一种新型现场等效暗室测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电磁场与微波技术领域，尤其设及在现场环境中进行电磁福射发射测 试的方法。
【背景技术】
[0002] 针对大型电子设备，通常采用现场测试方式查找电磁干扰问题。但是现场的广播、 电视、手机W及其它潜在福射源会严重干扰测试精度。通常，其发出信号的电平常超出标准 限值30~40地，运种环境干扰电平淹没受试设备巧quipment化derTset，抓T)发射信号 的情况，会导致测试时间长、测试误差大、将环境干扰误认为是EUT信号等不良后果，无法 准确测量出EUT的电磁福射，造成诊断错误。利用暗室或屏蔽室测量可消除运些影响，但一 些装备过于庞大，不能将其置于暗室或运输到标准开阔场进行测试，只能进行现场测试。因 此，需要有效的现场测试和处理方法，即使EUT工作在有极大环境干扰的情况下，也能将环 境中的干扰滤除，在现场实现对抓T电磁福射的精确测量。
[0003] 环境干扰抑制方法之一是利用分时测量。分时测量方法具体为：首先，在tl时刻 关闭抓T，使用EMI接收机或频谱仪测量得到环境干扰信号的功率谱；然后，在t2时刻打开 抓T，此时测得环境干扰信号和抓T信号的功率谱，将前后两次测得的结果相减，就可W抵 消环境干扰，获得EUT福射信号功率谱。
[0004] 2005年美国学者Marino.J提获得了虚拟暗室的专利技术。该专利基于自适应噪 声抵消技术，明确了W双通道的方式克服单通道分布测试时带来的时间差问题，从而提高 测试精度和应用范围。其原理如图1所示，天线A靠近EUT放置，距离为山而天线B则远离 EUT放置，距离EUT至少大于lOd。主通道1和参考通道2是同步的，其中主通道1通过天 线A接收EUT信号和环境干扰信号，而参考通道2通过天线B只接收环境干扰信号，由于两 个通道接收到的环境干扰信号高度相关，利用想关性处理方法，就可W滤除环境干扰信号。 阳0化]还有一种基于阵列信号处理的测量方法，如图2所示，在福射源周围放置一 套天线接收阵列，每个天线单元均可接收到由EUT福射信号和背景干扰信号所组成的 混合信号，可W利用MUSIC空间谱估计技术获取各个信号的波达方向（directionof arrival,DOA)。根据信号的空间谱估计结果，利用MVDR准则，对各阵元接收信号作最优加 权，在保证EUT福射信号不失真的前提下，使阵列波束在干扰信号的来波方向形成"零陷"， 实现对干扰信号的空域滤波，较为准确的反映出EUT真实福射特性。
[0006] 上述现有的=种测量方法，也各自存在W下缺陷：
[0007] 采用分时测量的方法提是EUT开机和关机的时刻两次测量的环境干扰功率谱都 近乎相同，也就是说环境干扰属于时间平稳信号。事实上，很多时候普通环境下的干扰信号 都具有间歇性和幅值波动的特点，例如当被测环境中存在短时突发信号时，EUT关机时测量 的环境干扰信号和EUT开机时测量的环境干扰信号就不能有效的抵消。
[0008] 基于噪声抵消的虚拟暗室方法比分时测量的方法有较大改进，但在实际使用中效 果并不理想，主要体现在：①为了达到理想的精度，其中一个接收天线需要放置在远离抓T 的位置，由于两个接收天线所处位置环境干扰的不一致会带来较大的测试误差；②天线远 距离放置，导致测试电缆过长，操作上不可行，也影响了测量精度；③当环境中存在与EUT 福射信号同频且强度很大的分量时，干扰抑制效果不明显。
[0009] 基于阵列信号处理的干扰抑制方法采用了多通道体制，其结构体系较为复杂，设 计实现难度大，硬件研制成本高，限制了其广泛应用。
【发明内容】
[0010] 为了在现场复杂电磁环境下较为准确地获取大型装备平台上电子设备的福射发 射特性，本发明提供一种新型现场等效暗室测量方法。
[0011] 本发明的技术方案是：
[0012] 如图3所示，本发明的首先对两个天线收到的信号做傅里叶变换（FFT)，在频域上 利用权值综合二元天线阵列的方向图，使其出现一个零点，让该零点对准抓T的信号来波 方向，则阵列输出Sc(f)只包含干扰分量，而单个天线接收的信号Si(f)和S2(f)中既包括 EUT信号分量又包括干扰分量，S者中的干扰分量是高度相关的，因此可W利用对消处理， 去除Si(f)和S2(f)中的干扰分量，从而获得受试设备的信号。
[0013] 具体地，本发明一种新型现场等效暗室测量方法，包括W下步骤：
[0014] (1)首先确定EUT信号的D0A，即EUT信号方向与天线阵列法线方向的夹角。运里 可W利用激光测角仪等现有仪器实现；
[0015] (2)根据测到的角度，利用宽带MVDR波束形成方法，计算加权值，综合阵列方向 图，使得方向图的零点对准EUT信号方向，从而提取出干扰信号的频谱；具体过程如下：
[0016] ①将两个天线接收的信号进行采样，得到离散数据x(t)，再分别进行分段，各段数 据长度为L;
[0017] ②将两个天线在第n段的数据记为乂:％')，(/ = ()，I，...L-I，m二设)，对其做L点快速 傅里叶变换（FastFourierTransform,FFT)，得到频域窄带数据： 片U.'
