CN113985149A - 一种精确定位射频电缆组件电磁泄漏的装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种精确定位射频电缆组件电磁泄漏的装置及方法，装置包括矢量网络分析仪、匹配负载以及单极子天线模拟装置；待测试的射频电缆组件一端接入矢量网络分析仪的一个端口，另一端接匹配负载；单极子天线模拟装置采用一根单头射频电缆，单极子天线模拟装置的探针端与待测试的射频电缆组件水平放置，单极子天线模拟装置的端头接入矢量网络分析仪的另一个端口。通过矢量网络分析仪输入一个射频信号，如果待测试的射频电缆组件出现损伤，则损伤处等效为一个缝隙天线，能够将射频电缆组件的电磁波辐射出去；如果单极子天线模拟装置的探针端接收到空间的电磁波信号，则说明射频电缆组件出现电磁波泄露。本发明能够实现泄漏精确定位，且成本低，操作简单。

Description

一种精确定位射频电缆组件电磁泄漏的装置及方法

技术领域

本发明属于射频电缆组件技术领域，具体涉及一种精确定位射频电缆组件电磁泄漏的装置及方法。

背景技术

射频柔软电缆一般是由缆芯、绝缘层以及屏蔽层组成，而屏蔽层是由镀银铜带绕包和镀银铜丝编制而成。在安装使用过程中，随着拖链、拖拽、捆扎以及弯折等操作，使得电缆屏蔽层可能出现损伤，一旦电缆的屏蔽层损伤，将会出现电磁泄露，对同一系统中的其它射频零、部件产生电磁干扰，因此需要对电磁泄露情况进行检测。目前常用的测试电磁泄露的方法有2种：三同轴法和混响室法。但是这两种方法只能测试出整根射频电缆组件的电磁泄露情况，并不能精确定位到整根射频电缆组件的具体哪个位置产生了电磁泄露。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种精确定位射频电缆组件电磁泄漏的装置及方法，不但可以测试射频电缆组件的电磁泄露，还可以精确定位射频电缆组件的哪个位置产生了泄露，实施成本低且操作简单。

为了实现上述目的，本发明有如下的有益效果：

第一方面，提供一种精确定位射频电缆组件电磁泄漏的装置，包括矢量网络分析仪、匹配负载以及单极子天线模拟装置；待测试的射频电缆组件一端接入矢量网络分析仪的一个端口，另一端接匹配负载；所述的单极子天线模拟装置采用一根单头射频电缆，单极子天线模拟装置的探针端与待测试的射频电缆组件水平放置，单极子天线模拟装置的端头接入矢量网络分析仪的另一个端口。

作为本发明精确定位射频电缆组件电磁泄漏的装置的一种优选方案，所述的矢量网络分析仪能够涵盖待测试的射频电缆组件的测试频段。

作为本发明精确定位射频电缆组件电磁泄漏的装置的一种优选方案，所述的匹配负载和单极子天线模拟装置均工作在矢量网络分析仪涵盖的测试频段。

作为本发明精确定位射频电缆组件电磁泄漏的装置的一种优选方案，所述的单极子天线模拟装置的探针端将单头射频电缆的护套、屏蔽层、绝缘层切平得到。

作为本发明精确定位射频电缆组件电磁泄漏的装置的一种优选方案，所述的单极子天线模拟装置的探针端使电缆芯线高出切平的端面。

作为本发明精确定位射频电缆组件电磁泄漏的装置的一种优选方案，所述电缆芯线高出切平的端面的高出长度等于最高测试频率对应波长的四分之一。

作为本发明精确定位射频电缆组件电磁泄漏的装置的一种优选方案，所述单极子天线模拟装置的探针端与待测试的射频电缆组件紧挨放置。

作为本发明精确定位射频电缆组件电磁泄漏的装置的一种优选方案，所述矢量网络分析仪的两个端口位置相对，所述单极子天线模拟装置的探针端靠近矢量网络分析仪接入射频电缆组件的一个端口。

