一种背板电磁兼容性检测装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种背板电磁兼容性检测装置及方法。该装置包括：检测处理器、调制解调模块以及多个频率源模块，调制解调模块插接在背板的调制解调插槽内，每个频率源模块插接在背板的一个频率源插槽内；第一频率源模块用于向调制解调模块传输输入信号；除第一频率源模块之外的频率源模块用于向调制解调模块传输本振信号；调制解调模块传输，用于对接收到的输入信号和本振信号进行混频处理生成点频信号；检测处理器，用于根据输入信号和本振信号，判断获知点频信号的频率值处于预设范围内，则确认背板具备电磁兼容性。本发明通过将模块的本振信号、输入背板的输入信号与经过混频处理后的输出信号进行对比，能有效地检测背板的电磁兼容性。
【专利说明】
_种背板电磁兼容性检测装置及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及电路板技术领域，具体涉及一种背板电磁兼容性检测装置及方法。
【背景技术】
[0002] 机架式背板结构是大型电子系统的主流技术架构，现代电信系统、数据通信系统、 复杂计算机系统等大多都采用模块化机架结构。机架式背板系统由于其拥有背板及多块插 件板，通过在背板上增加更多的插件板以及提高插件板端口密度，可以大大地提高系统性 能及容量。因此，机架式背板系统因为其在性能和应用上所表现出的高容量的交换能力和 卓越的稳定性成为复杂电子系统研发的首选构架模式，是当今电信交换设备、高性能计算 机等大型数字系统设计实现的基础。
[0003] 背板是作为由无源器件组成的板级互连，在电子设备中充当着板卡与板卡之间通 信高速公路的角色。作为连接子卡的桥梁，背板得到越来越广泛的应用，无论是一个基带处 理板还是一个射频板。在项目研制的系统中，背板主要用于射频模块和收发模块等板卡之 间的连接。背板是多板卡电子系统中实现板卡间数据通信的核心单元，几乎没有一个电子 系统离得开背板，背板的应用无处不在。
[0004] 背板与一般电路板存在很多方面的不同，比如背板带负载能力更强，尺寸相对来 说也要更大，与此同时，它的信号拓扑结构更加复杂，连接器密集度更高。因此，在进行背板 设计时，必须面对信号串扰、传输线效应、噪声等信号完整性问题及电源分配设计、EMC/EMI 控制等技术问题，特别要求背板具有高等级的电磁兼容性。
[0005] 基于电子系统多模块间通过背板连接，模块数量逐渐增多，模块在背板上的连线 密度和连线长度也随之增大，因此设计背板并对其电磁兼容性进行检测验证是很必要的， 同时，搭建模块-背板-模块互联系统，检测验证模块化通信线路的电磁兼容性。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种背板电磁兼容性检测装置及方法，能 有效地检测背板的电磁兼容性。
[0007] 本发明提出了一种背板电磁兼容性检测装置，包括:检测处理器、调制解调模块以 及多个频率源模块；
[0008] 所述调制解调模块和所述频率源模块设置在所述背板上；
[0009] 所述多个频率源模块中的第一频率源模块，用于通过所述背板的通信线路向所述 调制解调模块传输输入信号；
[0010] 所述多个频率源模块中除第一频率源模块之外的频率源模块，用于通过所述背板 的通信线路向所述调制解调模块传输本振信号；
[0011] 所述调制解调模块传输，用于对接收到的输入信号和本振信号进行混频处理，以 生成点频信号；
[0012] 所述检测处理器，用于根据所述输入信号和所述本振信号，判断获知所述点频信 号的频率值处于预设范围内，则确认所述背板具备电磁兼容性。
[0013] 优选地，所述背板具有调制解调插槽和多个频率源插槽；
[0014] 所述调制解调模块插接在所述调制解调插槽内，每个频率源模块插接在一个频率 源插槽内。
[0015] 优选地，每个频率源插槽内设置有一个输入端口；
[0016] 所述调制解调插槽内设置有多个输出端口，所述多个输出端口中的第一输出端口 作为所述调制解调插槽的总输出端口，所述多个输出端口中除第一输出端口之外的输出端 口与输入端口建立 对应关系；
[0017] 其中，具备对应关系的输入端口和输出端口通过所述背板的通信线路连接。
[0018] 优选地，所述检测处理器，还用于获取探针检测所述输入端口和所述总输出端口 采集到的输入信号、本振信号和点频信号，并根据所述输入信号和本振信号设置预设范围， 以判断所述点频信号的频率值是否处于所述预设范围内。
[0019] 优选地，所述检测处理器，还用于在仅有一个频率源模块工作时，获取探针检测到 的所述输入端口、输出端口和所述总输出端口处的信号频谱；
[0020] 对所述信号频谱进行检测，判断获知所述点频信号的频率值处于所述预设范围 内，则确认所述背板与所述频率源模块间具备电磁兼容性。
[0021] 优选地，还包括:多个连接器；
[0022] 所述连接器，用于连接所述调制解调模块和所述调制解调插槽，以及频率源模块 和所述频率源插槽。
