一種基于單片機的空間立體電磁干擾儀

摘要：為測試電子產(chǎn)品電磁兼容性，基于MSP430單片機設計一種空間立體電磁干擾儀，提供多角度、多方位、多波段干擾源。設計中在帶寬、頻率一致性、信號完整性、制作工藝、調試精度等方面進(jìn)行了深入研究，電路設計盡量采用功能芯片，提高整機的集成度和性能。
關(guān)鍵詞：電磁干擾；電磁兼容；系列單片機；定向發(fā)射天線(xiàn)

0 引言
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，不僅促進(jìn)了對產(chǎn)品的性能要求越來(lái)越高，同時(shí)也帶來(lái)了電磁環(huán)境的不斷惡化，在這種情況下，對電子系統進(jìn)行環(huán)境電磁干擾測試有助于提高產(chǎn)品的工作穩定性，也會(huì )為同類(lèi)系統的開(kāi)發(fā)積累十分寶貴的經(jīng)驗。
在無(wú)線(xiàn)電波中，50～150MHz的調頻波對一般的微控制電路的干擾較大，若在產(chǎn)品樣品研制期間對其進(jìn)行模擬測試，就可測出電子產(chǎn)品抗干擾能力，通過(guò)對電路的改進(jìn)等，進(jìn)一步優(yōu)化產(chǎn)品性能，尋找成本與實(shí)際性能的平衡點(diǎn)，這就是電子設備的電磁兼容性設計。因此本文提出了一種基于單片機的空間立體電磁干擾儀的設計方法，采用MSP430系列單片機F4793芯片作為控制單元，給DDSAD9852發(fā)送控制字、對電磁波幅度進(jìn)行A／D采集和頻率采集、對人機交互界面及系統電源進(jìn)行監視。此設計可以給電子、通信產(chǎn)品開(kāi)發(fā)企業(yè)提供一個(gè)仿真的電磁干擾環(huán)境。

1 設計原理
本設計是基于MSP430單片機的電磁干擾系統，實(shí)際是一種調頻電磁波發(fā)生及接收裝置，該系統包括5大塊：電磁收集箱、50～150 MHz電磁波的發(fā)射、50～150 MHz電磁波的接收、控制模塊及電源。
電磁波發(fā)生裝置產(chǎn)生幅度、頻率可調的波形，經(jīng)過(guò)定向天線(xiàn)發(fā)射；電磁波接收裝置經(jīng)過(guò)定向接收天線(xiàn)，電磁波被耦合，經(jīng)過(guò)處理后送給各模塊。
整個(gè)系統實(shí)現了封閉空間內的電磁波傳導，使得外部的、未知的電磁波與測試環(huán)境沒(méi)有任何關(guān)聯(lián)。本設計可實(shí)現一種提供多角度、多方位的干擾儀，給產(chǎn)品的抗電磁干擾測試帶來(lái)很大的便利。此干擾儀可以產(chǎn)生多方向的交替干擾，不需要移動(dòng)被測物體即可實(shí)現全角度的輻射，并且各角度上的干擾波可以被統一和單獨控制，而一般的干擾設備只具有單方向性。另外，此干擾儀在有限空間內產(chǎn)生的干擾波基本不會(huì )輻射到外圍空間，相對于一般的干擾設備具有更好的安全性。其參數如下：
帶寬：頻率上限受到AD9852限制，理論上可以達到200 MHz，考慮到線(xiàn)路干擾和衰減，采用阻帶濾波器，帶寬限制為50～80 MHz(這樣可以用普通的調頻收音機進(jìn)行簡(jiǎn)單的發(fā)送測試)。
頻率一致性：取50 MHz，60 MHz，70 MHz及80 MHz四個(gè)點(diǎn)，50Ω天線(xiàn)負載，輸出增益為-3～-2 dBK間，接收靈敏度大于-7 dB，采用高靈敏度收音機接收模塊采集信號，信號質(zhì)量很好。
信號完整性：這里指的是發(fā)射信號與接收信號的匹配度，由于A(yíng)D9852可以實(shí)現頻率調制，故加入調頻信息后的信號保真度直接反映被測設備的電磁波吸收及干擾程度。
制作工藝：整機帶寬達到了高頻(1～100 MHz)范圍，在元件選擇和電路設計上考慮因素較多，比如信號的振鈴處理，信號線(xiàn)的阻抗匹配計算，系統的布置(是一體化還是拆分為子母板)，操作流程及界面的設計等。
調試：由于最終采取子母板組合模式，各部件調試互不影響，調試主要包括硬件調試、程序調試及性能校調。

2 電路設計
調頻電磁波發(fā)生及接收裝置電路如圖1所示。