CN106124891A - 一种平面电路测试空间电磁辐射干扰方法 - Google Patents

一种平面电路测试空间电磁辐射干扰方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种平面电路测试空间电磁辐射干扰方法，步骤一，将平面测试电路放置于待测区域；步骤二，量线缆负载的电压和电流响应；步骤三：由步骤而测试得到线缆负载的电压和电流响应，在线缆和空间辐射场耦合模型中通过时域有限差分法FDT计算得到线缆周围的空间辐射场。本发明方法能解决场强仪（电流探头）测试空间狭小且线缆密集的情形下测试空间电磁辐射干扰信号时给测试带来较大误差的问题。通过测试线缆的电压响应，计算出周围空间电磁场，使用多线缆耦合模型扩大了应用范围，使用匹配负载有效地消除反射波的影响，有效解决了在内部空间狭小且线缆密集的情形下测试空间电磁场的难题，适合在微波技术、电磁兼容领域推广运用。

Description

一种平面电路测试空间电磁辐射干扰方法
技术领域
本发明属于微波技术、电磁兼容领域，具体涉及一种平面电路测试空间电磁辐射干扰方法
背景技术
电磁兼容技术在工业、科学和医学(IMS)研究中的应用日益广泛,应用领域不断扩大。特别是在具有连续波、大功率、长时间工作的微波源的情况下，此时微波空间泄漏辐射将对控制电路产生致命影响。据相关文献分析线缆耦合是空间辐射对电路元件造成伤害的主要途径，因此为确保电子产品的长期有效工作，有必要对空间电磁辐射干扰进行测试。
空间电磁辐射干扰测试主要运用标准天线法、场强仪(电流探头)法等，其中标准天线法主要应用于设备外部电磁辐射场的测试，以确定其对外部环境的影响；场强仪(电流探头)法则大多用于设备内部线缆及关键元件周围的辐射场的测试，为设备元件的电磁兼容分析提供数据支撑，确保设备的正常工作。在用场强仪(电流探头)测试过程中，其探头的放置、固定是测试中的一大难点，特别是在内部空间狭小且线缆密集的情形下(绝大多数微波源的情形)，有可能根本无法放置测试探头。其次探头的放置会改变辐射场分布，给测试带来较大误差。鉴于以上情况，我们提出了一种空间电磁辐射干扰测试方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决场强仪(电流探头)测试空间电磁辐射干扰的局限，特别是在内部空间狭小且线缆密集的情形下测试空间电磁辐射干扰信号时，而提出一种有效的空间电磁辐射干扰测试方法。
本发明的目的是通过下述技术方案实现：一种平面电路测试空间电磁辐射干扰方法，由平面测试电路，线缆和空间辐射场耦合模型及计算程序构成，其测试步骤如下：
步骤一，将平面测试电路放置于待测区域；
步骤二，量线缆负载的电压和电流响应；
步骤三：由步骤而测试得到线缆负载的电压和电流响应，在线缆和空间辐射场耦合模型中通过时域有限差分法FDT计算得到线缆周围的空间辐射场。
本发明方法测试原理如下，空间电磁场与平面测试电路上的线缆有耦合作用，耦合作用的强弱与空间电磁场的幅度和入射方向相关，其大小可由负载上的电压或电流响应反应出来。通过环境条件，平面测试电路及空间电磁场的入射方向可建立线缆和空间辐射场耦合模型及编制相应的计算程序，由此计算程序可以由负载上的电压或电流响应反推出线缆周围的空间电磁场。其中空间电磁场的入射方向可由干扰源和平面测试电路的位置及其特性计算出。对于某些计算空间电磁场的入射方向有困难的情况，可用场强探头在空间较大的区域测出其场分布，从而算出空间电磁场的入射方向。
所述平面测试电路为一微带电路：介质基片2的底面为接地板1，介质基片2上设置有多组支路，各支路由连接在负载与SMA接头间的线缆构成；接地板为金属铜；介质基片2为损耗正切很小的介质材料；线缆为特性阻抗50Ω的金属铜导带。
所述平面测试电路多线缆负载为50Ω。
所述多线缆长度和相互之间的间距可随实际应用变化。
所述接地板和线缆所用材料均为良导体。
