EMC測試光導(dǎo)傳輸設(shè)備的設(shè)計(jì)

依據(jù)項(xiàng)目要求，研制一種用于測試飛機(jī)內(nèi)部電磁環(huán)境相關(guān)信號和電源線上產(chǎn)生的干擾發(fā)射電平電磁輻射的設(shè)備。低頻模擬信號光傳輸設(shè)備采用光電轉(zhuǎn)換技術(shù)，加上相應(yīng)的控制邏輯，與頻譜分析儀結(jié)合使用，可精確測定飛機(jī)內(nèi)部真實(shí)的電磁模擬信號。

1 EMC測試光導(dǎo)傳輸設(shè)備的設(shè)計(jì)

飛機(jī)內(nèi)部有許多輻射源，會在相關(guān)信號線和電源線上產(chǎn)生干擾發(fā)射電平，為確保飛機(jī)內(nèi)部各機(jī)載設(shè)備之間能互不干擾地正常工作，在設(shè)計(jì)EMC測試光傳輸設(shè)備時，不僅需要采用高精度的A／D芯片以精確測試出其電磁信號，用于評估飛機(jī)電子系統(tǒng)、內(nèi)部設(shè)備及互連電纜對電磁輻射的承受能力，還要保證被測的電磁信號在傳輸?shù)筋l譜分析儀的過程中不被飛機(jī)內(nèi)部電磁環(huán)境所干擾，所以需要把采集到的電磁信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘栠M(jìn)行傳輸，通過使用光纖傳輸，以完全避免電磁輻射信號的干擾，確保被測電磁信號的準(zhǔn)確性，并提高設(shè)備的可靠性。

2 設(shè)備的構(gòu)成和結(jié)構(gòu)框圖

EMC測試低頻光導(dǎo)傳輸設(shè)備由光發(fā)送單元和光接收單元組成。光發(fā)送單元由背板、控制板(包括電源單元、測試信號發(fā)生器單元及控制電路單元)、 1OMHz通道發(fā)送板(2通道)以及1MHz通道發(fā)送板(6通道)組成；光接收單元由背板(包括電源單元、IEEE488接口單元)、10MHz通道接收板(2通道)以及1MHz通道接收板(6通道)組成。如圖1所示。

3 EMC測試低頻模擬信號光傳輸設(shè)備的實(shí)現(xiàn)

3．1 1 MHz模擬光通道設(shè)計(jì)

EMC測試低頻光導(dǎo)傳輸設(shè)備1MHz模擬光通道包含6個低頻模擬信號光傳輸通道，6個低頻傳輸通道的信號頻帶為100Hz～1MHz，采用1550nm單縱模DFB激光器和AM直接強(qiáng)度調(diào)制技術(shù)，通過6芯單模光纖傳輸，原理框圖如圖2、圖3所示。

其原理是將100Hz～1MHz的低頻模擬信號直接調(diào)制在高性能激光器上，調(diào)制成光強(qiáng)隨信號幅度變化的激光，通過光纖進(jìn)行長距離傳輸；接收端通過PIN光電探測器檢測和寬帶低失真運(yùn)放的放大，將光信號還原為電信號。這種模擬光傳輸方式通過對器件的優(yōu)選保證設(shè)備具有較高的信噪比和較低的失真度。

3．2 1 OMHz模擬光通道設(shè)計(jì)

2路10MHz模擬光傳輸通道的信號頻帶為DC～10MHz，采用模數(shù)一數(shù)模的全數(shù)字調(diào)制方式，在單芯單模光纖中以1 3 1 Onm波長激光傳輸。發(fā)送時對2個模擬傳輸通道高速采樣，進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換，通過光電轉(zhuǎn)換電路，再復(fù)用到一根光纖上傳輸；反之，接收時，首先對從光纖上來的高速數(shù)字信號解復(fù)用成數(shù)字信號，進(jìn)行D／A轉(zhuǎn)換，還原成模擬信號。圖4和圖5為10MHz通道的原理框圖。由于10 MHz通道的傳輸信號頻率已經(jīng)比較高，為保證信號質(zhì)量，本方案的2個10 MHz通道均采用8位A／D、D／A轉(zhuǎn)換器，采樣速率為6O MHz，理論上10 MHz通道的信噪比SNR≈(6．02N+1．76)dB，可達(dá)48dB(用戶要求為36dB)。

3．3 控制電路設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)備功能的要求，EMC測試低頻模擬信號光導(dǎo)傳輸設(shè)備的光接收機(jī)提供IEEE-488接口，EMC站主控系統(tǒng)通過IEEE-488接口對 EMC測試低頻模擬信號光傳輸設(shè)備發(fā)控制命令，光接收機(jī)則通過專用控制光纖將控制命令傳至發(fā)送端(位于測試現(xiàn)場)。綜合上述要求，設(shè)計(jì)EMC測試低頻模擬信號光傳輸設(shè)備的發(fā)送端和接收端之間一共需要三根光纖，分別用于傳輸10MHz信號(已經(jīng)數(shù)字化并2路復(fù)用一根光纖)、1MHz信號(已經(jīng)數(shù)字化并6路復(fù)用一根光纖)及控制信號(本設(shè)備的控制信號為R8232數(shù)據(jù))。

3．4 抗干擾設(shè)計(jì)

EMC測試低頻模擬信號光導(dǎo)傳輸設(shè)備為了精確測定飛機(jī)內(nèi)部真實(shí)的電磁輻射信號，所以提高設(shè)備的抗電磁干擾能力尤為重要，為此，主要考慮以下方面：光發(fā)送部分和光接收部分的機(jī)箱內(nèi)要四周密封，內(nèi)部采用金屬隔離物以避免電磁干擾。發(fā)送端的AM激光器和接收端的PIN光電探測器也通過金屬圍欄與控制電路相隔離，通過內(nèi)部隔板的電氣連線都經(jīng)濾波電容過濾。在電源抗干擾方面必須把數(shù)字電源和模擬電源分開，避免數(shù)字信號干擾模擬信號。同時，優(yōu)異的去耦和出色的濾波也是降低噪聲的有效途徑，常用的做法是在電源輸入和輸出管腳加去耦電容和旁路電容，去耦電容使電源模塊去除交流成分后的直流，使得瞬態(tài)電流可以回流到地；旁路電容能消除高頻輻射噪聲和抑制高頻干擾。

4 結(jié)語

本文采用光強(qiáng)直接調(diào)制和光電轉(zhuǎn)換技術(shù)，同時結(jié)合頻譜分析儀實(shí)現(xiàn)了對飛機(jī)內(nèi)部低頻電磁輻射信號的準(zhǔn)確測試，其技術(shù)實(shí)用而且可靠，通過實(shí)踐檢驗(yàn)，該設(shè)備不僅可用于對飛機(jī)內(nèi)部的電磁測試，還可以用到其他的電磁環(huán)境測量中，應(yīng)用前景廣泛。