第二方面，提供一种精确定位射频电缆组件电磁泄漏的方法，该方法基于所述精确定位射频电缆组件电磁泄漏的装置，包括以下步骤：

通过矢量网络分析仪给待测试的射频电缆组件的一端输入一个射频信号，如果待测试的射频电缆组件出现损伤，则损伤处等效为一个缝隙天线，能够将射频电缆组件的电磁波辐射出去；

通过单极子天线模拟装置的探针端接收空间的电磁波，如果接收到信号，则说明射频电缆组件出现电磁波泄露，电磁波泄露的大小通过单极子天线模拟装置传导至矢量网络分析仪测量出来。

相较于现有技术，本发明至少具有如下的有益效果：

与现有三同轴法和混响室法测试射频电缆组件电磁泄露的方式相比，本发明所用到的设备简单，包括矢量网络分析仪、匹配负载以及单极子天线模拟装置均为普通的测试设备，所述的单极子天线模拟装置采用一根单头射频电缆即可实现，因此测试成本低。通过单极子天线模拟装置进行测试，测试频率高，目前可测试110GHz的射频电缆组件。本发明可以测试整根射频电缆组件每个位置的电磁泄露，且测试的是每个位置的最大值，实现精准定位。将单极子天线模拟装置的探针端与待测试的射频电缆组件水平放置即能够完成测试，待测试的射频电缆组件的长度不受限制。本发明也可测试其他的射频微波器件，如连接器、转接器、波导、波导同轴转换器及波导电缆组件等，适用范围更广。

附图说明

图1传统混响室法测试电缆电磁泄露的装置示意图；

图2传统三同轴法测试电缆电磁泄露的装置示意图；

图3本发明的装置结构示意图；

附图中：1-矢量网络分析仪；2-射频电缆组件；3-匹配负载；4-单极子天线模拟装置；5-矢量网络分析仪第一端口；6-矢量网络分析仪第二端口；

11-合成信号发生器；12-第一频谱分析仪；13-第二频谱分析仪；14-混响室；15-模式搅拌器；16-输入天线；17-参考天线；18-步进电机；

21-信号发生器；22-匹配电路；23-终端电阻器；24-三同轴良导体管；25-电阻器。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

参见图1，传统混响室法测试电缆电磁泄露的装置，使用到的设备比较多，包括合成信号发生器11、第一频谱分析仪12、第二频谱分析仪13、混响室14、模式搅拌器15、输入天线16、参考天线17、步进电机18以及连接器部件等，测试的原理为：

合成信号发生器11发射的电磁波功率PINJ经过混响室14内的输入天线16发射到混响室14中，该电磁波在混响室14内会激励出多模电磁波，这些电磁场的边界条件随着模式搅拌器15的转动和搅拌而发生改变，在混响室14内形成统计平均意义上的接近均匀、各向同性和随机极化的电磁场分布，通过混响室14内的参考天线17可接收到混响室14内近似均匀分布的电磁功率PREF等同于被测件的外部输入功率，而辐射到被测件内部的电磁功率PDUT可通过混响室14外部的接收机获得，然后再利用如下公式计算可得被测件的电磁泄露：

式中：a_s-DUT的屏蔽衰减，dB；

P_REF-耦合到参考天线的功率，W；

P_DUT-耦合到DUT的功率，W；

P_INJ-输入到混响室的功率，W；

Δ_ins-混响室的插入损耗，dB。

传统混响室法测试电缆电磁泄露的装置存在的缺陷在于：

需要的仪器比较多，测试成本特别大；测试频率低，目前市面上使用的最大测试频率18GHz；测试的电磁泄露的平均值，对实际使用指导意义不大；测试的是整根电缆的电磁泄露，无法精确定位是电缆的某个位置出现的泄露，对实际使用指导意义不大。

