一种用于电子系统的电磁环境效应边界测试方法

1.本发明涉及电磁环境测试，特别是涉及一种用于电子系统的电磁环境效应边界测试方法。


背景技术：

2.随着5g、物联网、人工智能等新技术在社会中的广泛应用，电子信息系统所面临的电磁环境日益复杂，引发的电磁兼容问题日渐增多，给电子信息系统设计、研制和使用提出挑战。电子信息系统在电磁环境下所产生的电磁环境效应问题解决不好，将会产生严重的“自扰、互扰”问题，影响电子信息系统性能。
3.对于设计和研制阶段的电子信息系统，摸清其电磁环境效应边界，清晰描述其能在什么样的环境下可以工作，能达到什么性能，提出其使用边界，是电子信息系统在复杂电磁环境中生存和工作的关键。
4.当前电子信息系统电磁兼容试验，主要采用单一信号测试，存在无法全面考察系统边界问题，无法为未知环境下电子信息系统的电磁环境适应性提供依据。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于电子系统的电磁环境效应边界测试方法，能够全面考察系统边界问题，为未知环境下电子系统的电磁环境适应性判断提供依据。
6.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于电子系统的电磁环境效应边界测试方法，包括以下步骤：
7.s1.对被测电子系统进行敏感阈值稳定性测试；
8.所述步骤s1包括：
9.s101.预先设定稳定性测试信号的频点和信号波形；
10.s102.设置稳定性测试的时间节点为：
11.试验开始时连续测试三次，每次间隔1分钟，测试敏感状态的短时稳定性；
12.试验开始后每隔2小时进行一次测试，保证敏感状态在试验中的稳定性；
13.试验结束后进行一次测试；
14.s103.利用稳定性测试信号,在设置的时间节点下对被测电子系统进行测试，并记录各个时间节点下测得的敏感阈值，记为a1,a2,
…
an；其中n表示总共测试的次数；
15.s104.判断敏感阈值的稳定性：
16.首先计算其中i∈[1,n]，为a1,a2,
…
an的平均值；
[0017]
若满足mad≤2db，认为敏感阈值是相对稳定的，进入步骤s2，若不满足mad≤2db，返回步骤s101。
[0018]
s2.设定五类基本信号，并利用五类基本信号分别对被测电子系统进行敏感阈值
测试，得到敏感阈值测试曲线t1～t5；
[0019]
所述步骤s2包括以下步骤：
[0020]
s201.设定五类基本信号，分别为：
[0021]
第1类信号采用调制方式为单频连续波的单频信号；
[0022]
第2类信号采用的调制方式为脉冲调幅，占空比50％，脉冲频率1khz；
[0023]
第3类信号采用的调制方式为脉冲调幅，占空比10％，脉冲频率1khz；
[0024]
第4类信号采用的调制方式为正弦调频，频偏0.1倍中频带宽，基带频率10khz；
[0025]
第5类信号采用的调制方式为正弦调频，频偏0.9倍中频带宽，基带频率10khz；
[0026]
s202.对于第1类信号，在测试频率范围内的每一个频点，向被测电子系统施加该频点的第1类信号，进行敏感阈值测试，得到第1类信号每一个频点下的敏感阈值，绘制获得敏感阈值测试曲线t1；敏感阈值测试曲线t1中，每一个点的横坐标为测试频率范围内的频点，纵坐标为该频点对应的敏感阈值；
[0027]
s203.将第一类信号分别替换为第2～5类信号，每一次替换后重复执行步骤s202，得到敏感阈值测试曲线t2、t3、t4、t5，分别表示第2、3、4、5类信号对应的敏感阈值测试曲线。
[0028]
s3.对被测电子系统进行时间相关性分析和拓展测试，判断被测电子系统的时间相关敏感类型和对应的最敏感信号；
[0029]
所述步骤s3包括以下子步骤：
[0030]
s301.根据敏感阈值测试曲线t1、t2、t3，进行如下初步判定：
[0031]
若t1》t3》t2，敏感类型为峰值型，无时间相关性，无需继续进行时间相关性分析，最敏感信号为第2类信号；
[0032]
若t3》t1》t2或t3》t2》t1，不确定敏感类型，也不确定是否存在时间相关性，进入步骤s302，进项拓展测试；
[0033]
其中，对于任一曲线ti和tj，i、j取值范围为{1,2,3,4,5}且i不等于j；若对于测试频率范围内的任意频点，均满足：该频点在曲线ti上对应的敏感阈值，大于该频点在曲线tj上对应的敏感阈值；则认为ti》tj；
