CN107121598A - 一种场多导体传输线耦合的辐射敏感度测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种场多导体传输线耦合的辐射敏感度测试方法,属于电磁干扰测试的技术领域。该方法:在平行于待测试传输线的位置上架设一根与传输线弱耦合的干扰线,干扰线的两端分别接有信号源以及匹配阻抗,建立场多导体传输线耦合模型和与之等效的双端口激励下的多导体传输线模型,初始化干扰线两端接有的信号源后检测待测试传输线的端口电压。本发明将传输线辐射敏感度预测实验转化为双端口激励下的多导体传输线实验,在保持较高测试精度的同时降低了成本。
Description
技术领域
本发明公开了一种场多导体传输线耦合的辐射敏感度测试方法,属于传输线电磁干扰测试的技术领域。
背景技术
随着电力电子设备高频化、集成化的发展,线缆作为设备间信号、能量的传递者,其固有的耦合效应又将外界电磁噪声引入系统,进一步恶化了系统电磁环境,降低系统的运行性能。目前,线缆电磁噪声测试的方法有混响室法、屏蔽室法、电波暗室法和大电流注入法等,虽这些测试方法精度较高,但存在测试实验成本高昂的问题。本发明旨在在低成本且不乏有效性的实验条件下测试外施电磁场对多导体传输线的电磁干扰,即测试场多导体传输线耦合的影响。
发明内容
本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足,提供了一种场多导体传输线耦合的辐射敏感度测试方法,采用成本较低的双端口激励下的多导体传输线模型即可实现传输线辐射敏感度的预测,解决了现有线缆电磁噪声测试方法成本高昂的技术问题。
本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案:
一种场多导体传输线耦合的辐射敏感度测试方法,在平行于待测试传输线的位置上架设一根与传输线为弱耦合的干扰线,干扰线的两端分别接有信号源以及匹配阻抗,建立场多导体传输线耦合模型和与之等效的双端口激励下的多导体传输线模型,初始化干扰线两端接有的信号源后检测待测试传输线的端口电压。
作为场多导体传输线耦合的辐射敏感度测试方法的进一步优化方案,采用如下方法建立场多导体传输线耦合模型和与之等效的双端口激励下的多导体传输线模型:
首先,采用具有集总源的2n端口网络表示入射场激励待测试传输线的多导体传输线耦合模型,建立Taylor模型并确定待测试传输线端口的集总电压和集总电流;
接着,采用2(n+1)端口网络表示考虑干扰线耦合响应的多导体传输线模型,建立以待测试传输线为观测对象的具有集总源的2n端口网络以构建双端口激励下的多导体传输线模型,确定待测试传输线端口受干扰后的集总电压和集总电流;
最后,在消除干扰线对待测传输线影响的条件下优化建立双端口激励下的多导体传输线模型以使之与场多导体传输线耦合模型等效。
作为场多导体传输线耦合的辐射敏感度测试方法的再进一步优化方案,待测试传输线端口的集总电压和集总电流为:
其中,l为待测试传输线的长度,分别为待测试传输线近端端口电压和近端端口电流,分别为待测试传输线远端端口电压和远端端口电流,分别为待测试传输线远端端口的集总电压源和集总电流源,ΦTL(l)为待测试传输线的链参数矩阵。
再进一步的,场多导体传输线耦合的辐射敏感度测试方法中,待测试传输线端口受干扰后的集总电压和集总电流为:
其中,ΦXL(l)为干扰线对待测试传输线的二次效应,分别为待测试传输线对干扰线的一次响应电压和一次响应电流。
更进一步的,场多导体传输线耦合的辐射敏感度测试方法,采用如下方法在消除干扰线对待测传输线影响的条件下优化构建的双端口激励下的多导体传输线模型:根据干扰线和待测试传输线的弱耦合关系确定待测试传输线的耦合系数,并以特征阻抗为干扰线两端的匹配阻抗,将干扰线对待测试传输线的二次效应优化为单位矩阵,待测试传输线端口受干扰后的集总电压和集总电流优化为: 分别为优化后的待测试传输线远端端口的集总电压源和集总电流源,令
本发明采用上述技术方案,具有以下有益效果:本发明在与传输线平行的位置外加一根两端接有一定幅值和相位的信号源的干扰线,建立双端口激励下的多导体传输线模型以求得干扰线对传输线的响应,通过双端口激励下多导体传输线实验即可预测传输线辐射敏感度,该测试方法的测试精度与传统测试方法的测试精度有5dB左右的差距,即,本发明公开的测试方法保持较高测试精度并降低了成本。
附图说明
图1为外施场激励传输线具有集总源的2n端口网络;
图2为链参数矩阵构成的2(n+1)端口网络;
图3为内部激励对多导体传输线影响的示意图;
图4为本发明等效模型建立的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明。
如图4所示,外施电磁场对传输线的影响可等效为无外施场的情况下外加一根两端接有一定幅值和相位的信号源的干扰线对传输线的响应,从而使成本高的传输线辐射敏感度预测实验可转化为成本较低的双端口激励下的多导体传输线实验。
1、如图1所示,入射场激励的多导体传输线可以等效为一个激励源的传输线与位于z=l处的集总电压源和电流源表示,采用具有集总源的2n端口网络表示并建立Taylor模型,n为待测试传输线总数。