参见图2，传统三同轴法测试电缆电磁泄露的装置，使用到的设备包括信号发生器21、匹配电路22、终端电阻器23、电阻器25、矢量网络分析仪1或信号发生器和接收器，以及无铁磁性的三同轴良导体管24。测试的原理为：把被测件置于同轴的无铁磁性的三同轴良导体管24内，构成三同轴装置，即被测件的内导体、外导体和同轴的良导体管。其装置根据互易原理可分为两种：一种由被测件内部注入信号，在同轴的良导体管远端取出耦合信号；另一种由同轴的良导体管注入信号，在被测件远端取出耦合信号。馈送到被测件内部的功率P₁与外部同轴套管系统接收到的周期最大辐射功率P_r，max的对数之比就是屏蔽衰减a_s：

式中：

P₁-输送到被测件内部的功率，W；

P_r，max-被测件向外辐射的周期性最大值功率，W；

a_s-屏蔽衰减，dB。

传统三同轴法测试电缆电磁泄露的装置存在的缺点在于：

三同轴法受限与无铁磁性的三同轴良导体管内径的尺寸较大(一旦内径尺寸小，产品放不进去)，测试频率低，一般测试频率最高6GHz；受限于无铁磁性的三同轴良导体管长度，被测产品不能长也不能短，否则装不进去或溢出来都无法测试；测试的也是整根电缆的屏蔽效率，无法精确定位是电缆的某个位置出现的泄露，对实际使用指导意义不大。

参见图3，本发明的装置包括矢量网络分析仪1、匹配负载3以及单极子天线模拟装置4；待测试的射频电缆组件2一端接入矢量网络分析仪1的一个端口，另一端接匹配负载3；单极子天线模拟装置4采用一根单头射频电缆，单极子天线模拟装置4的探针端与待测试的射频电缆组件2水平放置，单极子天线模拟装置4的端头接入矢量网络分析仪1的另一个端口。

在实施例中，矢量网络分析仪1根据需要测试的频率选择适配的矢量网络分析仪，只要选择的矢量网络分析仪涵盖测试的频段即可；待测试的射频电缆组件2一端接入矢量网络分析仪的一个端口，另一端接匹配负载；匹配负载3与待测试的射频电缆组件2接头匹配，使用频率仪涵盖测试的频段即可；单极子天线模拟装置4为自制测试装置，制作一根单头射频电缆，使用频率仪涵盖测试的频段即可，一端接入矢量网络分析仪的另一端，另一端将电缆的护套、屏蔽层、绝缘层切平，将电缆芯线高出切平的端面，高出长度等于测试最高频率对应波长的四分之一即可，测试时将单极子天线模拟装置4的探针端与待测试的射频电缆组件2水平放置，并紧挨着待测试的射频电缆组件2，测试时放置的方向如图3所示，不可放置成反向，即矢量网络分析仪1的两个端口位置相对，将单极子天线模拟装置4的探针端靠近矢量网络分析仪1接入射频电缆组件2的一个端口。

待测试的射频电缆组件2一端接矢量网络分析仪1输入一个射频信号，射频电缆组件2的损伤处等效为一个缝隙天线，将射频同轴电缆内的电磁波辐射出去，单极子天线模拟装置4伸出的四分之一波长的内导体相当于一个单极子天线，可以接收空间的电磁波。缝隙天线附近会有比较强的电磁波，因此，用单极子天线在同轴线附近进行探测，若接收到信号，则说明射频同轴电缆有电磁波泄露，电磁波泄露的大小可以直接通过单极子天线模拟装置4传到矢量网络分析仪1直接测量出来。

另一实施例还提出一种精确定位射频电缆组件电磁泄漏的方法，包括以下步骤：

通过矢量网络分析仪1给待测试的射频电缆组件2的一端输入一个射频信号，如果待测试的射频电缆组件2出现损伤，则损伤处等效为一个缝隙天线，能够将射频电缆组件2的电磁波辐射出去；