[0034]
s302.选定测试信号为脉冲调幅信号，脉冲频率1khz，占空比取10％-90％，每隔10％取一点，在9个不同的占空比下，利用测试信号对被测电子系统进行敏感阈值测试，得到阈值曲线ta1-ta9：
[0035]
观察阈值曲线突变情况，若从ta1到ta9量值均匀单调下降，判定敏感类型为功率型，无需进行后续时间相关性测试，最敏感信号为第1类信号；
[0036]
若从ta1到ta9量值在某两者之间出现突变性降低，判定为时间相关，记录此时发生突变位置对应的占空比取值，以占空比较高者为准，记录为临界占空比；
[0037]
s303.多脉冲周期测试：选定测试信号为脉冲调幅信号，脉冲周期分别取500μs和2ms，按照步骤s302中的占空比扫描测试方法分别测试其临界占空比分别为α1和α2；
[0038]
若|α1-α0|《10％且|α2-α0|《10％，判定为时间占比型；最敏感信号为脉冲幅度调制，脉冲频率1khz，占空比α 5％；
[0039]
若α1《α0《α2，且量值波动超过10％，判定为无扰时间型，临界无扰时间t
l
＝1ms*(1-α0)；最敏感信号为：脉冲幅度调制，脉冲周期2t
l
，占空比60％；
[0040]
若α1》α0》α2，且量值波动超过10％，判定为有扰时间型，临界有扰时间th＝1ms*α0；最敏感信号为：脉冲幅度调制，脉冲周期2th，占空比60％。
[0041]
s4.对被测电子系统进行带宽相关性分析和拓展测试，判断被测电子系统的带宽相关敏感类型和对应的最敏感信号；
[0042]
所述步骤s4包括以下子步骤：
[0043]
s401.根据t1、t4、t5的测试曲线，进行如下初步的敏感类型判定：
[0044]
若t1》t4》t5，则为带宽正相关，宽带型；
[0045]
若t1《t4《t5，则为带宽负相关，窄带型；
[0046]
若非单调变化，量值波动小于3db，无相关型；
[0047]
若非单调变化，量值波动大于3db，进入步骤s402；
[0048]
s402.设置测试信号为正弦调频信号，基带频率10khz，频偏设置为中频带宽的如下倍数：0.01、0.03、0.1、0.3、1、3、10，在不同的频偏下对被测电子系统进行敏感阈值测试，获得阈值曲线tc1-tc7；
[0049]
若tc1至tc7为单调上升，则判定为窄带型；
[0050]
若tc1至tc7为单调下降，则判定为宽带型；
[0051]
若tc1至tc7为先下降后上升，则判定为特定带宽型，将最低量值对应的频偏记为b；
[0052]
s403.根据敏感类型，确定最敏感信号：
[0053]
对于无相关型，无需施加频率调制
[0054]
对于宽带型，最敏感信号为施加正弦调频，频偏为10倍中频带宽；
[0055]
对于窄带型，最敏感信号为施加正弦调频，频偏为0.01倍中频带宽；
[0056]
对于特定带宽型，最敏感信号为施加正弦调频，频偏为b。
[0057]
s5.将时间相关敏感类型对应的最敏感信号与带宽相关敏感类型和对应的最敏感信号进行组合，得到最终的组合敏感信号，并利用组合敏感信号对被测电子系统进行测试，生成敏感阈值曲线t6。
[0058]
本发明的有益效果是：本发明全面考察系统边界，能够通过测试结果推断电子系统电磁环境效应机理并获取量化敏感判据，为电子系统在未知环境中的适应性预测提供依据。
附图说明
[0059]
图1为本发明的方法流程图；
[0060]
图2为时间相关性分析流程示意图；
[0061]
图3为带宽相关性分析与拓展测试流程示意图。
具体实施方式
[0062]
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
[0063]
如图1所示，一种用于电子系统的电磁环境效应边界测试方法，包括以下步骤：
[0064]
s1.对被测电子系统进行敏感阈值稳定性测试；
[0065]
所述步骤s1包括：
[0066]
s101.预先设定稳定性测试信号的频点和信号波形；
[0067]
s102.设置稳定性测试的时间节点为：
[0068]
试验开始时连续测试三次，每次间隔1分钟，测试敏感状态的短时稳定性；
[0069]
试验开始后每隔2小时进行一次测试，保证敏感状态在试验中的稳定性；
