CN1731204A - 传导性干扰噪声的模态提取装置与模态提取方法 - Google Patents

Abstract

传导性干扰噪声的模态提取装置与模态提取方法是对传导性电磁干扰(EMI)噪声进行模态提取与特征分析，获得能够成为评判传导性电磁干扰噪声模态提取网络性能优劣的方法和装置，该装置由传导性噪声识别装置(1)、噪声特征分析网络(2)、干扰噪声接收机(3)、被测设备(4)所构成；其中，传导性噪声识别装置(1)的输入端接商用电源系统的相线、中线、地线，传导性噪声识别装置(1)的输出端接被测设备(4)的相线、中线、地线和噪声特征分析网络(2)的输入端，噪声特征分析网络(2)的输出端接干扰噪声接收机(3)。

Description

传导性干扰噪声的模态提取装置与模态提取方法

技术领域

本发明是对传导性电磁干扰(EMI)噪声进行模态提取与特征分析，获得能够成为评判传导性电磁干扰噪声模态提取网络性能优劣的方法和装置，属于电磁兼容设备的技术领域。

背景技术

目前国内外在针对传导性电磁干扰噪声的问题上，基本停留在如何基于不同的硬件核心及电路结构设计制造出噪声分离网络DN(discriminationnetwork)以从强电线路中提取模态噪声的阶段。本发明在上述理论起点上，对基于各类硬件核心的噪声提取网络特性进行了系统性的理论分析和参数性能改善研究，完成了针对一般性被测装置(EUT)的一套实际的传导性电磁干扰(EMI)噪声特征提取全自动装置。可实现传导性电磁干扰噪声的提取、分析和计算等实用性功能。

由于传导性EMI模态干扰信号提取技术目前还不完善，很多问题尚未彻底解决，尤其是面向广大中小型企业和用户的智能化处理技术和综合解决方案还未完全实现。现阶段，针对当前的EMI检测、抑制手段及国家制订的强制性EMC标准，中小型企业需要的设备投资大，技术手段参差不齐，特别是一些以往缺乏电磁兼容设计经验的企业，大量资金投入的回报往往是低效甚至徒劳的。比如，广大中小型制造企业和电力用户往往存在两个方向上的极端解决方案：EMC欠设计和EMC过设计。即在产品设计中基本忽略电磁兼容因素或过度强调电磁兼容因素，前者在产品设计完成后经过检测一旦不能通过国家EMC强制执行标准，所生产产品即只能返工；而后者则在产品开发过程中耗费了大量不必要的设备投入资金及检测成本费用、人力等资源。两者都将大大耗费企业的生产成本，造成各种资源的浪费和产品竞争力的下降。

目前电磁兼容性已经成为一种强制性标准，电气与电子产品无论在国内还是国际市场销售，都必须达到相应的EMC标准。因此，电磁干扰(EMI)噪声发射的测量和抑制是电气与电子设备设计和制造过程中必需考虑的一个重要问题。目前国际上规定的传导性电磁干扰测量设备是线阻抗稳定网络LISN(line impedance stabilization network)，其测量到的是包含共模(CM)和差模(DM)信号的混合噪声信号。然而，在设备中共模和差模噪声源具备不同的特性，滤波器的设计方法也由此各不相同，因此必须考虑将这两种模态进行分离。显然，通过对传导性EMI各种噪声模态提取网络的特性进行实验研究和电路仿真，对网络的插入损耗IL、共模抑制比CMRR、差模抑制比DMRR以及电路布局对上述特性的影响等主要网络性能指标进行实验特性对比和分析，遴选分析得到既能满足实际工程应用、又具有较好性价比的噪声模态提取网络。进一步的，获得能够成为评判传导性电磁干扰噪声模态提取网络性能优劣的准则，并最终研制出可以从强电线路中提取模态噪声，并具有噪声特征分析、计算等功能的传导性电磁干扰(EMI)噪声模态提取全自动装置，是一项十分重要的研究课题。

发明内容

技术问题：本发明旨在产品满足EMC标准的前提下，提供一种传导性干扰噪声的模态提取装置与模态提取方法，实现人力、物力资源的最优化配置，最大化降低生产成本，提升经济效益，提高产品竞争力。

