中心議題：

• 討論用於EMC測試的低頻光導傳輸設備的設計
• 學習EMC測試低頻模擬信號光傳輸設備的實現

解決方案：

• 采用光強直接調製和光電轉換技術
• 結合頻譜分析儀實現對低頻電磁輻射信號的測試

 引言

依(yi)據(ju)項(xiang)目(mu)要(yao)求(qiu)
，研(yan)製(zhi)一(yi)種(zhong)用(yong)於(yu)測(ce)試(shi)飛(fei)機(ji)內(nei)部(bu)電(dian)磁(ci)環(huan)境(jing)相(xiang)關(guan)信(xin)號(hao)和(he)電(dian)源(yuan)線(xian)上(shang)產(chan)生(sheng)的(de)幹(gan)擾(rao)發(fa)射(she)電(dian)平(ping)電(dian)磁(ci)輻(fu)射(she)的(de)設(she)備(bei)。低(di)頻(pin)模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)光(guang)傳(chuan)輸(shu)設(she)備(bei)采(cai)用(yong)光(guang)電(dian)轉(zhuan)換(huan)技(ji)術(shu)，加(jia)上(shang)相(xiang)應(ying)的(de)控(kong)製(zhi)邏(luo)輯(ji)，與(yu)頻(pin)譜(pu)分(fen)析(xi)儀(yi)結(jie)合(he)使(shi)用(yong)，可(ke)精(jing)確(que)測(ce)定(ding)飛(fei)機(ji)內(nei)部(bu)真(zhen)實(shi)的(de)電(dian)磁(ci)模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)。

1 EMC測試光導傳輸設備的設計

feijineibuyouxuduofusheyuan，huizaixiangguanxinhaoxianhedianyuanxianshangchanshengganraofashedianping
，weiquebaofeijineibugejizaishebeizhijiannenghubuganraodizhengchanggongzuo，zaishejiEMC測試光傳輸設備時，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，用於評估飛機電子係統、內(nei)部(bu)設(she)備(bei)及(ji)互(hu)連(lian)電(dian)纜(lan)對(dui)電(dian)磁(ci)輻(fu)射(she)的(de)承(cheng)受(shou)能(neng)力(li)，還(hai)要(yao)保(bao)證(zheng)被(bei)測(ce)的(de)電(dian)磁(ci)信(xin)號(hao)在(zai)傳(chuan)輸(shu)到(dao)頻(pin)譜(pu)分(fen)析(xi)儀(yi)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)不(bu)被(bei)飛(fei)機(ji)內(nei)部(bu)電(dian)磁(ci)環(huan)境(jing)所(suo)幹(gan)擾(rao)，所(suo)以(yi)需(xu)要(yao)把(ba)采(cai)集(ji)到(dao)的(de)電(dian)磁(ci)信(xin)號(hao)轉(zhuan)變(bian)為(wei)光(guang)信(xin)號(hao)進(jin)行(xing)傳(chuan)輸(shu)，通(tong)過(guo)使(shi)用(yong)光(guang)纖(xian)傳(chuan)輸(shu)，以(yi)完(wan)全(quan)避(bi)免(mian)電(dian)磁(ci)輻(fu)射(she)信(xin)號(hao)的(de)幹(gan)擾(rao)
，確(que)保(bao)被(bei)測(ce)電(dian)磁(ci)信(xin)號(hao)的(de)準(zhun)確(que)性(xing)
，並(bing)提(ti)高(gao)設(she)備(bei)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)。

2 設備的構成和結構框圖

EMC測試低頻光導傳輸設備由光發送單元和光接收單元組成。光發送單元由背板
、控製板(包括電源單元

、測試信號發生器單元及控製電路單元)
、1OMHz通道發送板(2通道)以及1MHz通道發送板(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。 [page]
3 EMC測試低頻模擬信號光傳輸設備的實現

3．1 1 MHz模擬光通道設計

EMC測試低頻光導傳輸設備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直接強度調製技術，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製在高性能激光器上，調製成光強隨信號幅度變化的激光
，通過光纖進行長距離傳輸；接收端通過PIN光(guang)電(dian)探(tan)測(ce)器(qi)檢(jian)測(ce)和(he)寬(kuan)帶(dai)低(di)失(shi)真(zhen)運(yun)放(fang)的(de)放(fang)大(da)
，將(jiang)光(guang)信(xin)號(hao)還(hai)原(yuan)為(wei)電(dian)信(xin)號(hao)。這(zhe)種(zhong)模(mo)擬(ni)光(guang)傳(chuan)輸(shu)方(fang)式(shi)通(tong)過(guo)對(dui)器(qi)件(jian)的(de)優(you)選(xuan)保(bao)證(zheng)設(she)備(bei)具(ju)有(you)較(jiao)高(gao)的(de)信(xin)噪(zao)比(bi)和(he)較(jiao)低(di)的(de)失(shi)真(zhen)度(du)。
 
3．2 1 OMHz模擬光通道設計

2路10MHz模擬光傳輸通道的信號頻帶為DC～10MHz，采用模數一數模的全數字調製方式
，在單芯單模光纖中以1 3 1 Onm波長激光傳輸。發送時對2個模擬傳輸通道高速采樣
，進行A／D轉換
，通過光電轉換電路
，再複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字信號解複用成數字信號

