CN110907718A - 一种照明产品电磁兼容辐射骚扰标准样品 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种照明产品电磁兼容辐射骚扰标准样品，包括电源模块、方波产生电路、超宽带电路和端口匹配电路。本发明通过超宽带电路让样品可以覆盖30MHz‑300MHz的频率范围,又通过对超宽带电路的特别设计，使其在方波产生电路的触发下，产生具有陡峭上升沿且较高幅值的超宽带脉冲信号，同时通过对端口匹配电路的设计，使标准样品的输出能更好的与耦合去耦网络CDN匹配，从而尽量减少超宽带脉冲信号输出时的能量反射，使高频信号衰减较小，具有较大的信噪比，使最终输出的谱线在整个频段内更为平坦，具备更好的辨识度，适合用于照明产品辐射发射替代法测试系统的验证。

Description

一种照明产品电磁兼容辐射骚扰标准样品

技术领域

本发明属于电子电器技术领域，具体涉及一种照明产品电磁兼容辐射骚扰标准样品。

背景技术

标准样品用于照明产品电磁兼容测试期间测试系统的核查，以验证测试场地、设备的稳定性。标准样品通常由梳状信号发生器构成。照明产品电磁兼容辐射发射替代法是采用传导的方式评估照明产品的辐射效果，其要求标准样品覆盖30MHz-300MHz的频率范围。目前，没有专门用于辐射发射替代法的传导发射梳状信号发生器。

现有传导发射梳状信号发生器覆盖频率范围只到30MHz，在30MHz以上，梳状信号急剧衰减，信号的信噪比较低，特征不明显，不适宜作为测试期间核查的标准样品使用，主要因为其脉冲信号上升沿不够陡峭，脉冲上升时间较大，不足以提供更多的高频频谱分量。

发明内容

本发明的目的是，提供一种照明产品电磁兼容辐射骚扰标准样品，该标准样品能在30MHz～300MHz频率范围内，通过传导的方式发射稳定的梳状信号。

本发明通过如下技术方案实现其发明目的：一种照明产品电磁兼容辐射骚扰标准样品，包括电源模块、方波产生电路、超宽带电路和端口匹配电路；

电源模块为各电路提供工作电源，所述超宽带电路输入端与所述方波产生电路相连，输出端与所述端口匹配电路相连；

所述超宽带电路包括工作在雪崩区的两个双极型晶体管Q1、Q2，电容C1-C4，电阻R1-R5，电感L1、L2；双极型晶体管Q1、Q2的集电极分别连接电容C1、C2后连在一起再通过电阻R5接地，以电阻R5作为输出电阻，双极型晶体管Q1的集电极依次通过电阻R1、电感L1连接电源Vcc，双极型晶体管Q2的集电极依次通过电阻R2、电感L2连接电源Vcc，双极型晶体管Q1、Q2的基极分别连接电容C3、C4后连在一起，并作为方波信号的输入点，双极型晶体管Q1、Q2的基极还分别通过电阻R3、R4与各自的发射极相连，双极型晶体管Q1、Q2的发射极与地相连；

所述端口匹配电路具有三个输出端，分别为火线端comb_L、零线端comb_N和地线端comb_PE，其还包括电容C15、C16，电阻R8、R9，所述超宽带电路的正输出端分别通过电容C15、C16与comb_L、comb_N相连，comb_PE接地，并分别通过电阻R8、R9与comb_L、comb_N相连。

在没有加入用于触发的方波信号时，电源Vcc通过电感L1和L2，电阻R1和R2对电容C1和C2充电，使电容C1和C2两端电压等于双极型晶体管Q1、Q2集电结雪崩击穿电压BV_CBO，当方波信号输入时，双极型晶体管Q1、Q2同时雪崩击穿，电容C1和C2所存储的电荷迅速通过双极型晶体管Q1和Q2向电阻R5放电，在电阻R5上得到需要的超宽带脉冲信号。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

本发明通过超宽带电路让样品可以覆盖30MHz-300MHz的频率范围,又通过对超宽带电路的特别设计，使其在方波产生电路的触发下，产生具有陡峭上升沿且较高幅值的超宽带脉冲信号，同时通过对端口匹配电路的设计，使标准样品的输出能更好的与耦合去耦网络CDN匹配，从而尽量减少超宽带脉冲信号输出时的能量反射，使高频信号衰减较小，具有较大的信噪比，使最终输出的谱线在整个频段内更为平坦，具备更好的辨识度，适合用于照明产品辐射发射替代法测试系统的验证。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的原理框图；