[0070]
试验结束后进行一次测试；
[0071]
s103.利用稳定性测试信号,在设置的时间节点下对被测电子系统进行测试，并记录各个时间节点下测得的敏感阈值，记为a1,a2,
…
an；其中n表示总共测试的次数；
[0072]
s104.判断敏感阈值的稳定性：
[0073]
首先计算其中i∈[1,n]，为a1,a2,
…
an的平均值；
[0074]
若满足mad≤2db，认为敏感阈值是相对稳定的，进入步骤s2，若不满足mad≤2db，返回步骤s101。
[0075]
敏感阈值是指引起设备、分系统、系统异常的干扰信号电平；其中引起设备、分系统、系统异常包括：引起设备、分系统、系统呈现最小可识别的不希望有的响应，以及引起设备、分系统、系统性能降级。
[0076]
系统敏感阈值极易受到工作状态、工作环境和试验布置的影响。为了保证数据的有效性，应确定敏感阈值在一组试验状态下保持相对稳定；如不稳定，则更改工作环境和试验布置，重新进行敏感阈值稳定性测试，直至敏感阈值相对稳定；
[0077]
s2.设定五类基本信号，并利用五类基本信号分别对被测电子系统进行敏感阈值测试，得到敏感阈值测试曲线t1～t5；
[0078]
所述步骤s2包括以下步骤：
[0079]
s201.设定五类基本信号如表1所示，其中，第1信号为单频连续波，为微波射频领域的基准信号，具有完全的干扰时间占用度和最低的带宽占用度。第2和第3信号为脉冲调幅，具有不同的时间占用度和极低带宽占用，对比1、2、3信号可推断敏感效应的时间相关性。第4、5信号为正弦调频，具有完全时间占用和不同的带宽占用，对比1、4、5信号可推断敏感效应的带宽相关性。由于带宽相关性仅射频前端系统可能出现，第4、5信号仅应用于射频前端类系统，不用于非射频类系统或非射频测试点位(如后端线缆注入等)；同理，非射频系统或测试点位无需进行带宽相关性分析。
[0080]
表1五类基本敏感度测试信号
[0081][0082]
s202.对于第1类信号，在测试频率范围内的每一个频点，向被测电子系统施加该频点的第1类信号，进行敏感阈值测试，得到第1类信号每一个频点下的敏感阈值，绘制获得敏感阈值测试曲线t1；敏感阈值测试曲线t1中，每一个点的横坐标为测试频率范围内的频点，纵坐标为该频点对应的敏感阈值；
[0083]
s203.将第一类信号分别替换为第2～5类信号，每一次替换后重复执行步骤s202，得到敏感阈值测试曲线t2、t3、t4、t5，分别表示第2、3、4、5类信号对应的敏感阈值测试曲线。
[0084]
s3.对被测电子系统进行时间相关性分析和拓展测试，判断被测电子系统的时间相关敏感类型和对应的最敏感信号；
[0085]
如图2所示，所述步骤s3包括以下子步骤：
[0086]
s301.根据敏感阈值测试曲线t1、t2、t3，进行如下初步判定：
[0087]
若t1》t3》t2，敏感类型为峰值型，无时间相关性，无需继续进行时间相关性分析，最敏感信号为第2类信号；
[0088]
若t3》t1》t2或t3》t2》t1，不确定敏感类型，也不确定是否存在时间相关性，进入步骤s302，进项拓展测试；
[0089]
在本技术的实施例中，具体的判决方法如下表2所示：
[0090]
表2被试系统敏感效应类型基本判定(时间相关性)
[0091][0092]
对于峰值型，无需继续进行时间相关性分析，无额外判据参数。最敏感信号可直接按第2类信号进行输出。
[0093]
其中，对于任一曲线ti和tj，i、j取值范围为{1,2,3,4,5}且i不等于j；若对于测试频率范围内的任意频点，均满足：该频点在曲线ti上对应的敏感阈值，大于该频点在曲线tj上对应的敏感阈值；则认为ti》tj；
[0094]
s302.选定测试信号为脉冲调幅信号，脉冲频率1khz，占空比取10％-90％，每隔10％取一点，在9个不同的占空比下，(按照步骤s202的方式)利用测试信号对被测电子系统进行敏感阈值测试，得到阈值曲线ta1-ta9：
[0095]
观察阈值曲线突变情况，若从ta1到ta9量值均匀单调下降，判定敏感类型为功率型，无需进行后续时间相关性测试，最敏感信号为第1类信号；
[0096]