由传输线链参数矩阵组成的MTL端口的总电压和电流表达式为:
其中,l为待测试传输线的长度,分别为待测试传输线近端端口电压和近端端口电流,分别为待测试传输线远端端口电压和远端端口电流,分别为待测试传输线远端端口的集总电压源和集总电流源,ΦTL(l)为待测试传输线的链参数矩阵,Φ11(l)、Φ12(l)、Φ21(l)、Φ22(l)为待测试传输线链参数矩阵的各元素。可以看出,近端端口与远端端口之间存在着由链参数矩阵表征的函数关系。
2、外加一根两端接有一定幅值和相位的信号源的干扰线时,干扰线和待测试传输线组成的2(n+1)端口网络如图2所示,所对应的由传输线链参数矩阵组成的MTL端口的总电压和电流表达式为:
其中,分别为2(n+1)端口网络中传输线近端端口电压和近端端口电流,分别为2(n+1)端口网络中传输线远端端口电压和远端端口电流,Φ′11(l)、Φ′12(l)、Φ′21(l)、Φ′22(l)为2(n+1)端口网络中传输线链参数矩阵的各元素。
为了得到和Taylor模型相似的链参数矩阵表达式,选取受扰线为研究对象,采用如图3所示的具有集总源的2n端口网络形式研究内部激励对多导体传输线
的影响,待测试传输线端口受干扰后的集总电压和集总电流可以表示为:
上式中UXT(l)和表示干扰线对所研究的传输线线束一次效应即主要影响,ФXL(l)表示干扰线对传输线的二次效应。
欲要两模型等效应满足以下两个假设条件:
(1)干扰线激励源对受扰线束的影响为弱耦合,即:
ki为第i根待测试传输线的耦合系数,即,干扰线距离传输线束越远,耦合系数越小,弱耦合的有效性越强,一般情况下,k<0.1即为弱耦合有效;l1i为干扰线与第i根待测试传输线的互感,l11为干扰线的自感,lii为第i根待测试传输线的自感。
(2)干扰线两端接有匹配阻抗ZC。在不考虑传输线情况下,匹配阻抗为干扰线的特征阻抗,lG为干扰线的自感。
在两个假设条件下,干扰线对传输线的二次效应ФXL(l)为单位矩阵,说明在干扰线上施加激励源响应时,激励源对传输线的二次影响可以忽略,这时得到待测试传输线端口受干扰后的集总电压和集总电流为:
3、经过上述分析,由链参数矩阵组成的端口电压和电流的表达式中可以看出,要使两模型等效,需使:
分别为优化后的待测试传输线远端端口的集总电压源和集总电流源。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种场多导体传输线耦合的辐射敏感度测试方法,其特征在于,在平行于待测试传输线的位置上架设一根与传输线为弱耦合的干扰线,干扰线的两端分别接有信号源以及匹配阻抗,建立场多导体传输线耦合模型和与之等效的双端口激励下的多导体传输线模型,初始化干扰线两端接有的信号源后检测待测试传输线的端口电压。
2.根据权利要求1所述一种场多导体传输线耦合的辐射敏感度测试方法,其特征在于,采用如下方法建立场多导体传输线耦合模型和与之等效的双端口激励下的多导体传输线模型:
首先,采用具有集总源的2n端口网络表示入射场激励待测试传输线的多导体传输线耦合模型,建立Taylor模型并确定待测试传输线端口的集总电压和集总电流;
接着,采用2(n+1)端口网络表示考虑干扰线耦合响应的多导体传输线模型,建立针对以受到干扰的待测试传输线为观测对象的具有集总源的2n端口网络以构建双端口激励下的多导体传输线模型,确定待测试传输线端口受干扰后的集总电压和集总电流;
最后,在消除干扰线对待测传输线影响的条件下优化构建的双端口激励下的多导体传输线模型以使之与场多导体传输线耦合模型等效。
3.根据权利要求2所述一种场多导体传输线耦合的辐射敏感度测试方法,其特征在于,所述待测试传输线端口的集总电压和集总电流为:
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其中,l为待测试传输线的长度,分别为待测试传输线近端端口电压和近端端口电流,分别为待测试传输线远端端口电压和远端端口电流,分别为待测试传输线远端端口的集总电压源和集总电流源,ΦTL(l)为待测试传输线的链参数矩阵。
4.根据权利要求3所述一种场多导体传输线耦合的辐射敏感度测试方法,其特征在于,所述待测试传输线端口受干扰后的集总电压和集总电流为:
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其中,ΦXL(l)为干扰线对待测试传输线的二次效应,分别为待测试传输线对干扰线的一次响应电压和一次响应电流。
5.根据权利要求4所述一种场多导体传输线耦合的辐射敏感度测试方法,其特征在于,采用如下方法在消除干扰线对待测传输线影响的条件下优化构建的双端口激励下的多导体传输线模型:根据干扰线和待测试传输线的弱耦合关系确定待测试传输线的耦合系数,并以特征阻抗为干扰线两端的匹配阻抗,将干扰线对待测试传输线的二次效应优化为单位矩阵,待测试传输线端口受干扰后的集总电压和集总电流优化为: 分别为优化后的待测试传输线远端端口的集总电压源和集总电流源,令
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