[0023] 由上述技术方案可知，本发明提出的背板电磁兼容性检测方法通过将模块的本振 信号、输入背板的输入信号与经过混频处理后的输出信号进行对比，能有效地检测背板的 电磁兼容性。
[0024] 本发明还提出了一种背板电磁兼容性检测方法，包括：
[0025] 第一频率源模块通过所述背板的通信线路向调制解调模块传输输入信号；
[0026] 至少一个第二频率源模块通过所述背板的通信线路向所述调制解调模块传输本 振信号；
[0027] 调制解调模块对接收到的输入信号和本振信号进行混频处理生成点频信号；
[0028] 检测处理器根据所述输入信号和所述本振信号，判断获知所述点频信号的频率值 处于预设范围内，则确认所述背板具备电磁兼容性。
[0029]优选地，所述根据所述输入信号和所述本振信号，判断获知所述点频信号的频率 值处于预设范围内的步骤具体包括：
[0030] 获取探针检测所述输入端口和所述总输出端口采集到的输入信号、本振信号和点 频信号；
[0031] 根据所述输入信号和本振信号设置预设范围，以判断所述点频信号的频率值是否 处于所述预设范围内。
[0032] 优选地，在检测到仅有一个频率源模块工作时，获取探针检测到的所述输入端口、 输出端口和所述总输出端口处的信号频谱；
[0033]对所述信号频谱进行检测，判断获知所述点频信号的频率值处于所述预设范围 内，则确认所述背板与所述频率源模块间具备电磁兼容性。
[0034]由上述技术方案可知，本发明提出的背板电磁兼容性检测装置通过将模块的本振 信号、输入背板的输入信号与经过混频处理后的输出信号进行对比，能有效地检测背板的 电磁兼容性。
【附图说明】
[0035]通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理 解为对本发明进行任何限制，在附图中：
[0036] 图1示出了本发明一实施例提供的背板电磁兼容性检测装置的结构示意图；
[0037] 图2示出了本发明一实施例提供的背板电磁兼容性检测装置中背板的结构示意 图；
[0038] 图3示出了本发明一实施例提供的背板电磁兼容性检测方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0039]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人 员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0040]图1为本发明一实施例提供的背板电磁兼容性检测装置的结构示意图，参照图1， 该背板电磁兼容性检测装置，包括:检测处理器（图中未示出）、调制解调模块200以及多个 频率源模块300;
[0041]所述调制解调模块200和所述频率源模块300设置在所述背板100上；
[0042]需要说明的是，调制解调模块200和频率源模块300在背板100上的安装方式有多 种，例如:焊接，粘接等等;此处不再进彳丁限定。
[0043]所述多个频率源模块300中的第一频率源模块，用于通过所述背板100的通信线路 向所述调制解调模块200传输输入信号；
[0044]需要说明的是，背板100上的布线可视需要而定。
[0045]所述多个频率源模块300中除第一频率源模块之外的频率源模块300,用于通过所 述背板100的通信线路向所述调制解调模块200传输本振信号；
[0046]所述调制解调模块传输200,用于对接收到的输入信号和本振信号进行混频处理， 以生成点频信号；
[0047]所述检测处理器，用于根据所述输入信号和所述本振信号，判断获知所述点频信 号的频率值处于预设范围内，则确认所述背板100具备电磁兼容性。
[0048]需要说明的是，背板100上还设置有连接供电装置的端口，以统一为调制解调模块 200以及多个频率源模块300供电；
[0049] 本发明通过将模块的本振信号、输入背板100的输入信号与经过混频处理后的输 出信号进行对比，能有效地检测背板1〇〇的电磁兼容性。
[0050] 图2为本发明一实施例提供的背板电磁兼容性检测装置中背板的结构示意图，参 照图2，背板具有调制解调插槽和多个频率源插槽；
[0051] 所述调制解调模块200插接在所述调制解调插槽内，每个频率源模块300插接在一 个频率源插槽内。
[0052]可理解的是，调制解调插槽和多个频率源插槽是设计背板时做好的。
[0053]本实施例中，每个频率源插槽内设置有一个输入端口；
[0054] 所述调制解调插槽内设置有多个输出端口，所述多个输出端口中的第一输出端口 作为所述调制解调插槽的总输出端口，所述多个输出端口中除第一输出端口之外的输出端 口与输入端口建立 对应关系；
[0055] 其中，具备对应关系的输入端口和输出端口通过所述背板100的通信线路连接。 [0056]本实施例中，所述检测处理器还用于获取探针检测所述输入端口和所述总输出端 口采集到的输入信号、本振信号和点频信号，并根据所述输入信号和本振信号设置预设范 围，以判断所述点频信号的频率值是否处于所述预设范围内。
