CN114217121A - 一种确定射频额定平均功率的电气实验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种确定射频额定平均功率的电气实验方法，属于电气数据测试技术领域，包括以下步骤：S1、将射频功率源连接到所测电缆的输入端；S2、将吸收负载连接到所测电缆的负载端；S3、在所测电缆位置处放置光纤温度传感器；S4、对射频功率源的功率输入进行分阶段增加，当光纤温度传感器的数值达到稳定后，记录每个阶段的输入功率以及对应的温度，直到光纤温度传感器的数字达到所测电缆的最大额定温度；对比实验所得的温升与最大导体温度和环境温度之间的差值，当两者数值相等时，即确定输入功率为额定平均功率，通过比较差值的方法，可以准确的得到平均功率，方法简单，准确。
Description
技术领域
本发明属于电气数据测试技术领域，具体为一种确定射频额定平均功率的电气实验方法。
背景技术
射频额定平均功率代表同轴通信电缆能够连续承载的最大平均输入功率，且电缆在额定功率下工作时，其内导体的温度不应超过所规定的允许值。电缆的额定功率取决于电缆内部发热情况及其散热能力，同时与介质材料的耐高温能力有关。电缆内部发热取决于传输的平均功率以及电缆衰减值的高低。电缆的衰减越低，可以传输的平均功率越大，现有测定方法较为复杂，并且不够准确。
为此，我们提出了一种确定射频额定平均功率的电气实验方法来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种确定射频额定平均功率的电气实验方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种确定射频额定平均功率的电气实验方法，包括以下步骤：
S1、将射频功率源连接到所测电缆的输入端；
S2、将吸收负载连接到所测电缆的负载端；
S3、在所测电缆位置处放置光纤温度传感器；
S4、对射频功率源的功率输入进行分阶段增加，当光纤温度传感器的数值达到稳定后，记录每个阶段的输入功率以及对应的温度，直到光纤温度传感器的数字达到所测电缆的最大额定温度；
S5、计算不同功率阶段的所测电缆的温升，即室温与所测电缆温度的差值；
S6、计算不同功率阶段其最大额定环境温度下对应的电缆温度，即最大导体温度；
S7、将最大导体温度下对应的功率与最大额定温度对应的功率进行比较，最大导体温度下对应的功率不超过最大额定温度时的功率；
S8、对比实验所得的温升与最大导体温度和环境温度之间的差值，当两者数值相等时，即确定输入功率为额定平均功率。
进一步优化本技术方案，所述S2中，利用功率计检测所测电缆负载端的功率。
进一步优化本技术方案，所述S3中，对所测电缆的外导体进行温度测量，将电缆内部钻有一小孔，用于测量内导体的温度。
进一步优化本技术方案，所述S3中，内导体和外导体的温度测量分别设置3个检测点检测，位置分别位于所测电缆的中心点，以及位于中心点左右0.5米处进行测量。
进一步优化本技术方案，所述S5和S6中，分别计算内导体的温升和外导体的温升，在最大环境温度下，内导体的温度即为内导体的温升，外导体的温度即为外导体的温升与最大环境温度之和。
进一步优化本技术方案，所述S2中，负载失配时，需要利用公式算出额定平均功率的测量误差。
进一步优化本技术方案，所述S4中，计算光纤温度传感器的数值达到稳定时所需要的馈电时间，当馈电时间为发热时间常数的三倍左右时，光纤温度传感器的数值将趋于一个稳定值。
进一步优化本技术方案，所述S2和S4中，在电缆的负载端接入电流表，在同一功率时，多次记录多组温度值，记载电流最大时的温度值。
与现有技术相比，本发明提供了一种确定射频额定平均功率的电气实验方法，具备以下有益效果：
1、对射频功率源的功率输入进行分阶段增加，当光纤温度传感器的数值达到稳定后，记录每个阶段的输入功率以及对应的温度，直到光纤温度传感器的数字达到所测电缆的最大额定温度，分段增加，测定数据更加准确，覆盖范围广，使得结果准确。
