CN113253036A

CN113253036A - 用于电磁兼容试验的暗室可重构带状线

Info

Publication number: CN113253036A
Application number: CN202110650657.2A
Authority: CN
Inventors: 彭鹏; 沈学其; 范文远
Original assignee: Nanjing Rong Ce Detection Techniques Co ltd
Current assignee: Nanjing Rong Ce Detection Techniques Co ltd
Priority date: 2021-06-11
Filing date: 2021-06-11
Publication date: 2021-08-13
Anticipated expiration: 2041-06-11
Also published as: CN113253036B

Abstract

用于电磁兼容试验的暗室可重构带状线主要包括暗室（10）、馈源（20）、悬架导带阵列（30）、负载器（40）和平板喇叭（50）；悬架导带（30）、暗室（10）和负载器（40）构成了带状线；悬架导带（30）是带状线的内导体，暗室（10）是带状线的外导体；悬架导带（30）的宽度、高度和在暗室（10）的水平位置可以调整，使得带状线的结构和阻抗可重构；负载器（40）的阻抗值可以用开关切换重构，使带状线的负载尽可能接近带状线的阻抗。本装置在保证受试区域场强均匀性的同时，可以有效的提高受试区域的场强，提高激励效率、降低测试成本；试验装置可移动、便于使用，最低可用频率可以低于10KHz。

Description

用于电磁兼容试验的暗室可重构带状线

技术领域

本发明涉及电磁兼容测试，尤其是一种用于电磁兼容试验的暗室可重构带状线。

背景技术

电磁兼容测试目的在于检验受试电气和电子产品或系统（统称为受试件）对外界电磁场的敏感度。由于汽车行驶中可能遇到各种电磁环境，因而相关标准规定，汽车电磁兼容射频辐射抗扰度测试的频率范围为10kHz到18GHz。试验中，需要屏蔽试验装置以免干扰外部环境。为了实现这种屏蔽，屏蔽室使用金属导体作为隔离材料。另一方面，实验时需要让受试件所在的受试区域的场强均匀，由于屏蔽室的谐振腔效应，当测试频率低于混响室最低谐振频率时，通常的混响室方案难以实施。如果使用暗室测量，当频率很低时，由于天线尺寸太大，不仅仅使用不方便，而且可能无法放入暗室，因此天线方案也难以实现。由于横电磁（TEM）传输线没有截止特性，采用TEM传输线形式的电磁兼容试验装置是一个比较好的选择。

带状线是一种TEM传输线，当带状线试验试验装置在暗室内时，受试区域场强的相对大小、均匀性受带状线导带相对于暗室位置的影响，同时带状线的阻抗也受带状线导带相对于暗室位置的影响。在受试区域，带状线导带离接地面越近，受试区域的场强将越强。但如果带状线导带的位置固定，将无法根据受试件的高度调整带状线导带的位置，受试区域无法得到更高的场强，因此带状线导带高度可重构，将有助于提高受试区域的场强。但另一方面，由于带状线导带位置的变化将导致带状线阻抗的变化，如果不能根据带状线阻抗的变化调整带状线的负载阻抗，带状线试验装置的功率效率就比较低，不仅增加了功耗，而且还会影响受试区域的场强。同时由于受暗室尺寸的限制，在测试频率很低时，例如测试波长大于过渡导线长度的四倍时，如果负载阻抗与带状线阻抗相差很大时，通常无法保证带状线导带到负载过渡的性能。因此上述问题在测试频率低时更为严重。

发明内容

技术问题:本发明提出一种用于电磁兼容试验的暗室可重构带状线，该试验装置可用于电磁兼容射频辐射抗扰度实验，解决以下技术问题：（1）带状线导带的高度和宽度可调，带状线的阻抗可以重构，使得在保证受试区域场强均匀性的同时，可以有效的提高受试区域的场强；（2）带状线的负载可重构，可根据重构的带状线阻抗，调整带状线的负载阻抗，提高激励效率，进而提高受试区域的场强；（3）试验装置可移动便于使用；（4）可以解决现有试验装置的最低可用频率较高的问题，使得最低可用频率可以低于暗室的最低谐振频率。

