CN109782100A - 一种用于汽车电子容性耦合钳校准的测试装置及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种用于汽车电子容性耦合钳校准的测试装置，包括：信号发生器、容性耦合钳、测量单元、第一匹配单元、第二匹配单元、传输单元、第一转换单元和第二转换单元；信号发生器的输出端连接传输单元，传输单元的终端连接第一匹配单元，传输单元置于容性耦合钳中；测量单元通过第一转换单元与容性耦合钳的其中一端相连接，第二匹配单元通过第二转换单元与容性耦合钳的另一端相连接；还包括控制器，控制器根据信号电平接收模块接收到的输出信号电平与信号电平发射模块发射的输入信号电平的差值，得出容性耦合钳的修正因子。本发明的测试装置结构简单，测试可靠性高，可操作性大。本发明还提出了一种用于汽车电子容性耦合钳校准的测试方法。
Description
技术领域
本发明涉及测试技术领域，更具体地，涉及一种用于汽车电子容性耦合钳校准的测试装置及测试方法。
背景技术
传导发射测试的目的是为了测量汽车电子零部件/模块在执行预期功能时对外传导的电磁场骚扰。目前在汽车电子电磁兼容检测技术的国际和国家标准中，常见的电压法发射测试都是使用线性阻抗稳定网络来进行测量，而容性耦合钳一般用于信号线传导抗扰度测试，运用于电磁骚扰测量则是一片空白。
汽车上连接的各种线束在电子设备工作期间可成为无源的接收天线网络，在外界电磁场作用下极易产生感应电压或电流。基于容性耦合钳的电容电压法传导发射测试，是德系车厂如大众提出的一种全新的测试方法，属于汽车电子电磁兼容检测的崭新领域，更好地模拟了实车的电磁干扰，在汽车电子电磁兼容测试领域具有较好的应用前景。采用电容电压法的传导发射测试，正是通过容性耦合钳将被测样品线束中的电磁能量进行耦合测量，这类电磁干扰来源于车载上线束的分布电容由开关过程引起的骚扰特性，从而考察汽车电子零部件/模块对相连的其他敏感设备产生的电磁噪声。
从实际使用过程中来看，若采用容性耦合钳进行被测样品线束的传导发射测试，需要测量容性耦合钳的修正因子，从而保证测试数据的准确性。目前对容性耦合钳的校准，通过配置阻抗匹配装置、线束适配器、网络分析仪等来实现。
但是，上述现有技术方案成本较高，需花费大量时间用于连接，若系统匹配不当，容易造成校准结果的偏差。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，提供了一种用于汽车电子容性耦合钳校准的测试装置及测试方法，系统结构简单，易于搭建，从而实现对容性耦合钳插入损耗的校准。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种用于汽车电子容性耦合钳校准的测试装置，包括：信号发生器1、容性耦合钳2、测量单元3、第一匹配单元41、第二匹配单元42、传输单元5、第一转换单元21和第二转换单元22；
所述信号发生器1的输出端连接传输单元5，所述传输单元5的终端连接第一匹配单元41，所述传输单元5置于容性耦合钳2中；所述测量单元3通过所述第一转换单元21与容性耦合钳2的其中一端相连接，所述第二匹配单元42通过所述第二转换单元22与容性耦合钳2的另一端相连接；
所述信号发生器1、所述传输单元5、所述第一匹配单元41构成信号电平发射模块；
所述测量单元3、所述第一转换单元21和所述第二转换单元22、所述容性耦合钳2、所述第二匹配单元42构成信号电平接收模块。
可选地，所述测量单元3为EMI测试接收机。
可选地，所述第一匹配单元41和所述第二匹配单元42为50欧姆终端匹配负载。
可选地，所述传输单元5为标准模拟参考线缆。
可选地，所述第一转换单元21和所述第二转换单元22为适配器。
可选地，所述测试装置还包括控制器，所述控制器根据信号电平接收模块接收到的输出信号电平与信号电平发射模块发射的输入信号电平的差值，得出容性耦合钳的修正因子。
可选地，所述控制器包括：
第一单元，用于选择测试频率点，设置信号发生器1输出交流正弦信号激励；
第二单元，用于获取同一频率点接收到的输出信号电平与发射的输入信号电平的差值，根据所述差值计算容性耦合钳2的插入损耗；
第三单元，用于设置其余校准频率点。
本发明还提出了一种用于汽车电子容性耦合钳校准的测试方法，基于上述任一可选实施例所述的装置进行容性耦合钳校准，包括以下步骤：
步骤11，选择测试频率点，设置信号发生器1输出交流正弦信号激励；
步骤12，交流正弦信号通过传输单元5，在第一匹配单元41处消耗；
步骤13，通过容性耦合钳2上的分布电容对传输的干扰信号进行耦合并产生感应电压，利用测量单元3接收射频能量；
步骤14，对照同一频率点接收到的输出信号电平与发射的输入信号电平的差值，计算容性耦合钳2的插入损耗；
步骤15，按照设定的频率步进，在起始频率的基础上进行迭代，设置其余测试频率点，重复上述测试过程，直至达到终止频率。