2、将重新计算最大额定环境温度下的所测电缆温度，与最高额定温度进行比较，比较得到的额定功率是不超过最高额定温度时的功率，对比实验所得的温升与最大导体温度和环境温度之间的差值，当两者数值相等时，即确定输入功率为额定平均功率，通过比较差值的方法，可以准确的得到平均功率，方法简单，准确。
附图说明
图1为效果例SFCFK-50-4电缆射频额定平均功率试验验证结果图；
图2为效果例SFCFK-50-6电缆射频额定平均功率试验验证结果图；
图3为效果例SYFY-50-12电缆射频额定平均功率试验验证结果图；
图4为效果例HCTAY-50-22电缆射频额定平均功率试验验证结果图。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
一种确定射频额定平均功率的电气实验方法，包括以下步骤：
S1、将射频功率源连接到所测电缆的输入端；
S2、将吸收负载连接到所测电缆的负载端；
S3、在所测电缆位置处放置光纤温度传感器；
其中，光纤温度传感器需要测量内导体和外导体的温度，并分别测量三个位置处的温度，取其平均值，使得实验测得的结果更加的准确，贴近真实值。S4、对射频功率源的功率输入进行分阶段增加，当光纤温度传感器的数值达到稳定后，记录每个阶段的输入功率以及对应的温度，直到光纤温度传感器的数字达到所测电缆的最大额定温度；
其中，温度上升到一定值即为光线传感器的数值达到稳定状态；
S5、计算不同功率阶段的所测电缆的温升，即室温与所测电缆温度的差值；其中，内导体的温升＝内导体温度-室温；外导体的温升＝外导体温度-室温；
S6、计算不同功率阶段其最大额定环境温度下对应的电缆温度，即最大导体温度；
其中，内导体温度＝内导体的温升+最大额定环境温度；外导体温度＝外导体的温升+最大额定环境温度；
S7、将最大导体温度下对应的功率与最大额定温度对应的功率进行比较，最大导体温度下对应的功率不超过最大额定温度时的功率；
S8、对比实验所得的温升与最大导体温度和环境温度之间的差值，当两者数值相等时，即确定输入功率为额定平均功率。
具体的，所述S2中，利用功率计检测所测电缆负载端的功率。
其中，利用得到的功率和频射功率源的输出功率计算出其损耗功率，从而得到对应点的功率数值。
具体的，所述S3中，对所测电缆的外导体进行温度测量，将电缆内部钻有一小孔，用于测量内导体的温度。
其中，使得光纤温度传感器的所测值能更加的贴近所测电缆的内导体温度。
具体的，所述S3中，内导体和外导体的温度测量分别设置3个检测点检测，位置分别位于所测电缆的中心点，以及位于中心点左右0.5米处进行测量。
其中，利用不同点的温度值取平均值，减少因为热量测值带来的计算误差。
具体的，所述S5和S6中，分别计算内导体的温升和外导体的温升，在最大额定环境温度下，内导体的温度即为内导体的温升与最大额定环境温度之和，外导体的温度即为外导体的温升与最大额定环境温度之和。
其中，额定功率是不超过导体最高额定温度时的功率。
具体的，所述S2中，负载失配时，需要利用公式算出额定平均功率的测量误差。
其中，计算公式为
s为被试样品(DUT)的驻波比。
具体的，所述S4中，计算光纤温度传感器的数值达到稳定时所需要的馈电时间，当馈电时间为发热时间常数的三倍左右时，光纤温度传感器的数值将趋于一个稳定值。
其中，计算公式为
θ为电缆内导体达到稳态的温升，τ为馈电时间，T为发热时间常数。
具体的，所述S2和S4中，在电缆的负载端接入电流表，在同一功率时，多次记录多组温度值，记载电流最大时的温度值。
其中，在电流的波腹点进行测温时，温度值更加的准确。
实施例二：
一种确定射频额定平均功率的电气实验方法，包括以下步骤：
S1、所测电缆的输入端接入能提供足够载流能力的50赫兹或者60赫兹的电源；
S2、所测电缆的末端利用导线将其连接，形成短路状态；