技术方案：本发明通过对传导性EMI各种噪声特征分析网络的特性进行实验研究和电路仿真，系统性的研究了模态干扰信号的提取技术，比较了各自优缺点，给出了性能指标和改进方案；同时提出了评判传导性电磁干扰噪声模态提取网络性能优劣的准则，并最终将传导性电磁干扰信号测量和模态提取技术相结合，研制出成熟的传导性电磁干扰(EMI)噪声模态提取全自动装置。主要由以下几个部分组成：

该装置由传导性噪声识别装置、噪声特征分析网络、干扰噪声接收机、被测设备所构成；其中，传导性噪声识别装置的输入端接商用电源系统的相线、中线、地线，传导性噪声识别装置的输出端接被测设备的相线、中线、地线和噪声特征分析网络的输入端，噪声特征分析网络的输出端接干扰噪声接收机。

传导性噪声识别装置中，相线电感线圈的两端分别接商用电源系统和被测设备的相线，中线电感线圈的两端分别接商用电源系统和被测设备的中线；第二电容器的一端接商用电源系统的相线与相线电感线圈之间，第二电容器的另一端接地：第四电容器的一端接商用电源系统的中线与中线电感线圈之间，第四电容器的另一端接地；第一电容器的一端接被测设备的相线与相线电感线圈之间，第一电容器的另一端并接第一电阻和第二电阻，第一电阻和第二电阻的另一端接地；第三电容器的一端接被测设备的中线与中线电感线圈之间，第三电容器的另一端并接第三电阻和第四电阻；第三电阻和第四电阻的另一端接地。

传导性干扰噪声的模态提取方法为：

1).将传导性噪声识别装置的输入端分别接单相三线，即相线、中线、地线；

2).将从商用电源过来的强电信号通过传导性噪声识别装置输入到被测设备，为被测设备提供工作电源；在传导性噪声识别装置的输出端提取被测设备的电磁干扰噪声信号后，输出到噪声特征分析网络进行模态提取；

3).对共模信号和差模信号从混合噪声中进行提取；

4).被测设备产生的干扰电流包括两种干扰模态，差模电流从相线流出到中线，共模电流经过相线和中线到地线，相线和中线中的差模信号的幅值相同，相位相反，共模信号是幅值和相位都相同：I_CM和I_DM则表示共模电流和差模电流，“相线-地”(V_L-G)和“中线-地”(V_N-G)在测量电阻“50Ω”上的噪声电压分别是

5).以0度/180度功率合成器为核心器件制作噪声特征分析网络，分别用0度和180度的功率合成器实现共模“CM”和差模“DM”的模态提取和输出；将传导性噪声识别装置所测量获取得到的噪声电压V_L-G和V_N-G接入0度/180度功率合成器的两个输入端，

由公式

$V_{\mathrm{CM}}=\frac{1}{2}(V_{\mathrm{Phase}}+V_{\mathrm{Neutral}})---3$

$V_{\mathrm{DM}}=\frac{1}{2}(V_{\mathrm{Phase}}-V_{\mathrm{Neutral}})---4$

即：噪声电压V_L-G和V_N-G经0度/180度功率合成器实现了相线和中线上噪声电压的相加和相减功能后，得到了初始混合噪声中的共模或差模电压分量，即完成了传导噪声的模态提取，

6).从噪声特征分析网络中输出的信号为所需提取的共模和或差模电压分量，将噪声信号经过提取后的模态分量再输入到干扰噪声接收机中，即可进一步对其噪声特征进行分析、处理。

有益效果：本发明提出了基于硬分离和传导性电磁干扰噪声全自动模态提取的综合EMI解决方案。新方案通过对传导性EMI各种噪声提取装置的特性进行实验研究和电路仿真，对网络的插入损耗IL、共模抑制比CMRR、差模抑制比DMRR、电路布局对上述特性的影响等主要网络性能指标的实验特性对比和分析，遴选分析得到能满足实际工程应用、具有较好性价比的噪声提取网络，对影响模态提取网络性能的核心参数进行了预阶段研究，通过对实验数据的综合分析，得到了评判传导性电磁干扰噪声模态提取网络性能优劣的准则。并最终研制出传导性电磁干扰噪声模态提取全自动装置，进一步的，为传导性电磁干扰噪声抑制方案(既滤波器的设计制造)提供了充分的理论依据。上述思路和方法在国内外文献报道中尚未提及，具有一定原创性和科学意义，再加上应用面广，符合国内、国际因电磁兼容标准强制性执行政策所带来的巨大检测和处理问题要求，市场用户和需求明显，具有较大的价值。

