电磁环境自动化监测的设计与实现

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1、ELECTRONICSWORLD・探索与观察电磁环境自动化监测的设计与实现中国华阴兵器试验中心傅庆丰陈岳承崔燕舞刘树中【摘要】本文对电磁环境自动化监测系统进行了设计，实现了电磁环境场强的宽频带自动化测试，提高了测试效率，论文的思想和实现方法对相关领域的测试自动化具有一定的借鉴意义。【关键词】电磁环境；回路衰减；切换矩阵1.问题的提出3.电磁环境自动化监测系统的实现传统的电磁环境监测系统通常由频谱分析仪（或接收机）、3.1回路衰减检测模块实现数据采集装置、接收天线及其附件（如：连接线缆、接口转接器、回路衰减检测模块的主要功能是测量测试回路在各个频率上的信号衰减器、预

2、选器）等组成，主要用于测量特定位置宽频域的频谱信衰减值，用于自动修正测试数据，确保数据准确性。实现步骤如下：息。由于天线具有显著频率响应特性，只能覆盖特定较窄频段，通1）将天线馈口与信号源连接，然后设置信号切换矩阵，并连常完成10kHz-18GHz频段的电磁频谱监测，整个过程需要更换4个通到接收机；天线及相应附件，故在测试中需要人工频繁地更换天线及附件、调2）软件自动设置信号源的频率，对应的输出幅度，幅度单位整频谱分析仪（或接收机）的参数。（一般为dBm），信号源的调制方式和调制参数；由于人工干预的存在，使得电磁环境监测效率低下，且不能实3）软件自动控制信号源完成

3、射频输出；现复杂环境及高强度辐射区域无人值守的宽频域监测。鉴于此。我们4）软件自动设置接收机的控制参数，包括中心频率、标准指开发了电磁环境自动化监测系统，采用计算机控制测试设备和仪器，定的RBW、带宽、参考电平等参数，同时前置预放开启，设置自自动控制测试流程，完成天线自动切换，实现了对测试数据的灵活处动衰减开启状态和衰减值；理，大大提高了测试效率，降低了人员遭受高强度电磁辐射的风险。5）获得幅度数据列表，中心点的幅度即为该频率的监测幅度；6）监测幅度减信号源输出幅度就是该电缆在该频率上的衰减2.电磁环境自动化监测系统的设计值大小；循环步骤1）~5），将所有频率测试

4、完成，得到各个频率上的2.1总体构成设计电缆衰减值列表。系统采用计算机作为控制中心，通过串行接口与信号源、接3.2远程控制与应答模块实现收机、信号切换矩阵等实现数据交换，完成不同天线的自动切换。远程控制与应答模块主要在后台完成对信号切换矩阵、信号系统主要包括信号源、接收机、信号切换矩阵、各个测试频段的天源、接收机等硬件的控制。实现过程如下：线以及控制计算机。计算机主控软件实现仪器管理和测试流程控制1）控制信号切换矩阵，切换到拉杆天线对应的S1通道，并记（见图1），其中各设备的主要功能如下。录当前频率范围为该通道的起始和终止频率，对应的频率范围：信号源：用于产生不同

5、频率的校准信号，测量各天线测试回路10KHz-30MHz；的衰减。2）设置接收机的扫描表、起始频率和终止频率为当前频率范测量接收机：用于接收不同频率的信号，并将其送至控制系统围、接收机的修正系数、接收机的通道号、接收机的扫描电平后开进行存储与处理。始扫描，并记录当前频率；信号切换矩阵：是多输入单输出的装置，可实现多路输入的程3）获得接收机的接收信号幅度数据并与频率列表对应，形成控切换。频率幅度曲线；控制系统：包括主控计算机、主控软件、通信接口。计算机通4）判断当前频率是否超出当前频率范围，如果没超出，则继过主控软件及通信接口，完成设备访问与控制，实时监测系统运行续

6、步骤二和步骤三，否则到下一步；状态，控制测试流程，并对测试数据进行处理和管理。其主要功能5）控制信号切换矩阵分别切换到双锥天线对应的S2通道、双包括仪器控制、流程调度、数据处理等。通过图形化操作，完成测脊喇叭天线1对应的S3通道、双脊喇叭天线2对应的S4通道，直到所试仪器配置和数据处理。有频段（10KHz-18GHz）全覆盖后结束测试。3.3信号切换矩阵控制模块实现信号切换矩阵控制模块分为硬件实现和软件实现两部分。3.3.1硬件部分采用串行接口（COM端口）对信号切换矩阵进行控制。采用COM端口实现信号切换矩阵控制的方法及步骤：[2]1）制定功能协议并与CPU或单

7、片机引脚相关联。对于信号切换矩阵而言，它包含：①开关空置；②连通1通道；③连通2通道；④连通3通道；⑤连通4通道；⑥查询状态；等共六个状态，这六个图1主控软件测试设备配置模板图状态分别用CPU或单片机的六个引脚来进行触发。[3]2.2控制流程（见图2）设计2）指令翻译。用S0~S6和check指令码来分别表示这六个功能实现控制，每个功能对应一个通道，并在成功响应后给出返回值确认，完成该指令码的设计工作。3）将设备的功能触发线连接到对应的CPU引脚。4）将指令格式写入到CPU或单片机中。[4]通过以上步骤，就完成了从COM口到CPU的驱动控制。3.3.2软件控制部分

8、[5]主要