可选地，测试过程中，为了减小驻波，避免传输路径中无线电波的反射或信号反射振荡造成的能量流失或失真，保障传输线的最大功率，在各子系统输入输出的信号传输中，利用50欧姆射频同轴电缆和50欧姆射频转接头的结构特性，即外圆柱网状导电层(屏蔽层)和中心轴内导体芯线(传输层)之间用塑料绝缘材料隔开，保证了信号传输时两者间的距离一致，并在传输层与屏蔽层形成电流回路，且传输层相对于屏蔽层之间的阻抗为50欧姆，从而实现系统的输入输出保持50欧姆特性阻抗匹配。
可选地，测试过程中，为了实现去耦作用，且避免干扰信号经馈线和地回路形成串扰，将容性耦合钳2直接放置于接地平板上并确保低阻连接，此时同轴电缆的屏蔽层经金属外壳的转接头与测试系统中设备的输入输出射频口进行连接，使得容性耦合钳、同轴电缆、接地平板、屏蔽室壳体和系统接地点之间共地，接地阻值小于2.5毫欧即为低阻连接。
可选地，所述传输单元5选用与电容电压法传导发射测试中相同的传输线。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)测试装置结构简单，简便易行，节省时间成本；
(2)测试过程充分考虑传输线原理和阻抗匹配问题，保证测试的可靠性、准确性和稳定性；
(3)可有效控制因测试装置连接失配引起的测量偏差。
附图说明
图1是本发明一种用于汽车电子容性耦合钳校准的测试装置的连接示意图；
图2是本发明一种用于汽车电子容性耦合钳校准的测试方法的流程图；
图3是本发明的测试软件的流程图。
附图中描述的位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。为了更好说明本发明实施例或技术方案，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸。对于本领域技术人员，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步说明：
本发明的实施例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。参考附图描述仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间转接头间接相连。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明的一种用于汽车电子容性耦合钳校准的测试装置，包括：信号发生器1、容性耦合钳2、测量单元3、第一匹配单元41、第二匹配单元42、传输单元5、第一转换单元21和第二转换单元22。
信号发生器1的输出端连接传输单元5，传输单元5的终端连接第一匹配单元41，传输单元5平放于容性耦合钳2的底板上，耦合长度为1m，并确保容性耦合钳2的铰链盖板关闭且紧贴于底板。测量单元3通过第一转换单元21与容性耦合钳2的其中一端相连接，第二匹配单元42通过第二转换单元22与容性耦合钳2的另一端相连接。信号发生器1、传输单元5、第一匹配单元41构成信号电平发射模块。测量单元3、第一转换单元21和第二转换单元22、容性耦合钳2、第二匹配单元42构成信号电平接收模块。
可选地，测量单元3为EMI测试接收机。
可选地，第一匹配单元41和第二匹配单元42为50欧姆终端匹配负载。
可选地，传输单元5为标准模拟参考线缆。
可选地，第一转换单元21和第二转换单元22为适配器。
可选地，测试装置还包括控制器，控制器根据信号电平接收模块接收到的输出信号电平与信号电平发射模块发射的输入信号电平的差值，得出容性耦合钳的修正因子，修正因子的计算过程具体如下：
U＝Umeasurement+ILcable+ILACC 式(1)
其中：U为信号发生器输出电压值；
Umeasurement为接收机测量电压值；
ILcable为同轴线缆的插入损耗，当频率小于30MHz时可忽略不计；
ILACC为容性耦合钳的插入损耗，当频率小于30MHz时，容性耦合钳的插入损耗为：
ILACC＝U-Umeasurement 式(2)
可选地，控制器包括：
第一单元，用于选择测试频率点，设置信号发生器1输出交流正弦信号激励；
第二单元，用于获取同一频率点接收到的输出信号电平与发射的输入信号电平的差值，根据所述差值计算容性耦合钳2的插入损耗；
第三单元，用于设置其余校准频率点。
本发明还提出了一种用于汽车电子容性耦合钳校准的测试方法，基于上述任一可选实施例所述的装置进行容性耦合钳校准，如图2所示，包括以下步骤：
步骤11，选择测试频率点，设置信号发生器1输出未加调制、特定频率的交流正弦信号激励；
步骤12，交流正弦信号通过传输单元5，在第一匹配单元41处消耗；
步骤13，通过容性耦合钳2上的分布电容对传输的干扰信号进行耦合并产生感应电压，利用测量单元3接收射频能量；
步骤14，对照同一频率点接收到的输出信号电平与发射的输入信号电平的差值，计算容性耦合钳2的插入损耗；
步骤15，按照设定的频率步进，在起始频率的基础上进行迭代，设置其余测试频率点，重复上述测试过程，直至达到终止频率。
