EMC測試光導傳輸設備的設計

依據項目要求，研制一種用于測試飛機內部電磁環境相關信號和電源線上產生的干擾發射電平電磁輻射的設備。低頻模擬信號光傳輸設備采用光電轉換技術，加上相應的控制邏輯，與頻譜分析儀結合使用，可精確測定飛機內部真實的電磁模擬信號。

1 EMC測試光導傳輸設備的設計

飛機內部有許多輻射源，會在相關信號線和電源線上產生干擾發射電平，為確保飛機內部各機載設備之間能互不干擾地正常工作，在設計EMC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，用于評估飛機電子系統、內部設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到頻譜分析儀的過程中不被飛機內部電磁環境所干擾，所以需要把采集到的電磁信號轉變為光信號進行傳輸，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確性，并提高設備的可靠性。

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、控制板(包括電源單元、測試信號發生器單元及控制電路單元)、 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。

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直接強度調制技術，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制在高性能激光器上，調制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光電探測器檢測和寬帶低失真運放的放大，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選保證設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制方式，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，再復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復用成數字信號，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。由于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)。

3．3 控制電路設計

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站主控系統通過IEEE-488接口對 EMC測試低頻模擬信號光傳輸設備發控制命令，光接收機則通過專用控制光纖將控制命令傳至發送端(位于測試現場)。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，分別用于傳輸10MHz信號(已經數字化并2路復用一根光纖)、1MHz信號(已經數字化并6路復用一根光纖)及控制信號(本設備的控制信號為R8232數據)。

3．4 抗干擾設計

EMC測試低頻模擬信號光導傳輸設備為了精確測定飛機內部真實的電磁輻射信號，所以提高設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干擾。發送端的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，通過內部隔板的電氣連線都經濾波電容過濾。在電源抗干擾方面必須把數字電源和模擬電源分開，避免數字信號干擾模擬信號。同時，優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 結語

本文采用光強直接調制和光電轉換技術，同時結合頻譜分析儀實現了對飛機內部低頻電磁輻射信號的準確測試，其技術實用而且可靠，通過實踐檢驗，該設備不僅可用于對飛機內部的電磁測試，還可以用到其他的電磁環境測量中，應用前景廣泛。