1、首次对现有模态提取方法进行了系统性的分析、比较。对网络的插入损耗IL、共模抑制比CMRR、差模抑制比DMRR以及电路布局对上述特性的影响等主要网络性能指标进行实验特性对比和分析，遴选分析得到既能满足实际工程应用、又具有较好性价比的噪声模态提取网络。

2、设计出了传导性EMI噪声模态提取性能的综合分析、比较试验平台。并首次对影响噪声模态提取网络性能的核心参数进行了预阶段研究，通过实验数据及电路仿真对噪声硬件分析网络提取特性的综合分析，得到了评判传导性电磁干扰噪声模态提取网络性能优劣的准则。

3、研制出可以从强电线路中提取模态噪声，并具有噪声分析、计算等功能的传导性电磁干扰(EMI)噪声模态提取全自动装置。

附图说明

图1为传导性电磁干扰噪声模态提取性能综合分析、比较试验平台方案1。

图2为传导性电磁干扰噪声模态提取性能综合分析、比较试验平台方案2。

图3为全自动噪声识别装置示意图。其中有：传导性噪声识别装置1、噪声特征分析网络2、干扰噪声接收机3、被测设备4。

图4为全自动噪声识别装置电路图。

图5为噪声特征分析网络电路图。

具体实施方式

图1为传导性电磁干扰噪声模态提取性能综合分析、比较试验平台方案1。分离网络CM/DM输出端接HP 8753C网络分析仪，输入端通过0度/180度功率分配器接HP 85047A扫频信号源(10K～30M)，DM/CM输出端接50ohm terminator。

图2为传导性电磁干扰噪声模态提取性能综合分析、比较试验平台方案2。在低频段，使用SP1641B型函数信号发生器，它的频率范围为1-3MHz，在高频段，使用SG-4162AD，它的频率范围为100KHz-150MHz。在网络性能测试中所需的频率范围为10KHz-30MHz。0/180度splitter用以取得所需的共模或差模输入信号，虚拟仪器DSO-2902具有双通道数据采集功能，可用于采集、测试、分析和输出测量数据，代替频谱分析仪及TG扫频源，该方案大幅降低了测试成本，但测量精度有所下降。

图3为全自动噪声识别装置示意图。从商用电源过来的强电信号通过主测装置输入到被测设备(EUT)，为被测设备提供工作电源。在主测量装置的另一输出端提取被测设备(EUT)的电磁干扰(EMI)噪声信号后，输入到共模CM/差模DM模态提取网络(DN)进行模态分离。由于共模CM信号和差模DM信号属于两种不同模态的信号，须分别对其进行控制，所以在这里首先须对共模CM信号和差模DM信号从混合噪声中进行分离。而后由诊断软件对从频谱分析仪传送到计算机上的信号进行处理。获取所要求的混合噪声总量，接着显示经过分离网络模态分离之后的噪声分量。

图4为全自动噪声识别装置电路图。通过电感、电容和标准50Ω阻抗构成的测试网络，作为获得被测设备EUT所产生的传导干扰信号的接受器。测量到共模(CM)和差模(DM)信号的混合信号，而无法直接检测CM和DM信号的具体分量。

图5为噪声特征分析网络电路图。采用0度/180度combiner作特征分析网络，分别用0度和180度的combiner实现CM和DM的模态分离和输出。功率混合器在制造过程中类似一个宽带变压器，但其可以在10-30MHZ范围内维持更高的精度。

本发明的传导性干扰噪声的模态提取装置由传导性噪声识别装置1、噪声特征分析网络2、干扰噪声接收机3、被测设备4所构成；其中，传导性噪声识别装置1的输入端接商用电源系统的相线、中线、地线，传导性噪声识别装置1的输出端接被测设备4的相线、中线、地线和噪声特征分析网络2的输入端，噪声特征分析网络2的输出端接干扰噪声接收机3。