S3、在所测电缆位置处放置光纤温度传感器，调整电流以加热电缆，使得电缆内导体的温度达到最大绝缘工作温度；
S4、利用万能表测量所测电缆的内导体和外导体的电压以及电流，并利用公式确定内外导体的耗散功率；
其中，内导体的耗散功率的计算公式为Pi＝Ki×(Ti-To)；Pi+Po＝Ko×(To-Ta)；To为外导体温度，Ta试验环境温度，Pi内导体耗散功率，Po外导体耗散功率，导热系数Ki和Ko为导热系数。
S5、根据IEC 61196-1-113进行衰减试验，以确定电缆在试验环境下，工作频带内规定频率点的衰减，该衰减值用于确定导体和绝缘的系数，并用于特定频率点或其他频率下的射频额定平均功率的计算。
其中，利用公式
(dB/100m)计算A和B的值；
为了计算功率，需分别将内、外导体系数(Ai和Ao)拆分，并根据内、外导体的导电率，按以下公式确定：
在任意给定的频率和环境温度以及内、外导体温度为某些限值情况下的射频额定平均功率(Pr)，能通过求解以下方程组(如采用适用的电子数据表)来确定：
本发明的有益效果是：
对射频功率源的功率输入进行分阶段增加，当光纤温度传感器的数值达到稳定后，记录每个阶段的输入功率以及对应的温度，直到光纤温度传感器的数字达到所测电缆的最大额定温度，分段增加，测定数据更加准确，覆盖范围广，使得结果准确，将重新计算最大额定环境温度下的所测电缆温度，与最高额定温度进行比较，比较得到的额定功率是不超过最高额定温度时的功率，对比实验所得的温升与最大导体温度和环境温度之间的差值，当两者数值相等时，即确定输入功率为额定平均功率，通过比较差值的方法，可以准确的得到平均功率，方法简单，准确。
效果例
本效果例主要包括使用射频功率源采用实施例一的方法对同轴通信电缆进行射频试验，以及使用交流功率源采用实施例二的方法对同轴通信电缆进行低频功率交流试验。工作组选取了四种典型的同轴通信电缆作为比对试验样品，对两种不同试验方法进行了对比验证，验证结果见表1-表4以及图1-图4。
表1 SFCFK-50-4电缆射频额定平均功率试验验证结果
表2 SFCFK-50-6电缆射频额定平均功率试验验证结果
| 测试方法 | 频率 | 环境温度 | 内导体温升 | 功率 |
| 低频功率交流试验 | 2000MHz | 40℃ | 210℃ | 998.0W |
| 射频试验 | 2000MHz | 26.8℃ | 197.2℃ | 1064.9W |
| 低频功率交流试验 | 2500MHz | 40℃ | 210℃ | 875.6W |
| 射频试验 | 2500MHz | 16.0℃ | 195.3℃ | 860.2W |
| 低频功率交流试验 | 3000MHz | 40℃ | 210℃ | 787.8W |
| 射频试验 | 3000MHz | 16.0℃ | 214.5℃ | 783.2W |
| 低频功率交流试验 | 4000MHz | 40℃ | 210℃ | 665.2W |
| 射频试验 | 4000MHz | 16.0℃ | 230.2℃ | 684.2W |
| 低频功率交流试验 | 6000MHz | 40℃ | 210℃ | 521.2W |
| 射频试验 | 6000MHz | 15.7℃ | 80.4℃ | 522.4W |
| 低频功率交流试验 | 18000MHz | 40℃ | 210℃ | 259.2W |
| 射频试验 | 18000MHz | 15.7℃ | 82.3℃ | 255.2W |
表3 SYFY-50-12电缆射频额定平均功率试验验证结果
表4 HCTAY-50-22电缆射频额定平均功率试验验证结果
| 测试方法 | 频率 | 环境温度 | 内导体温升 | 功率 |
| 低频功率交流试验 | 500MHz | 40℃ | 45℃ | 4003.6W |
| 射频试验 | 500MHz | 28℃ | 12.2℃ | 3688.5W |