图2为图1中超宽带电路的电路原理图；

图3为图1中端口匹配电路的电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例的照明产品电磁兼容辐射骚扰标准样品包括以12V锂电池作为电源来源的电源模块、方波产生电路、超宽带电路和端口匹配电路。电源模块为各电路提供工作电源，本实施例中，其与方波产生电路相连，并通过方波产生电路为超宽带电路提供工作电源。超宽带电路的信号输入端Input与方波产生电路相连，信号输出端Output与所述端口匹配电路相连。超宽带电路在方波产生电路的触发下，产生具有陡峭上升沿且较高幅值的脉冲信号，该脉冲信号再通过与耦合去耦网络CDN匹配的端口匹配电路以传导的方式发射到市电网络，并由测量接收机R接收，以便对该信号进行验证。样品采用电池供电，尺寸小，还可消除互连电缆对电磁环境的影响。

超宽带脉冲的性能与电路中所使用的高速器件有关，能产生纳秒、皮秒脉冲的高速器件有：隧道二极管、阶跃恢复二极管、雪崩晶体管、双极型晶体管、光导开关等。其中隧道二极管、阶跃恢复二极管能产生皮秒级的极窄脉冲，但产生的脉冲幅度太低，一般为几百毫伏；基于Marx电路的雪崩晶体管能产生纳秒级的脉冲，产生的脉冲幅度为几十至几百伏，但可触发频率低且要求较高的电源电压；基于火花隙的光导开关能产生千伏以上的脉冲，但产生的脉冲重复频率太低，而且工作时需要几百至几千伏的电源电压，体积庞大，不利于小型化的设计要求；双极型晶体管产生的脉冲性能好，可触发频率高，幅度可达几十伏。

衡量超宽带脉冲性能的主要参数有:

a)脉冲幅度Vm：脉冲电压(或电流)的最大值；

b)脉冲前沿上升时间tr：脉冲前沿从0.1Vm上升到0.9Vm所需要的时间；

c)脉冲后沿下降时间tp：脉冲后沿从0.9Vm下降到0.1Vm所需要的时间；

d)脉冲宽度w：从脉冲前沿上升到0.5Vm处开始，到脉冲下降到0.5Vm处为止的一段时间。

通常，晶体三极管的输出特性分为四个区域：饱和、线性、截止与雪崩区。当晶体管的集电极电压很高时,集电结的载流子被强电场加速，从而获得很大能量，他们与晶格碰撞时产生了新的电子一空穴对，新生的电子、空穴又被强电场加速而重复上述过程。如是流过集电结的电流便“雪崩”式迅速增长，这就是晶体管的雪崩倍增效应。发生雪崩效应的晶体管在集电极一发射极端对外电路呈现电流控制的“S”型负阻特性，也就是说器件内部存在强烈的正反馈。它与一般消耗能量的正阻相反，负阻在动态形式下可以存储与释放能量，这就是运用晶体管的雪崩特性产生大电流、高速脉冲的根本原因。晶体管雪崩区应用的特性参数主要是雪崩上升时间和雪崩脉冲幅度。这两个参数不仅取决于管子本身，而且还与具体的工作电路密切相关，改变电路的雪崩电容与负载电阻，所对应的输出脉冲幅度是不同的。一般来说，具有较低击穿电压的晶体管具有更快的雪崩上升时间，较高的脉冲重复周期，但所获得的脉冲幅度较低。因此，在使用时需在两者之间权衡。这里选用BJT-NPNBFS17，其主要参数为：特征频率fr＝1GHz，集电极基极雪崩击穿电压BV_CBO＝25V，集电极发射极雪崩击穿电压BV_CEO＝15V，晶体管的耗散功率为350mW。

