一种基于单片机的空间立体电磁干扰仪

摘要：为测试电子产品电磁兼容性，基于MSP430单片机设计一种空间立体电磁干扰仪，提供多角度、多方位、多波段干扰源。设计中在带宽、频率一致性、信号完整性、制作工艺、调试精度等方面进行了深入研究，电路设计尽量采用功能芯片，提高整机的集成度和性能。
关键词：电磁干扰；电磁兼容；系列单片机；定向发射天线

0 引言
科学技术的发展，不仅促进了对产品的性能要求越来越高，同时也带来了电磁环境的不断恶化，在这种情况下，对电子系统进行环境电磁干扰测试有助于提高产品的工作稳定性，也会为同类系统的开发积累十分宝贵的经验。
在无线电波中，50～150MHz的调频波对一般的微控制电路的干扰较大，若在产品样品研制期间对其进行模拟测试，就可测出电子产品抗干扰能力，通过对电路的改进等，进一步优化产品性能，寻找成本与实际性能的平衡点，这就是电子设备的电磁兼容性设计。因此本文提出了一种基于单片机的空间立体电磁干扰仪的设计方法，采用MSP430系列单片机F4793芯片作为控制单元，给DDSAD9852发送控制字、对电磁波幅度进行A／D采集和频率采集、对人机交互界面及系统电源进行监视。此设计可以给电子、通信产品开发企业提供一个仿真的电磁干扰环境。

1 设计原理
本设计是基于MSP430单片机的电磁干扰系统，实际是一种调频电磁波发生及接收装置，该系统包括5大块：电磁收集箱、50～150 MHz电磁波的发射、50～150 MHz电磁波的接收、控制模块及电源。
电磁波发生装置产生幅度、频率可调的波形，经过定向天线发射；电磁波接收装置经过定向接收天线，电磁波被耦合，经过处理后送给各模块。
整个系统实现了封闭空间内的电磁波传导，使得外部的、未知的电磁波与测试环境没有任何关联。本设计可实现一种提供多角度、多方位的干扰仪，给产品的抗电磁干扰测试带来很大的便利。此干扰仪可以产生多方向的交替干扰，不需要移动被测物体即可实现全角度的辐射，并且各角度上的干扰波可以被统一和单独控制，而一般的干扰设备只具有单方向性。另外，此干扰仪在有限空间内产生的干扰波基本不会辐射到外围空间，相对于一般的干扰设备具有更好的安全性。其参数如下：
带宽：频率上限受到AD9852限制，理论上可以达到200 MHz，考虑到线路干扰和衰减，采用阻带滤波器，带宽限制为50～80 MHz(这样可以用普通的调频收音机进行简单的发送测试)。
频率一致性：取50 MHz，60 MHz，70 MHz及80 MHz四个点，50Ω天线负载，输出增益为-3～-2 dBK间，接收灵敏度大于-7 dB，采用高灵敏度收音机接收模块采集信号，信号质量很好。
信号完整性：这里指的是发射信号与接收信号的匹配度，由于AD9852可以实现频率调制，故加入调频信息后的信号保真度直接反映被测设备的电磁波吸收及干扰程度。
制作工艺：整机带宽达到了高频(1～100 MHz)范围，在元件选择和电路设计上考虑因素较多，比如信号的振铃处理，信号线的阻抗匹配计算，系统的布置(是一体化还是拆分为子母板)，操作流程及界面的设计等。
调试：由于最终采取子母板组合模式，各部件调试互不影响，调试主要包括硬件调试、程序调试及性能校调。

2 电路设计
调频电磁波发生及接收装置电路如图1所示。