[0057]下面对上述方案的工作原理进行举例说明，参见图1和图2,本实施例中，频率源模 块300有三个，频率源插槽有三个，第一频率源插槽、第二频率源插槽和第三频率源插槽，每 个频率源插槽插接一个频率源模块300，调制解调插槽有一个;其中，第一频率源插槽内设 置有一个输入端口 Port 1，第二频率源插槽内设置有一个输入端口 Port3，第三频率源插槽 内设置有一个输入端口 P〇rt5，调制解调插槽内设置有四个输出端口，Port2、Port4和 Port6,以及总输出端口；
[0058]第一个频率源插槽内的频率源模块，通过背板向调制解调模块输出2.4GHz的点频 信号，作为本振信号L01;第二个频率源插槽内的频率源模块，同样通过背板向调制解调模 块提供2.4GHz点频信号，作为本振信号L02;第三个频率源插槽内的频率源模块，通过背板 向调制解调模块提供2.35GHz输入信号IN。
[0059] 相应地，背板包括了 三条通信线路，即Portl_Port2，Port3_Port4，Port5_Port6， 分别传输2.4GHz、2.4GHz、2.35GHz射频信号。
[0060] 根据通信线程和功能，从理论上讲，当上述四个模块同时工作时，即提供给调制解 调模块两个2.4GHz本振信号，一个2.35GHz输入信号时，调制解调模块分别经过下变频和上 变频后，总输出端口会输出2.45GHz的点频信号。
[0061 ]实际测试时，当给背板统一5V供电，上述模块同时工作时，若在背板的总输出端口 处测得产生了 2.45GHz的点频信号时，则证明各个模块能够正常工作，整个背板互连装置满 足电磁兼容性要求，模块间的干扰程度满足要求；若测得的点频信号的频率值不是 2.45GHz，且不在允许的范围内时，是证明各个模块处于异常工作状态，整个背板互连装置 不满足电磁兼容性要求，模块间的干扰程度不符合要求。
[0062]在另一可行实施例中，所述检测处理器还用于在仅有一个频率源模块工作时，获 取探针检测到的所述输入端口、输出端口和所述总输出端口处的信号频谱；
[0063]对所述信号频谱进行检测，判断获知所述点频信号的频率值处于所述预设范围 内，则确认所述背板与所述频率源模块间具备电磁兼容性。
[0064] 参见图2,其工作原理如下：
[0065]使每个频率源模块单独工作，调制解调模块不工作，即三条传输线路每次只有一 条传输线路传输射频信号。
[0066] 现以其中一种状态进行说明，即当Portl_Port2传输线路工作，Port3_Port4和 Port5-Port6传输线路不工作时，此时可认为Portl为输入端口，Port2为输出端口，Port3、 Port4、Port5和Port6为关联端口，该状态可用表1描述：
[0067] 表 1 Portl-Port2 工作
[0068]
[0069]首先通过信号发生器向输入端口 Portl馈入功率幅度固定的2.4GHz的点频信号， 使用探针分别测试四个关联端口 P〇rt3、P〇rt4、P〇rt5和Port6处的信号频谱，检测耦合到关 联端口的信号频谱，依据理论仿真六端口间的交互关联关系分析，测试信号幅度来验证模 块-背板-模块间是否满足电磁兼容性的要求。
[0070] 其余两种状态如表2、表3所示：
[0071 ]表2 Port3-Port4工作
[0072]
[0073] 表3 Port5_Port6工作
[0074]
[0075] 具体测试验证流程如上所述，通过馈入信号，测试观察关联端口处信号频谱来检 测验证模块化通信电路的电磁兼容性，此处不再进行赘述。
[0076]在另一可行实施例中，该装置还包括:多个连接器400;
[0077]所述连接器400,用于连接所述调制解调模块200和所述调制解调插槽，以及频率 源模块300和所述频率源插槽。
[0078] 图3为本发明一实施例提供的背板电磁兼容性检测方法的流程示意图，参照图3， 该背板电磁兼容性检测方法，包括：
[0079] S101、第一频率源模块通过所述背板的通信线路向调制解调模块传输输入信号；
[0080] S102、至少一个第二频率源模块通过所述背板的通信线路向所述调制解调模块传 输本振信号；
[0081] S103、调制解调模块对接收到的输入信号和本振信号进行混频处理生成点频信 号；
[0082] S104、检测处理器根据所述输入信号和所述本振信号，判断获知所述点频信号的 频率值处于预设范围内，则确认所述背板具备电磁兼容性。
[0083] 本发明提出的背板电磁兼容性检测方法通过将模块的本振信号、输入背板的输入 信号与经过混频处理后的输出信号进行对比，能有效地检测背板的电磁兼容性。
[0084] 对于方法实施方式而言，由于其与装置实施方式基本相似，所以描述的比较简单， 相关之处参见装置实施方式的部分说明即可。
[0085] 本实施例中，步骤S104具体包括：
[0086] 获取探针检测所述输入端口和所述总输出端口采集到的输入信号、本振信号和点 频信号；
[0087] 根据所述输入信号和本振信号设置预设范围，以判断所述点频信号的频率值是否 处于所述预设范围内。
[0088] 对于方法实施方式而言，由于其与装置实施方式基本相似，所以描述的比较简单， 相关之处参见装置实施方式的部分说明即可。