可选地，测试过程中，所述装置的输入和输出保持50欧姆阻抗匹配。采用该可选实施例，可以减小驻波，避免信号反射振荡造成的能量流失或失真，保障传输线的最大功率。
可选地，测试过程中，将容性耦合钳2直接放置于接地平板上并确保低阻连接。采用该可选实施例，可以实现去耦作用，且避免干扰信号经馈线回地回路形成串扰。
可选地，传输单元5选用与电容电压法传导发射测试中相同的传输线。采用该可选实施例，可以保证测试过程的一致性。
本发明还可增加测试软件对所需的校准参数进行全频段自动扫描，可提高测试效率，并规避人为读数造成的误差，保证测试的准确性。
可选地，如图3所示，所述测试软件包括以下步骤：
步骤21，打开测试软件，采用GBIP、USB或VISA等方式远程控制信号发生器1和测量单元3；
步骤22，调用校准设置模板，选择相应的单元并进行虚拟连接；
步骤23，输入校准所需的相关参数，包括起始频率、终止频率、频率步进，以及信号发生器1输出的电平大小(单位：dBm)、信号类型，并设置测量单元3的输入通道、解析带宽、测量时间。可选地，上述信号类型可以是未加调制的交流信号激励电平(AC，CW)；
步骤24，开始校准，测试软件根据测量单元3接收到的信号电平与信号发生器1输出的信号电平的差值，自动计算得出容性耦合钳的修正因子；
步骤25，测试软件控制信号发生器1，按照设定的频率步进，在起始频率的基础上进行迭代，自动设置其余校验频率点，重复上述步骤24，直至达到终止频率后停止输出；
步骤26，基于测试频率和容性耦合钳2的插入损耗，得到N行两列的校准矩阵表。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于汽车电子容性耦合钳校准的测试装置，其特征在于，包括：信号发生器(1)、容性耦合钳(2)、测量单元(3)、第一匹配单元(41)、第二匹配单元(42)、传输单元(5)、第一转换单元(21)和第二转换单元(22)；
所述信号发生器(1)的输出端连接传输单元(5)，所述传输单元(5)的终端连接第一匹配单元(41)，所述传输单元(5)置于容性耦合钳(2)中；所述测量单元(3)通过所述第一转换单元(21)与容性耦合钳(2)的其中一端相连接，所述第二匹配单元(42)通过所述第二转换单元(22)与容性耦合钳(2)的另一端相连接；
所述信号发生器(1)、所述传输单元(5)、所述第一匹配单元(41)构成信号电平发射模块；
所述测量单元(3)、所述第一转换单元(21)和所述第二转换单元(22)、所述容性耦合钳(2)、所述第二匹配单元(42)构成信号电平接收模块。
2.如权利要求1所述的一种用于汽车电子容性耦合钳校准的测试装置，其特征在于，所述测量单元(3)为EMI测试接收机。
3.如权利要求1所述的一种用于汽车电子容性耦合钳校准的测试装置，其特征在于，所述第一匹配单元(41)和所述第二匹配单元(42)为50欧姆终端匹配负载。
4.如权利要求1所述的一种用于汽车电子容性耦合钳校准的测试装置，其特征在于，所述传输单元(5)为标准模拟参考线缆。
5.如权利要求1所述的一种用于汽车电子容性耦合钳校准的测试装置，其特征在于，所述第一转换单元(21)和所述第二转换单元(22)为适配器。
6.如权利要求1所述的一种用于汽车电子容性耦合钳校准的测试装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器根据信号电平接收模块接收到的输出信号电平与信号电平发射模块发射的输入信号电平的差值，得出容性耦合钳的修正因子。
7.如权利要求6所述的一种用于汽车电子容性耦合钳校准的测试装置，其特征在于，所述控制器包括：
第一单元，用于选择测试频率点，设置信号发生器(1)输出交流正弦信号激励；
第二单元，用于获取同一频率点接收到的输出信号电平与发射的输入信号电平的差值，根据所述差值计算容性耦合钳(2)的插入损耗；
第三单元，用于设置其余校准频率点。
8.一种用于汽车电子容性耦合钳校准的测试方法，其特征在于，基于权利要求1至7任一项所述装置进行容性耦合钳校准，包括以下步骤：
步骤(11)，选择测试频率点，设置信号发生器(1)输出交流正弦信号激励；
步骤(12)，交流正弦信号通过传输单元(5)，在第一匹配单元(41)处消耗；
步骤(13)，通过容性耦合钳(2)上的分布电容对传输的干扰信号进行耦合并产生感应电压，利用测量单元(3)接收射频能量；
步骤(14)，对照同一频率点接收到的输出信号电平与发射的输入信号电平的差值，计算容性耦合钳(2)的插入损耗；
步骤(15)，按照设定的频率步进，在起始频率的基础上进行迭代，设置其余测试频率点，重复上述测试过程，直至达到终止频率。
9.如权利要求8所述的一种用于汽车电子容性耦合钳校准的测试方法，其特征在于，测试过程中，所述装置的输入和输出保持50欧姆阻抗匹配。
10.如权利要求8所述的一种用于汽车电子容性耦合钳校准的测试方法，其特征在于，所述传输单元(5)选用与电容电压法传导发射测试中相同的传输线。
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