一種基于單片機(jī)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(jī)設(shè)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(shè)計中在帶寬、頻率一致性、信號完整性、制作工藝、調(diào)試精度等方面進(jìn)行了深入研究，電路設(shè)計盡量采用功能芯片，提高整機(jī)的集成度和性能。
關(guān)鍵詞：電磁干擾；電磁兼容；系列單片機(jī)；定向發(fā)射天線

0 引言
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，不僅促進(jìn)了對產(chǎn)品的性能要求越來越高，同時也帶來了電磁環(huán)境的不斷惡化，在這種情況下，對電子系統(tǒng)進(jìn)行環(huán)境電磁干擾測試有助于提高產(chǎn)品的工作穩(wěn)定性，也會為同類系統(tǒng)的開發(fā)積累十分寶貴的經(jīng)驗。
在無線電波中，50～150MHz的調(diào)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，尋找成本與實際性能的平衡點，這就是電子設(shè)備的電磁兼容性設(shè)計。因此本文提出了一種基于單片機(jī)的空間立體電磁干擾儀的設(shè)計方法，采用MSP430系列單片機(jī)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(jī)交互界面及系統(tǒng)電源進(jìn)行監(jiān)視。此設(shè)計可以給電子、通信產(chǎn)品開發(fā)企業(yè)提供一個仿真的電磁干擾環(huán)境。

1 設(shè)計原理
本設(shè)計是基于MSP430單片機(jī)的電磁干擾系統(tǒng)，實際是一種調(diào)頻電磁波發(fā)生及接收裝置，該系統(tǒng)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(diào)的波形，經(jīng)過定向天線發(fā)射；電磁波接收裝置經(jīng)過定向接收天線，電磁波被耦合，經(jīng)過處理后送給各模塊。
整個系統(tǒng)實現(xiàn)了封閉空間內(nèi)的電磁波傳導(dǎo)，使得外部的、未知的電磁波與測試環(huán)境沒有任何關(guān)聯(lián)。本設(shè)計可實現(xiàn)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，不需要移動被測物體即可實現(xiàn)全角度的輻射，并且各角度上的干擾波可以被統(tǒng)一和單獨控制，而一般的干擾設(shè)備只具有單方向性。另外，此干擾儀在有限空間內(nèi)產(chǎn)生的干擾波基本不會輻射到外圍空間，相對于一般的干擾設(shè)備具有更好的安全性。其參數(shù)如下：
帶寬：頻率上限受到AD9852限制，理論上可以達(dá)到200 MHz，考慮到線路干擾和衰減，采用阻帶濾波器，帶寬限制為50～80 MHz(這樣可以用普通的調(diào)頻收音機(jī)進(jìn)行簡單的發(fā)送測試)。
頻率一致性：取50 MHz，60 MHz，70 MHz及80 MHz四個點，50Ω天線負(fù)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(jī)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AD9852可以實現(xiàn)頻率調(diào)制，故加入調(diào)頻信息后的信號保真度直接反映被測設(shè)備的電磁波吸收及干擾程度。
制作工藝：整機(jī)帶寬達(dá)到了高頻(1～100 MHz)范圍，在元件選擇和電路設(shè)計上考慮因素較多，比如信號的振鈴處理，信號線的阻抗匹配計算，系統(tǒng)的布置(是一體化還是拆分為子母板)，操作流程及界面的設(shè)計等。
調(diào)試：由于最終采取子母板組合模式，各部件調(diào)試互不影響，調(diào)試主要包括硬件調(diào)試、程序調(diào)試及性能校調(diào)。

2 電路設(shè)計
調(diào)頻電磁波發(fā)生及接收裝置電路如圖1所示。