技术方案：

本发明的用于电磁兼容试验的暗室可重构带状线，其特征在于该装置包括暗室、馈源、悬架导带、负载器和平板喇叭；馈源、悬架导带、负载器和平板喇叭在暗室内，馈源、负载器和平板喇叭可移动；悬架导带由吊索悬挂在暗室内，其高度可调，其在暗室内的水平位置也可调；馈源通过电缆连接到平板喇叭的输入端；平板喇叭包括接地板和渐变极板，接地板与暗室的地面接触，渐变极板的窄端在平板喇叭的输入端，渐变极板的宽端在平板喇叭的开口端，渐变极板与接地板之间的夹角为锐角；悬架导带上有多条纵向导线和多条横向导线，这些纵向导线和横向导线相互连接，形成多个栅格，构成带状线的导带；悬架导带，暗室的地面、顶面和两个侧壁，和负载器构成了终端负载为负载器的带状线，悬架导带起带状线导带的作用，暗室的地面、顶面和两个侧壁起带状线接地面的作用；悬架导带的一端通过多条源导线与渐变极板的宽端连接，另一端通过多条负载导线与负载器内的电阻连接；负载器内电阻的另一端接地；负载器内部有切换开关，可以改变负载器的阻抗，使其等于带状线的阻抗。

纵向导线是螺旋线，以增加带状线的阻抗；螺旋的螺距、半径可调整，以实现特定的带状线阻抗。

可以增加或者减少纵向导线和横向导线的数量，以调整带状线的特性阻抗和受试区域场强的均匀性。

悬架导带的宽度在满足大于受试件的宽度条件下，悬架导带的宽度尽可能小，以提高受试区域的电压。

测试时，调整悬架导带的高度，使其尽量靠近受试件，以提高受试区域的场强。

可以调整悬架导带在暗室的水平位置，以调节带线的特性阻抗，改善受试区域内场强的横向均匀性。

多条源导线平均分布在渐变极板的宽端、平均分布在悬架导带的一端。

多条负载导线平均分布在负载器的输入端、平均分布在悬架导带的一端。

吊索是非金属导体材料构成。

本试验装置实际上是一个非对称的带状线。悬架导带是带状线的内导体，暗室的地面、顶面和侧壁都是带状线的外导体。由于悬架导带的宽度、到暗室地面的高度、在暗室的水平位置都可以改变，本试验装置对应的带状线的结构和阻抗是可重构的。带状线的负载阻抗与带状线阻抗相等时，带状线处于匹配状态，沿带状线的场强均匀，符合电磁兼容抗扰测试对纵向场分布的均匀性要求，同时纵向尺寸也不会限制测试频率的大小，因此本试验装置的工作频率可以低至直流。带状线匹配时，从馈源往带状线看的输入阻抗就是带状线的阻抗；带状线的阻抗越高，馈源的输入阻抗越高，带状线的电压越大。

为了提高暗室被测区域内场强的横向均匀性，悬架导带的宽度应该大，覆盖受试件的横向宽度，但悬架导带越宽，带状线的阻抗越低。过低的带状线阻抗不利于提高受试区域的电压和场强，因此测试时，要根据受试件的大小，通过调整悬架导带的纵向导线的数量和放置位置，调整悬架导带的宽度，使得在满足受试件所在区域场强均匀性的同时，悬架导带的宽度尽可能窄。

同等电压下，带状线的悬架导带离受试区域暗室的地面越近，受试区域的场强越强。另一方面，虽然悬架导带离受试区域暗室的地面越近，带状线的阻抗越小，会导致带状线的电压减少。但因为阻抗与传输线分布电容的平方根成反比，因此电压下降的幅度小于悬架导带高度下降导致带状线阻抗下降的幅度，因此悬架导带的高度下降时，受试区域总的场强还是增加的。