| 低频功率交流试验 | 1000MHz | 40℃ | 45℃ | 2750.6W |
| 射频试验 | 1000MHz | 28℃ | 15.8℃ | 2848.1W |
| 低频功率交流试验 | 1500MHz | 40℃ | 45℃ | 2198.2W |
| 射频试验 | 1500MHz | 27℃ | 21.6℃ | 2083.3W |
| 低频功率交流试验 | 2000MHz | 40℃ | 45℃ | 1870.2W |
| 射频试验 | 2000MHz | 27℃ | 24.9℃ | 1807.2W |
| 低频功率交流试验 | 2500MHz | 40℃ | 45℃ | 1647.3W |
| 射频试验 | 2500MHz | 16.5℃ | 27.4℃ | 1642.3W |
| 低频功率交流试验 | 3000MHz | 40℃ | 45℃ | 1483.3W |
| 射频试验 | 3000MHz | 16.5℃ | 31.1℃ | 1446.9W |
由表1-表4的数据分析可知，本申请的射频试验方法和低频功率交流试验方法是互为等效的，本申请的技术方案可满足对同轴通信电缆的射频额定平均功率的测试需求。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种确定射频额定平均功率的电气实验方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将射频功率源连接到所测电缆的输入端；
S2、将吸收负载连接到所测电缆的负载端；
S3、在所测电缆位置处放置光纤温度传感器；
S4、对射频功率源的功率输入进行分阶段增加，当光纤温度传感器的数值达到稳定后，记录每个阶段的输入功率以及对应的温度，直到光纤温度传感器的数字达到所测电缆的最大额定温度；
S5、计算不同功率阶段的所测电缆的温升，即室温与所测电缆温度的差值；
S6、计算不同功率阶段其最大额定环境温度下对应的电缆温度，即最大导体温度；
S7、将最大导体温度下对应的功率与最大额定温度对应的功率进行比较，最大导体温度下对应的功率不超过最大额定温度时的功率；
S8、对比实验所得的温升与最大导体温度和环境温度之间的差值，当两者数值相等时，即确定输入功率为额定平均功率。
2.根据权利要求1所述的一种确定射频额定平均功率的电气实验方法，其特征在于，所述S2中，利用功率计检测所测电缆负载端的功率。
3.根据权利要求1所述的一种确定射频额定平均功率的电气实验方法，其特征在于，所述S3中，对所测电缆的外导体进行温度测量，将电缆内部钻有一小孔，用于测量内导体的温度。
4.根据权利要求3所述的一种确定射频额定平均功率的电气实验方法，其特征在于，所述S3中，内导体和外导体的温度测量分别设置3个检测点检测，位置分别位于所测电缆的中心点，以及位于中心点左右0.5米处进行测量。
5.根据权利要求1所述的一种确定射频额定平均功率的电气实验方法，其特征在于，所述S5和S6中，分别计算内导体的温升和外导体的温升，在最大环境温度下，内导体的温度即为内导体的温升，外导体的温度即为外导体的温升与最大环境温度之和。
6.根据权利要求1所述的一种确定射频额定平均功率的电气实验方法，其特征在于，所述S2中，负载失配时，需要利用公式算出额定平均功率的测量误差。
7.根据权利要求1所述的一种确定射频额定平均功率的电气实验方法，其特征在于，所述S4中，计算光纤温度传感器的数值达到稳定时所需要的馈电时间，当馈电时间为发热时间常数的三倍时，光纤温度传感器的数值将趋于一个稳定值。
8.根据权利要求1所述的一种确定射频额定平均功率的电气实验方法，其特征在于，所述S2和S4中，在电缆的负载端接入电流表，在同一功率时，多次记录多组温度值，记载电流最大时的温度值。
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