若从ta1到ta9量值在某两者之间出现突变性降低，判定为时间相关，记录此时发生突变位置对应的占空比取值，以占空比较高者为准，记录为临界占空比；例如ta6与ta7间发生突变，则记录临界占空比α0＝70％。继续进行后续时间相关性测试。
[0097]
s303.多脉冲周期测试：选定测试信号为脉冲调幅信号，脉冲周期分别取500μs和2ms，按照步骤s302中的占空比扫描测试方法分别测试其临界占空比分别为α1和α2；
[0098]
若|α1-α0|《10％且|α2-α0|《10％，判定为时间占比型；最敏感信号为脉冲幅度调制，脉冲频率1khz，占空比α 5％；
[0099]
若α1《α0《α2，且量值波动超过10％，判定为无扰时间型，临界无扰时间t
l
＝1ms*(1-α0)；最敏感信号为：脉冲幅度调制，脉冲周期2t
l
，占空比60％；
[0100]
若α1》α0》α2，且量值波动超过10％，判定为有扰时间型，临界有扰时间th＝1ms*α0；最敏感信号为：脉冲幅度调制，脉冲周期2th，占空比60％。
[0101]
其他情况不属于本发明涵盖范畴，本发明不适用。
[0102]
在本技术的实施例中，分析结果如下表3所示：
[0103]
表3时间相关性分析有效数据结果
[0104][0105]
s4.对被测电子系统进行带宽相关性分析和拓展测试，判断被测电子系统的带宽相关敏感类型和对应的最敏感信号；
[0106]
如图3所示，所述步骤s4包括以下子步骤：
[0107]
s401.根据t1、t4、t5的测试曲线，进行如下初步的敏感类型判定：
[0108]
若t1》t4》t5，则为带宽正相关，宽带型；
[0109]
若t1《t4《t5，则为带宽负相关，窄带型；
[0110]
若非单调变化，量值波动小于3db，无相关型；
[0111]
若非单调变化，量值波动大于3db，进入步骤s402；
[0112]
若出现其他情况，则本发明不适用；
[0113]
s402.设置测试信号为正弦调频信号，基带频率10khz，频偏设置为中频带宽的如下倍数：0.01、0.03、0.1、0.3、1、3、10，(按照步骤s202的方式)在不同的频偏下对被测电子系统进行敏感阈值测试，获得阈值曲线tc1-tc7；
[0114]
若tc1至tc7为单调上升，则判定为窄带型；
[0115]
若tc1至tc7为单调下降，则判定为宽带型；
[0116]
若tc1至tc7为先下降后上升，则判定为特定带宽型，将最低量值对应的频偏记为b；
[0117]
其他情况不属于本发明涵盖范畴，本发明不适用。
[0118]
s403.根据敏感类型，确定最敏感信号：
[0119]
对于无相关型，无需施加频率调制
[0120]
对于宽带型，最敏感信号为施加正弦调频，频偏为10倍中频带宽；
[0121]
对于窄带型，最敏感信号为施加正弦调频，频偏为0.01倍中频带宽；
[0122]
对于特定带宽型，最敏感信号为施加正弦调频，频偏为b。
[0123]
具体如下表4所示：
[0124]
表4时间相关性分析有效数据结果
[0125]
敏感类型最敏感信号无相关性无需施加频率调制；宽带型施加正弦调频，频偏为10倍中频带宽窄带型施加正弦调频，频偏为0.01倍中频带宽特定带宽型施加正弦调频，频偏为b其他本发明不适用
[0126]
s5.将时间相关敏感类型对应的最敏感信号与带宽相关敏感类型和对应的最敏感信号进行组合，得到最终的组合敏感信号，并(按照步骤s202的方式)利用组合敏感信号对被测电子系统进行测试，生成敏感阈值曲线t6。
[0127]
在本技术的实施例中，体过程如下：
[0128]
1)依据时间相关性分析与拓展测试结果确定系统/设备的敏感类型1以及对应的最敏感信号1(参见表3)；
[0129]
2)依据带宽相关性分析与拓展测试结果确定系统/设备的敏感类型2以及对应的最敏感信号2(参见表4)；
[0130]
3)依据敏感类型1、2以及对应的最敏感信号1、2，组合形成最终的敏感信号，例如某系统时间相关性分析与拓展测试结果表明其为时间占比型，带宽相关性分析与拓展测试结果表明其为窄带型，则其最敏感信号为：调频脉冲幅度调制，脉冲频率1khz，占空比α 5％，频偏为0.01倍中频带宽。
[0131]
上述说明示出并描述了本发明的一个优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发
明所附权利要求的保护范围内。