所述线缆一端接匹配负载，另一端SMA接头接屏蔽同轴传输线及测试仪器
所述线缆和空间辐射场耦合模型，场线耦合传输线方程能够获得多导体传输线和传输线网络终端负载上的电压和电流响应。所述线缆和空间辐射场耦合模型，时域有限差分法(FDTD)可处理宽频带信号激励、端接非线性负载等问题。进一步的，所述线缆和空间辐射场耦合模型，FDTD方法是一种时域算法，能够一次计算获得宽频带信号在电缆上耦合产生的瞬态响应。线缆和空间辐射场耦合模型，计算程序具有分析不同因素对电压、电流响应影响的能力。计算程序具有快速处理宽带电磁场信号及多辐射源在传输线上的激励场的能力。
有益效果：
本发明对比已有技术具有以下创新点：
1、首次提出使用多线缆平面电路测试空间电磁辐射干扰。
2、使用平面电路及SMA接头接屏蔽同轴传输线到测试仪器的方式对电压、电流进行测试，减少了空间占用及测试误差。
本发明对比已有技术具有以下显著优点：
1、有效解决了在内部空间狭小且线缆密集的情形下测试设备内部线缆及关键元件周围的辐射场的难题。
2、把对场的测试转换成对路的测试，有效地消除了其它测试方式的不良影响(测试频带有限、校正及遮挡等产生的误差)。
附图说明
图1为多线缆平面电路结构示意图。
图2为线缆和空间辐射场耦合模型示意图。
图3为线缆和空间辐射场耦合模型计算和测试结果。
图4为峰值电压响应与峰值场强关系图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的描述：
测量步骤如下：
一、准备接入测量环境，连接测量设备
本实施例准备的装置包括：如图1所示的多线缆平面测试电路、频谱仪、可调衰减器、电场探头、信号发生器。
将多线缆平面测试电路(图1)放置到测试环境中待测位置上，用同轴线连接可调衰减器及频谱仪。
二、测量线缆负载的电压响应
将可调衰减器预置到较大档位，开启频谱仪，选定测量频率范围，观察干扰频谱并调节可调衰减器，使被测信号处于合理的范围，记录下电压响应的峰值。
三、计算线缆周围的空间辐射场
由干扰源的分布及线缆耦合原理建立线缆和空间辐射场耦合模型，如图2所示；然后用此模型和测得的电压响应的峰值计算出线缆周围的空间辐射场。
实际测量表明此方法得到结果的误差绝大部分小于5％,只有极少部分误差位于5％-9％之间，如图3所示。此外在计算和测试中发现在相同的环境中，同一位置的峰值电压响应与峰值场强成线性关系，如图4所示。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种平面电路测试空间电磁辐射干扰方法，由平面测试电路，线缆和空间辐射场耦合模型及计算程序构成，其测试步骤如下：
步骤一，将平面测试电路放置于待测区域；
步骤二，量线缆负载的电压和电流响应；
步骤三：由步骤而测试得到线缆负载的电压和电流响应，在线缆和空间辐射场耦合模型中通过时域有限差分法FDT计算得到线缆周围的空间辐射场。
2.根据权利要求1所述的平面电路测试空间电磁辐射干扰方法，所述平面测试电路为一微带电路：介质基片(2)的底面为接地板(1)，介质基片(2)上设置有多组支路，各支路由连接在负载与SMA接头间的线缆构成；接地板为金属铜；介质基片为损耗正切很小的介质材料；线缆为特性阻抗50Ω的金属铜导带。
3.根据权利要求2所述的平面电路测试空间电磁辐射干扰方法，其特征在于，所述平面测试电路多线缆负载为50Ω。
4.根据权利要求2所述的平面电路测试空间电磁辐射干扰方法，其特征在于，所述多线缆长度和相互之间的间距可随实际应用变化。
5.根据权利要求2所述的平面电路测试空间电磁辐射干扰方法，其特征在于，所述接地板和线缆所用材料均为良导体。
6.根据权利要求2所述的平面电路测试空间电磁辐射干扰方法，其特征在于，所述线缆一端接匹配负载，另一端SMA接头接屏蔽同轴传输线及测试仪器。
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