利用双极型晶体管工作在雪崩区的雪崩开关特性，设计了图2所示的UWB(UltraWide Band超宽带的简称)电路。该电路首先用一个电感与电阻和电容串联，使电路的等效负载增加，保证在较低的电源电压下可以产生较高的电压输出，同时对脉冲宽度、上升时间、下降时间的影响很小。其次采用BJT-NPNBFS17，使得电路能够产生幅度更高的脉冲，同时它的功率损耗更小。该电路采用并行同步触发的方式工作，电路中不存在雪崩延迟，产生的脉冲上升时间更短。电路设计选用双管并联应用是因为：在满足相同输出幅度的条件下，双管电路中的电容值可以取得较小，使电路的恢复时间减小，提高了脉冲的重复频率；同时晶体管承受的功率损耗减少近一半，这有效地保证了晶体管的安全工作能力。

在电容值相同的情况下，双管电路获得的脉冲幅度比单管电路大，双管电路的实质是通过增大了负载上的电流来提高输出脉冲的幅度。

在实际工作电路中，即使两只管子中的一只损坏，整个电路仍能工作，只是输出幅度相应减小。

在没有加入触发脉冲信号时，电源电压Vcc通过电感L1和L2，电阻R1和R2对储能电容C1和C2充电，两端所充的电压约等于集电结雪崩击穿电压BV_CBO，使得晶体管Q1和Q2的集电结偏置在临界雪崩状态。当触发脉冲信号输入时，Q1和Q2同时雪崩击穿，储能电容C1和C2所存储的电荷迅速地通过Q1和Q2向负载电阻R5放电，于是在负载电阻R5上得到需要的UWB脉冲信号。

注意：

1、在不同工作电压下，晶体管的开关特性是不同的。随着电源电压的升高，负脉冲的幅度增大。

2、电容C1和C2对输出脉冲的各项性能都有影响，其值越大，所产生的脉冲幅度越大，但脉冲上升沿、下降沿和脉冲宽度也同时增大。

3、R1和R2的值影响的主要是脉冲的幅度，其值越小，脉冲幅度值越大，但若太小，雪崩晶体管可能长时间处于导通状态，导致温度过高而烧坏。R1和R2的值对脉冲宽度、上升时间、下降时间的影响很小。

图3为端口匹配电路的电路原理图，其具有三个输出端，分别为火线端comb_L、零线端comb_N和地线端comb_PE，其包括电容C15、C16，电阻R8、R9。超宽带电路的正输出端Output分别通过电容C15、C16与comb_L、comb_N相连，comb_PE接地，并分别通过电阻R8、R9与comb_L、comb_N相连，从而与CDN端口匹配。

对方波产生电路采用10MHz的有源晶振产生频率为10MHz的方波信号，有源晶振上升沿和下降沿大约为4纳秒。

本发明可以在30MHz～300MHz的频率范围内通过传导发射的方式产生频率间隔为10MHz的梳状信号，保证频率为100MHz～300MHz的信号具有较高的幅值，较高的信噪比，频谱整体较为平滑，具有较高幅度稳定性，而且功耗低，成本低。

Claims (1)

1.一种照明产品电磁兼容辐射骚扰标准样品，其特征在于，包括电源模块、方波产生电路、超宽带电路和端口匹配电路；

电源模块为各电路提供工作电源，所述超宽带电路输入端与所述方波产生电路相连，输出端与所述端口匹配电路相连；

所述超宽带电路包括工作在雪崩区的两个双极型晶体管Q1、Q2，电容C1-C4，电阻R1-R5，电感L1、L2；双极型晶体管Q1、Q2的集电极分别连接电容C1、C2后连在一起再通过电阻R5接地，以电阻R5作为输出电阻，双极型晶体管Q1的集电极依次通过电阻R1、电感L1连接电源Vcc，双极型晶体管Q2的集电极依次通过电阻R2、电感L2连接电源Vcc，双极型晶体管Q1、Q2的基极分别连接电容C3、C4后连在一起，并作为方波信号的输入点，双极型晶体管Q1、Q2的基极还分别通过电阻R3、R4与各自的发射极相连，双极型晶体管Q1、Q2的发射极与地相连；

所述端口匹配电路具有三个输出端，分别为火线端comb_L、零线端comb_N和地线端comb_PE，其还包括电容C15、C16，电阻R8、R9，所述超宽带电路的正输出端分别通过电容C15、C16与comb_L、comb_N相连，comb_PE接地，并分别通过电阻R8、R9与comb_L、comb_N相连。

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