[0089] 本实施例中，在检测到仅有一个频率源模块工作时，获取探针检测到的所述输入 端口、输出端口和所述总输出端口处的信号频谱；
[0090] 对所述信号频谱进行检测，判断获知所述点频信号的频率值处于所述预设范围 内，则确认所述背板与所述频率源模块间具备电磁兼容性。
[0091] 对于方法实施方式，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领 域技术人员应该知悉，本发明实施方式并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明 实施方式，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉， 说明书中所描述的实施方式均属于优选实施方式，所涉及的动作并不一定是本发明实施方 式所必须的。
[0092] 虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发 明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求 所限定的范围之内。
【主权项】
1. 一种背板电磁兼容性检测装置，其特征在于，包括:检测处理器、调制解调模块以及 多个频率源模块； 所述调制解调模块和所述频率源模块设置在所述背板上； 所述多个频率源模块中的第一频率源模块，用于通过所述背板的通信线路向所述调制 解调模块传输输入信号； 所述多个频率源模块中除第一频率源模块之外的频率源模块，用于通过所述背板的通 信线路向所述调制解调模块传输本振信号； 所述调制解调模块传输，用于对接收到的输入信号和本振信号进行混频处理，以生成 点频信号； 所述检测处理器，用于根据所述输入信号和所述本振信号，判断获知所述点频信号的 频率值处于预设范围内，则确认所述背板具备电磁兼容性。2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述背板具有调制解调插槽和多个频率源 插槽； 所述调制解调模块插接在所述调制解调插槽内，每个频率源模块插接在一个频率源插 槽内。3. 根据权利要求2所述的装置，其特征在于，每个频率源插槽内设置有一个输入端口； 所述调制解调插槽内设置有多个输出端口，所述多个输出端口中的第一输出端口作为 所述调制解调插槽的总输出端口，所述多个输出端口中除第一输出端口之外的输出端口与 输入端口建立 对应关系； 其中，具备对应关系的输入端口和输出端口通过所述背板的通信线路连接。4. 根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述检测处理器，还用于获取探针检测所 述输入端口和所述总输出端口采集到的输入信号、本振信号和点频信号，并根据所述输入 信号和本振信号设置预设范围，以判断所述点频信号的频率值是否处于所述预设范围内。5. 根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述检测处理器，还用于在仅有一个频率 源模块工作时，获取探针检测到的所述输入端口、输出端口和所述总输出端口处的信号频 谱； 对所述信号频谱进行检测，判断获知所述点频信号的频率值处于所述预设范围内，则 确认所述背板与所述频率源模块间具备电磁兼容性。6. 根据权利要求2-5任一项所述的装置，其特征在于，还包括:多个连接器； 所述连接器，用于连接所述调制解调模块和所述调制解调插槽，以及频率源模块和所 述频率源插槽。7. -种背板电磁兼容性检测方法，其特征在于，包括： 第一频率源模块通过所述背板的通信线路向调制解调模块传输输入信号； 至少一个第二频率源模块通过所述背板的通信线路向所述调制解调模块传输本振信 号； 调制解调模块对接收到的输入信号和本振信号进行混频处理生成点频信号； 检测处理器根据所述输入信号和所述本振信号，判断获知所述点频信号的频率值处于 预设范围内，则确认所述背板具备电磁兼容性。8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述输入信号和所述本振信号， 判断获知所述点频信号的频率值处于预设范围内的步骤具体包括： 获取探针检测所述输入端口和所述总输出端口采集到的输入信号、本振信号和点频信 号； 根据所述输入信号和本振信号设置预设范围，以判断所述点频信号的频率值是否处于 所述预设范围内。9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，在检测到仅有一个频率源模块工作时，获 取探针检测到的所述输入端口、输出端口和所述总输出端口处的信号频谱； 对所述信号频谱进行检测，判断获知所述点频信号的频率值处于所述预设范围内，则 确认所述背板与所述频率源模块间具备电磁兼容性。
【文档编号】G01R31/00GK106053980SQ201610348478
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月24日
【发明人】陈爱新, 刘欣, 赵越, 赵柯祺, 苏东林, 吴文斌
【申请人】北京航空航天大学