依次做三根，将同名端导线串 接起来，这样三组构成了一个磁棒天线阵列，定向发射的指向性较好。(2)电磁波接收电路 定向接收天线制作参考定向发射天线。①高频小信号的放大及滤波天线采集到的信号十分微弱且夹杂噪音(被测件产生)，故要对其进行放大和滤 波处理，由于要驱动两路(一路幅度采样，一路频率采样)输出，故应加入一级电压跟随器。②信号的幅度检波这部分主要对电磁波的峰峰值采样，该值对应于定向接收天线采样到电磁波的最 大值与最小值，由于处于调频范围，故采用“加强型德生PL-600”收音机的检波电路的后级 处理模块，使得输出达到士2V，足够送给A/D采样模块。③信号的频率采集频率采集使用CPLD测频方法使输入的信号作为时钟信号，经过内部1/Κ(Κ可 调)的分频，出来的周期已经十分缓慢，这时再用单片机对其测周期，得出的值将十分接近 精确。由于CPLD的时钟一般为方波，故这里要将经过高频小信号的放大及滤波后信号进行 施密特变换，然后再送给CPLD。采用幅度与频率分开测量的好处就是节约了整体成本，若采用DSP加高速A/D采 集的方案，成本将翻好几翻，且调试难度增大。(3)电磁收集箱电磁收集箱主要对电磁波进行空间屏蔽，使得外部与内部的电磁波隔离。电磁波 由发射天线经过被测件传递至接收天线完成电磁波的传递回路。(4)控制模块这里采用MSP430系列单片机F4793芯片作为控制单元，主要给DDS AD9852发送 控制字、对电磁波幅度进行A/D采集和频率采集，对人机交互界面及系统电源监视。(5)电源单片机4793通过A/D采集监视系统各电源。本实用新型给电子、通信产品开发企业提供一个仿真的电磁干扰环境。实现了封 闭空间内的电磁波传导，使得外部的、未知的电磁波与测试环境没有任何关联。
权利要求一种基于单片机的空间立体电磁干扰仪，其特征在于该电磁干扰仪包括电磁波产生电路(1)、电磁波接收电路(2)、电磁收集箱(3)、控制模块(4)和电源(5)，所述电磁波产生电路(1)包括依次连接的信号源部分(11)、高频小信号的放大部分(12)、高频信号驱动功放部分(13)和定向发射天线(14)；所述电磁波接收电路(2)包括接收天线(21)、高频小信号的放大及滤波部分(22)、信号的幅度检波部分(23)和信号的频率采集部分(24)，高频小信号的放大及滤波部分(22)的一端与接收天线(21)连接，另一端分别通过信号的幅度检波部分(23)和信号的频率采集部分(24)与控制模块(4)连接；定向发射天线(14)和接收天线(21)均位于电磁收集箱(3)内；控制模块(4)与信号源部分(11)连接。
2.根据权利要求书1所述的基于单片机的空间立体电磁干扰仪，其特征在于控制模 块(4)采用MSP430系列单片机F4793芯片作为控制单元，给DDS AD9852发送控制字、对电 磁波幅度进行A/D采集和频率采集及电源监视。
3.根据权利要求书1所述的基于单片机的空间立体电磁干扰仪，其特征在于在控制 模块(4)上设有人机交互界面(41)。
专利摘要本实用新型公开一种基于单片机的空间立体电磁干扰仪，其特征在于该电磁干扰仪包括电磁波产生电路、电磁波接收电路、电磁收集箱、控制模块和电源，所述电磁波产生电路包括依次连接的信号源部分、高频小信号的放大部分、高频信号驱动功放部分和定向发射天线；所述电磁波接收电路包括接收天线、高频小信号的放大及滤波部分、信号的幅度检波部分和信号的频率采集部分，高频小信号的放大及滤波部分的一端与接收天线连接，另一端分别通过信号的幅度检波部分和信号的频率采集部分与控制模块连接；定向发射天线和接收天线均位于电磁收集箱内；控制模块与信号源部分连接。本实用新型高性能、低成本、高精度、使用灵活方便、安装调试简捷。
文档编号G01R31/00GK201666927SQ20102015191
公开日2010年12月8日 申请日期2010年4月6日 优先权日2010年4月6日
发明者马虹 申请人:南京工业职业技术学院