在根据受试件的大小调整悬架导带的高度和宽度后，还可以调整悬架导带在暗室的横向位置，以调节带线的特性阻抗。暗室的地面、顶面和侧壁都是带状线的外导体，悬架导带离两个侧壁的相对位置会影响带状线的阻抗，调整悬架导带在暗室的水平位置可以调整带状线的阻抗，方便其与负载器的阻抗匹配。同时调整悬架导带在暗室的水平位置还可以减少带状线场与暗室腔体模式的冲突。

当调整悬架导带的高度、宽度和水平位置、实现带状线的结构和阻抗重构，以使得受试区域不仅场强大而且均匀时，必须调整负载器的阻抗，使之尽可能接近带状线的阻抗。连接负载器与悬架导带的负载导线实际上相当于一个渐变线阻抗变换器，但是渐变线阻抗变换器的最大工作波长是负载导线长度的四倍，当测试频率很低时，例如1MHz，负载导线至少75米，才能有良好的匹配效果，这是一般暗室内无法实现的。如果负载器的阻抗与带状线的阻抗差异很大时，将无法通过负载导线实现带状线与负载良好的匹配。本试验装置的负载器的阻抗可以通过开关切换、实现不同的阻抗，当带状线的阻抗重构时，可以使得负载器的阻抗尽可能的接近带状线的阻抗，在不同的受试件时，都可以保证带状线的良好匹配。

负载器内有散热风扇。

有益效果：本发明的有益效果是：所提出的用于电磁兼容试验的暗室可重构带状线，该试验装置可用于电磁兼容射频辐射抗扰度实验，带状线导带的高度和宽度可调，实现带状线结构及阻抗的可重构，使得在保证受试区域场强均匀性的同时，可以有效的提高受试区域的场强；实现带状线负载的可重构，可根据带状线阻抗，调整带状线的负载阻抗，提高激励效率、降低测试成本，进而提高受试区域的场强；试验装置可移动便于使用；本装置最低可用频率可以低于10KHz。

附图说明

图1是本发明的用于电磁兼容试验的暗室可重构带状线的顶视图；

图2是本发明的用于电磁兼容试验的暗室可重构带状线的侧视图；

图中有，暗室10、地面11、顶面12、侧壁13、馈源20、悬架导带30、吊索31、源导线32、负载导线33、纵向导线34、横向导线35、负载器40、平板喇叭50、接地板51和渐变极板52。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步说明。此处描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不能以具体实施例限定本发明。

本发明所采用的实施方案是：用于电磁兼容试验的暗室可重构带状线包括暗室10、馈源20、悬架导带30、负载器40和平板喇叭50；馈源20、悬架导带30、负载器40和平板喇叭50在暗室10内，馈源20、负载器40和平板喇叭50可移动；悬架导带30由吊索31悬挂在暗室10内，其高度可调，其在暗室10内的水平位置也可调；馈源20通过电缆连接到平板喇叭50的输入端；平板喇叭50包括接地板51和渐变极板52，接地板51与暗室10的地面接触，渐变极板52的窄端在平板喇叭50的输入端，渐变极板52的宽端在平板喇叭50的开口端，渐变极板52与接地板51之间的夹角为锐角；悬架导带30上有多条纵向导线34和多条横向导线35，这些纵向导线34和横向导线35相互连接，形成多个栅格，构成带状线的导带；悬架导带30，暗室10的地面11、顶面12和两个侧壁13，和负载器40构成了终端负载为负载器40的带状线，悬架导带30起带状线导带的作用，暗室10的地面11、顶面12和两个侧壁13起带状线接地面的作用；悬架导带30的一端通过多条源导线32与渐变极板52的宽端连接，另一端通过多条负载导线33与负载器40内的电阻连接；负载器40内电阻的另一端接地；负载器40内部有切换开关，可以改变负载器40的阻抗，使其等于带状线的阻抗。

