一種基于單片機(jī)的空間立體電磁干擾儀

摘要：為測(cè)試電子產(chǎn)品電磁兼容性，基于MSP430單片機(jī)設(shè)計(jì)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(jì)中在帶寬、頻率一致性、信號(hào)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(jì)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(duì)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(duì)電子系統(tǒng)進(jìn)行環(huán)境電磁干擾測(cè)試有助于提高產(chǎn)品的工作穩(wěn)定性，也會(huì)為同類系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)積累十分寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
在無(wú)線電波中，50～150MHz的調(diào)頻波對(duì)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(duì)其進(jìn)行模擬測(cè)試，就可測(cè)出電子產(chǎn)品抗干擾能力，通過(guò)對(duì)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(shè)備的電磁兼容性設(shè)計(jì)。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(jì)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(duì)電磁波幅度進(jìn)行A／D采集和頻率采集、對(duì)人機(jī)交互界面及系統(tǒng)電源進(jìn)行監(jiān)視。此設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)原理
本設(shè)計(jì)是基于MSP430單片機(jī)的電磁干擾系統(tǒng)，實(shí)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(guò)定向天線發(fā)射；電磁波接收裝置經(jīng)過(guò)定向接收天線，電磁波被耦合，經(jīng)過(guò)處理后送給各模塊。
整個(gè)系統(tǒng)實(shí)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(cè)試環(huán)境沒(méi)有任何關(guān)聯(lián)。本設(shè)計(jì)可實(shí)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(cè)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(cè)物體即可實(shí)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(dú)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(huì)輻射到外圍空間，相對(duì)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(jiǎn)單的發(fā)送測(cè)試)。
頻率一致性：取50 MHz，60 MHz，70 MHz及80 MHz四個(gè)點(diǎn)，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(hào)，信號(hào)質(zhì)量很好。
信號(hào)完整性：這里指的是發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)的匹配度，由于AD9852可以實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制，故加入調(diào)頻信息后的信號(hào)保真度直接反映被測(cè)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(jì)上考慮因素較多，比如信號(hào)的振鈴處理，信號(hào)線的阻抗匹配計(jì)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(jì)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(jì)
調(diào)頻電磁波發(fā)生及接收裝置電路如圖1所示。