通过单极子天线模拟装置4的探针端接收空间的电磁波，如果接收到信号，则说明射频电缆组件2出现电磁波泄露，电磁波泄露的大小通过单极子天线模拟装置4传导至矢量网络分析仪1测量出来。

本发明不但可以测试射频电缆组件的电磁泄露，还可以精确定位射频电缆组件的哪个位置产生了泄露，对分析问题和解决问题提供了强有力的支持，且本发明装置结构简单，测试成本低，测试频率高，目前可测试110GHz。本发明可以测试整根射频电缆组件的每个位置的电磁泄露，且测试的是每个位置的最大值，实现精准定位。被测件的长度不受限制。本发明也可测试其他的射频微波器件，如连接器，转接器，波导，波导同轴转换器，波导电缆组件等。

以上所述的仅仅是本发明的较佳实施例，并不用以对本发明的技术方案进行任何限定，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明精神和原则的前提下，该技术方案还可以进行若干简单的修改和替换，这些修改和替换也均属于权利要求书涵盖的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种精确定位射频电缆组件电磁泄漏的装置，其特征在于：包括矢量网络分析仪(1)、匹配负载(3)以及单极子天线模拟装置(4)；待测试的射频电缆组件(2)一端接入矢量网络分析仪(1)的一个端口，另一端接匹配负载(3)；所述的单极子天线模拟装置(4)采用一根单头射频电缆，单极子天线模拟装置(4)的探针端与待测试的射频电缆组件(2)水平放置，单极子天线模拟装置(4)的端头接入矢量网络分析仪(1)的另一个端口。

2.根据权利要求1所述精确定位射频电缆组件电磁泄漏的装置，其特征在于：所述的矢量网络分析仪(1)能够涵盖待测试的射频电缆组件(2)的测试频段。

3.根据权利要求2所述精确定位射频电缆组件电磁泄漏的装置，其特征在于：所述的匹配负载(3)和单极子天线模拟装置(4)均工作在矢量网络分析仪(1)涵盖的测试频段。

4.根据权利要求1所述精确定位射频电缆组件电磁泄漏的装置，其特征在于：所述的单极子天线模拟装置(4)的探针端将单头射频电缆的护套、屏蔽层、绝缘层切平得到。

5.根据权利要求4所述精确定位射频电缆组件电磁泄漏的装置，其特征在于：所述的单极子天线模拟装置(4)的探针端使电缆芯线高出切平的端面。

6.根据权利要求5所述精确定位射频电缆组件电磁泄漏的装置，其特征在于：所述电缆芯线高出切平的端面的高出长度等于最高测试频率对应波长的四分之一。

7.根据权利要求6所述精确定位射频电缆组件电磁泄漏的装置，其特征在于：所述单极子天线模拟装置(4)的探针端与待测试的射频电缆组件(2)紧挨放置。

8.根据权利要求1所述精确定位射频电缆组件电磁泄漏的装置，其特征在于：所述矢量网络分析仪(1)的两个端口位置相对，所述单极子天线模拟装置(4)的探针端靠近矢量网络分析仪(1)接入射频电缆组件(2)的一个端口。

9.一种精确定位射频电缆组件电磁泄漏的方法，其特征在于，基于权利要求1至8中任意一项所述精确定位射频电缆组件电磁泄漏的装置，包括以下步骤：

通过矢量网络分析仪(1)给待测试的射频电缆组件(2)的一端输入一个射频信号，如果待测试的射频电缆组件(2)出现损伤，则损伤处等效为一个缝隙天线，能够将射频电缆组件(2)的电磁波辐射出去；

通过单极子天线模拟装置(4)的探针端接收空间的电磁波，如果接收到信号，则说明射频电缆组件(2)出现电磁波泄露，电磁波泄露的大小通过单极子天线模拟装置(4)传导至矢量网络分析仪(1)测量出来。

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