纵向导线34是螺旋线，以增加带状线的阻抗；螺旋的螺距、半径可调整，以实现特定的带状线阻抗。

可以增加或者减少纵向导线34和横向导线35的数量，以调整带状线的特性阻抗和受试区域场强的均匀性。

悬架导带30的宽度在满足大于受试件的宽度条件下，悬架导带30的宽度尽可能小，以提高受试区域的电压。

测试时，调整悬架导带30的高度，使其尽量靠近受试件，以提高受试区域的场强。

可以调整悬架导带30在暗室10的水平位置，以调节带线的特性阻抗，改善受试区域内场强的横向均匀性。

多条源导线32平均分布在渐变极板52的宽端、平均分布在悬架导带30的一端。

多条负载导线33平均分布在负载器40的输入端、平均分布在悬架导带30的一端。

吊索31是非金属导体材料构成。

本试验装置实际上是一个非对称的带状线。悬架导带30是带状线的内导体，暗室10的地面11、顶面12和侧壁13都是带状线的外导体。由于悬架导带30的宽度、到暗室10地面的高度、在暗室10的水平位置都可以改变，本试验装置对应的带状线的结构和阻抗都是可重构的。带状线的负载阻抗与带状线阻抗相等时，带状线处于匹配状态，沿带状线的场强均匀，符合电磁兼容抗扰测试对纵向场分布均匀的要求，同时纵向尺寸也不会限制测试频率的大小，因此本试验装置的工作频率可以低至直流。带状线匹配时，从馈源20往带状线看的输入阻抗就是带状线的阻抗；带状线的阻抗越高，馈源20的输入阻抗越高，带状线的电压越大。

为了提高暗室10被测区域内场强的横向均匀性，悬架导带30的宽度应该大，以覆盖受试件的横向宽度，但悬架导带30越宽，带状线的阻抗越低。过低的带状线阻抗不利于提高受试区域的电压和场强，因此测试时，要根据受试件的大小，通过调整悬架导带30的纵向导线的数量和放置位置，调整悬架导带30的宽度，使得在满足受试件所在区域场强均匀性的同时，悬架导带30的宽度尽可能窄。

同等电压下，带状线的悬架导带30离受试区域暗室10的地面11越近，受试区域的场强越强。另一方面，虽然悬架导带30离受试区域暗室10的地面11越近，带状线的阻抗越小，会导致带状线的电压减少。但因为阻抗与传输线分布电容的平方根成反比，因此电压下降的幅度小于悬架导带30高度下降导致带状线阻抗下降的幅度，因此悬架导带30的高度下降时，受试区域总的场强还是增加的。

在根据受试件的大小调整悬架导带30的高度和宽度后，还可以调整悬架导带30在暗室10的横向位置，以调节带线的特性阻抗。暗室10的地面11、顶面12和侧壁13都是带状线的外导体，悬架导带30离两个侧壁13的相对位置会影响带状线的阻抗，调整悬架导带30在暗室10的水平位置可以调整带状线的阻抗，方便其与负载器40的阻抗匹配。同时调整悬架导带30在暗室10的水平位置还可以减少带状线场与暗室10腔体模式的冲突。

当调整悬架导带30的高度、宽度和水平位置、实现带状线的结构和阻抗重构，以使得受试区域不仅场强大而且均匀时，必须调整负载器40的阻抗，使之尽可能接近带状线的阻抗。连接负载器40与悬架导带30的负载导线33实际上相当于一个渐变线阻抗变换器，但是渐变线阻抗变换器的最大工作波长是负载导线33长度的四倍，当测试频率很低时，例如1MHz，负载导线33至少75米，才能有良好的匹配效果，这是一般暗室10内无法实现的。如果负载器40的阻抗与带状线的阻抗差异很大时，将无法通过负载导线33实现带状线与负载良好的匹配。本试验装置的负载器40的阻抗可以通过开关切换、实现不同的阻抗，当带状线的阻抗重构时，可以使得负载器40的阻抗尽可能的接近带状线的阻抗，在不同的受试件时，都可以保证带状线的良好匹配。