，進行D／A轉換，還原成模擬信號。圖4和圖5為10MHz通道的原理框圖。由於10 MHz通道的傳輸信號頻率已經比較高，為保證信號質量，本方案的2個10 MHz通道均采用8位A／D、D／A轉換器，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48dB(用戶要求為36dB)。
[page] 3．3 控製電路設計

根據設備功能的要求
，EMC測試低頻模擬信號光導傳輸設備的光接收機提供IEEE-488接口，EMC站主控係統通過I．EEE-488接口對EMC測試低頻模擬信號光傳輸設備發控製命令

，光接收機則通過專用控製光纖將控製命令傳至發送端(位於測試現場)。綜合上述要求，設計EMC測試低頻模擬信號光傳輸設備的發送端和接收端之間一共需要三根光纖，分別用於傳輸10MHz信號(已經數字化並2路複用一根光纖)、1MHz信號(已經數字化並6路複用一根光纖)及控製信號(本設備的控製信號為R8232數據)。

3．4 抗幹擾設計

EMC測(ce)試(shi)低(di)頻(pin)模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)光(guang)導(dao)傳(chuan)輸(shu)設(she)備(bei)為(wei)了(le)精(jing)確(que)測(ce)定(ding)飛(fei)機(ji)內(nei)部(bu)真(zhen)實(shi)的(de)電(dian)磁(ci)輻(fu)射(she)信(xin)號(hao)
，所(suo)以(yi)提(ti)高(gao)設(she)備(bei)的(de)抗(kang)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)尤(you)為(wei)重(zhong)要(yao)
，為(wei)此(ci)，主(zhu)要(yao)考(kao)慮(lv)以(yi)下(xia)方(fang)麵(mian)：光發送部分和光接收部分的機箱內要四周密封，內部采用金屬隔離物以避免電磁幹擾。發送端的AM激光器和接收端的PIN光(guang)電(dian)探(tan)測(ce)器(qi)也(ye)通(tong)過(guo)金(jin)屬(shu)圍(wei)欄(lan)與(yu)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)相(xiang)隔(ge)離(li)
，通(tong)過(guo)內(nei)部(bu)隔(ge)板(ban)的(de)電(dian)氣(qi)連(lian)線(xian)都(dou)經(jing)濾(lv)波(bo)電(dian)容(rong)過(guo)濾(lv)。在(zai)電(dian)源(yuan)抗(kang)幹(gan)擾(rao)方(fang)麵(mian)必(bi)須(xu)把(ba)數(shu)字(zi)電(dian)源(yuan)和(he)模(mo)擬(ni)電(dian)源(yuan)分(fen)開(kai)


，避(bi)免(mian)數(shu)字(zi)信(xin)號(hao)幹(gan)擾(rao)模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)。同(tong)時(shi)，優(you)異(yi)的(de)去(qu)耦(ou)和(he)出(chu)色(se)的(de)濾(lv)波(bo)也(ye)是(shi)降(jiang)低(di)噪(zao)聲(sheng)的(de)有(you)效(xiao)途(tu)徑(jing)，常(chang)用(yong)的(de)做(zuo)法(fa)是(shi)在(zai)電(dian)源(yuan)輸(shu)入(ru)和(he)輸(shu)出(chu)管(guan)腳(jiao)加(jia)去(qu)耦(ou)電(dian)容(rong)和(he)旁(pang)路(lu)電(dian)容(rong)，去(qu)耦(ou)電(dian)容(rong)使(shi)電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)去(qu)除(chu)交(jiao)流(liu)成(cheng)分(fen)後(hou)的(de)直(zhi)流(liu)，使(shi)得(de)瞬(shun)態(tai)電(dian)流(liu)可(ke)以(yi)回(hui)流(liu)到(dao)地(di)；旁路電容能消除高頻輻射噪聲和抑製高頻幹擾。

4 結語

本(ben)文(wen)采(cai)用(yong)光(guang)強(qiang)直(zhi)接(jie)調(tiao)製(zhi)和(he)光(guang)電(dian)轉(zhuan)換(huan)技(ji)術(shu)
，同(tong)時(shi)結(jie)合(he)頻(pin)譜(pu)分(fen)析(xi)儀(yi)實(shi)現(xian)了(le)對(dui)飛(fei)機(ji)內(nei)部(bu)低(di)頻(pin)電(dian)磁(ci)輻(fu)射(she)信(xin)號(hao)的(de)準(zhun)確(que)測(ce)試(shi)，其(qi)技(ji)術(shu)實(shi)用(yong)而(er)且(qie)可(ke)靠(kao)，通(tong)過(guo)實(shi)踐(jian)檢(jian)驗(yan)，該(gai)設(she)備(bei)不(bu)僅(jin)可(ke)用(yong)於(yu)對(dui)飛(fei)機(ji)內(nei)部(bu)的(de)電(dian)磁(ci)測(ce)試(shi)，還(hai)可(ke)以(yi)用(yong)到(dao)其(qi)他(ta)的(de)電(dian)磁(ci)環(huan)境(jing)測(ce)量(liang)中(zhong)，應(ying)用(yong)前(qian)景(jing)廣(guang)泛(fan)。