[0019] 其中j是指虚数单位，e是自然底数，n是圆周率。
[0020] ③提取出两个天线窄带频域数据矩阵：
[0022] ④若EUT福射信号的D0A为0，假定阵列主波束的指向为0。，且0。尽量远离0， 其导向矢量为a(0。）可表示为
[0025]⑥米用最小方差无失真响应（MinimumVarianceDisto:rtionless Response,MVDR)方法设计对应的波束加权向量。 CN105116241A 说明书 3/6 页
[0026] 设阵列信号的输出功率表不为：
[00測式中，y= 是阵列加权后的输出信号，W=W(fk) = [Wi也)，"2也)]，X=[Xi(t)，X2 (t) ]，H是取共辆转置的意思。MVDR最佳化准则可表示为：
[0031] 该约束条件又称为波束"置零条件"，因为它强迫接收阵列波束方向图的"零点"指 向所有EUT信号方向。其中化ut是指阵列输出功率，min的含义是最小化的意思，即阵列输 出功率化Ut要最小，S.t.的含义是指要同时满足条件，Ru是指输入信号X= [Xi(t)，X2(t)] 的协方差矩阵。
[0032] ⑧构造拉格朗日函数：
[0034]考虑到WGCMxi，令L(w，A)的共辆梯度为0,即
[0036]得到
[0040] 从而可得最优权值：
[0043] (3)对各窄带数据进行加权求和，得到各子带的波束输出数据：
[0045] 由各个频段的输出数据组成了整个测试频段的阵列输出5。讯，即S。讯= [Y(1)，Y似，…，YG0]。
[0046] (4)利用对消处理去除环境干扰；
[0047] 经过上述信号处理后，此时阵列输出Se(f)只含有干扰信号，而单个天线的输出 S2 (f)中则既含有EUT信号，也含有干扰信号，此时进行对消处理，可W得到
[0049] 本发明的有益效果：
[0050] 本发明是基于先进信号处理技术，采用双通道体制，结合空域滤波和信号对消处 理方法，在现场进行测试时，能够等效出一个暗室环境，滤除现场的环境干扰，获得EUT的 真实福射特性。与上述的其他发明相比有如下独特优势：
[0051] 1、克服了天线远距离分立放置W及多通道体制结构复杂的缺陷。本发明仅需二元 天线阵列配合双通道接收机即可，大大增加了适用性和易操作性；
[0052] 2、精度更高。相对于大型平台，天线阵列的尺寸几乎可W忽略，在测试位置上天线 阵元接收到的信号不会出现背景噪声和干扰不一致的情况，因而有助于提高测量精度；
[0053] 3、同频干扰抑制效果更佳。Marino.化设计的虚拟暗室测量方法的局限性导致其 无法处理同频干扰。而利用本发明，只要干扰信号与EUT信号的DOA不一致，就可W有效抑 制同频干扰；
[0054] 4、测量时间更短。本发明是基于时域信号测量的方式，因此仅需要在现场测试时 对一定时间内的信号进行采样后做数字信号处理即可，不需要进行长时间的频域测试，因 而可W大大提升测量速度。
【附图说明】
[0化5] 图1是虚拟暗室原理不意图。
[0056] 图2是基于阵列信号处理的抗干扰福射发射现场测量原理图。
[0057] 图3是等效虚拟暗室测量方法原理图。
[0058] 图4是本发明一种新型现场等效暗室测量方法的流程图。
[0059] 图5是本发明实施例1的仿真配置示意图 W60] 图6是实施例1中利用本发明方法恢复出的频谱与原始频谱的对比图
[0061] 图7是实施例2的实验现场配置图
[0062] 图8是实施例2中双通道示波器收到的信号图
[0063] 图9是实施例2中EUT信号滤除前后的频谱对比图 W64] 图10是实施例2中对消前后信号频谱的对比图
【具体实施方式】 W65] 下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
[0066] 本发明提供一种新型现场等效暗室测量方法，包括W下步骤： 阳067] (1)首先确定EUT信号的D0A，即EUT信号方向与天线阵列法线方向的夹角。运里 可W利用激光测角仪等现有仪器实现； W側 似根据测到的角度，利用宽带MVDR波束形成方法，计算加权值，综合阵列方向 图，使得方