负载器40内有散热风扇。

负载器40内电阻的寄生电感应该尽可能低，以利于减少反射。要根据最大可能功率，选择负载器40内电阻的类型。

非测试时间，悬架导带30可以拉高到暗室10的顶部，此时暗室10可以恢复为暗室10的通常工作模式，以提高暗室10的使用效率。

悬架导带30上的纵向导线34的数量、纵向导线的螺旋匝数、螺旋的螺距、螺旋的半径可以调整；悬架导带30上的横向导线35的数量也可以调整。

根据以上所述，便可实现本发明。

以上所述仅为本发明的实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的设计方法和原则之内的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.用于电磁兼容试验的暗室可重构带状线，其特征在于该装置包括暗室（10）、馈源（20）、悬架导带（30）、负载器（40）和平板喇叭（50）；馈源（20）、悬架导带（30）、负载器（40）和平板喇叭（50）在暗室（10）内，馈源（20）、负载器（40）和平板喇叭（50）可移动；悬架导带（30）由吊索（31）悬挂在暗室（10）内，其高度可调，其在暗室（10）内的水平位置也可调；馈源（20）通过电缆连接到平板喇叭（50）的输入端；平板喇叭（50）包括接地板（51）和渐变极板（52），接地板（51）与暗室（10）的地面接触，渐变极板（52）的窄端在平板喇叭（50）的输入端，渐变极板（52）的宽端在平板喇叭（50）的开口端，渐变极板（52）与接地板（51）之间的夹角为锐角；悬架导带（30）上有多条纵向导线（34）和多条横向导线（35），这些纵向导线（34）和横向导线（35）相互连接，形成多个栅格，构成带状线的导带；悬架导带（30），暗室（10）的地面（11）、顶面（12）和两个侧壁（13），和负载器（40）构成了终端负载为负载器（40）的带状线，悬架导带（30）起带状线导带的作用，暗室（10）的地面（11）、顶面（12）和两个侧壁（13）起带状线接地面的作用；悬架导带（30）的一端通过多条源导线（32）与渐变极板（52）的宽端连接，另一端通过多条负载导线（33）与负载器（40）内的电阻连接；负载器（40）内电阻的另一端接地；负载器（40）内部有切换开关，可以改变负载器（40）的阻抗，使其等于带状线的阻抗。

2.根据权利要求1所述的用于电磁兼容试验的暗室可重构带状线，其特征在于纵向导线（34）是螺旋线，以增加带状线的阻抗；螺旋的螺距、半径可调整，以实现特定的带状线阻抗。

3.根据权利要求1所述的用于电磁兼容试验的暗室可重构带状线，其特征在于可以增加或者减少纵向导线（34）和横向导线（35）的数量，以调整带状线的特性阻抗和受试区域场强的均匀性。

4.根据权利要求1所述的用于电磁兼容试验的暗室可重构带状线，其特征在于悬架导带（30）的宽度在满足大于受试件的宽度条件下，悬架导带（30）的宽度尽可能小，以提高受试区域的电压。

5.根据权利要求1所述的用于电磁兼容试验的暗室可重构带状线，其特征在于测试时，调整悬架导带（30）的高度，使其尽量靠近受试件，以提高受试区域的场强。

6.根据权利要求1所述的用于电磁兼容试验的暗室可重构带状线，其特征在于可以调整悬架导带（30）在暗室（10）的水平位置，以调节带线的特性阻抗，改善受试区域内场强的横向均匀性。

7.根据权利要求1所述的用于电磁兼容试验的暗室可重构带状线，其特征在于多条源导线（32）平均分布在渐变极板（52）的宽端、平均分布在悬架导带（30）的一端。

8.根据权利要求1所述的用于电磁兼容试验的暗室可重构带状线，其特征在于多条负载导线（33）平均分布在负载器（40）的输入端、平均分布在悬架导带（30）的一端。

9.根据权利要求1所述的用于电磁兼容试验的暗室可重构带状线，其特征在于吊索（31）是非金属导体材料构成。