传导性噪声识别装置1中，相线电感线圈L1的两端分别接商用电源系统和被测设备4的相线，中线电感线圈L2的两端分别接商用电源系统和被测设备4的中线；第二电容器C2的一端接商用电源系统的相线与相线电感线圈L1之间，第二电容器C2的另一端接地；第四电容器C4的一端接商用电源系统的中线与中线电感线圈L2之间，第四电容器C4的另一端接地；第一电容器C1的一端接被测设备4的相线与相线电感线圈L1之间，第一电容器C1的另一端并接第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1和第二电阻R2的另一端接地；第三电容器C3的一端接被测设备4的中线与中线电感线圈L2之间，第三电容器C3的另一端并接第三电阻R3和第四电阻R4；第三电阻R3和第四电阻R4的另一端接地。

现有的传导性电磁干扰(EMI)噪声特征分析网络DN(discriminationnetwork)主要分为基于射频变压器和基于功率分配器/合成器两类。

①美国Paul提出的特征分析网络，即采用一个简单的、带中心抽头且变比为1∶1的射频变压器作为分离网络的核心，该网络只能测量单模态信号如CM信号，此外Paul网络因引入机械式开关(switch)来选择CM/DM的模态输出信号，从而带来网络的不平衡性并最终影响网络的高频CM/DM识别性能。

②新加坡的See设计出的特征分析网络，既可以同时提供具有CM/DM抑制能力的信号分离电路，同时在电路中也避免了采用机械开关所带来的不利影响。该网络利用两个宽带射频变压器相连且副边线圈带中心抽头，两个输出端与EMI干扰接收机输入端相连，分别满足“相线”和“中线”上的混合模态信号的矢量“相加”、“相减”功能。

③法国Mardiguaian给出了一种更简单的特征分析网络，它仅仅使用一个变压器就能达到CM/DM同时分离输出的特性。

④美国Guo又提出了采用同相器和反相器取代变压器作特征分析网络，分别用同相器或反相器实现CM和DM的模态分离和输出。同相器/反相器在制造过程中类似一个宽带变压器，但其可以在10-30MHZ范围内维持更高的精度。

对比上述特征分析网络性能，本发明测试了Paul，See，Mardiguian和Guo四种网络的差模抑制能力特性(differential mode rejectionration，简称DMRR)进行了实验特性：

①差模抑制比：将差模DM信号作为输入信号，测量网络输出端的共模信号CM。理想情况下这种抑制比应当是无穷大。当然，测量结果通常因为噪声而呈现出不是理想的结果。

②差模插入损耗：将差模信号作为输入信号DM，测量网络输出端的差模信号DM。理想情况下这种抑制比应当是0。

研究结果表明，在低频f＝1MHz时，IL具有较低的插入损耗，而在高频f＝30MHz时，网络的高频插入损耗特性并不十分理想，尤其是See的网络IL绝对值已超过5分贝，说明元器件的高频特性，使噪声隔离性能变差，从而影响高频条件下的传输特性。

由DMRR实验结果发现，基于功率混合器的Guo分离网络具有最佳差模抑制特性，Paul和Mardiguian分离网络的DMRR性能与Guo网络相比有较大差距，而See网络性能最低。随着频率提高，各分离网络的差模抑制特性都有不同程度的退化和衰减，在f＝1MHz时的低频特性到f＝10MHz的中频特性，直到f＝30MHz时的高频特性均存在大幅下降趋势，平均下降30-40dB。另外Guo网络即使在f＝30MHz时也保持了DMRR等于43dB的良好特性，而其它网络特性都在30dB以下。

为了对分离网络的特性进行研究，在这里定义一些参数，分别是共模插损(CM IL)、差模插损(DM IL)、共模抑制比(CMRR)和差模抑制比(DMRR)。

定义函数：S₂₁＝20log(V₂/V₁)(dB)

CM/DM IL：当V₂与V₁为同一模态的电压时，S₂₁的值就为插入损耗。当输入电压V₁和输出电压V₂同为共模电压时，S₂₁为共模差损；当输入电压V₁和输出电压V₂同为差模电压时，S₂₁为差模差损。

CMRR/DMRR：当V₂与V₁为不同模态的电压时，S₂₁的值就为抑制比。当V₁为共模电压，V₂为差模电压时，S₂₁为共模抑制比；当V₁为差模电压，V₂为共模电压时，S₂₁为差模抑制比。

通过对实验数据的综合分析，在对网络的插入损耗IL、共模抑制比CMRR、差模抑制比DMRR以及电路PCB线布局、器件平衡度和相位漂移等参数对上述特性的影响等主要网络提取性能指标进行实验特性对比的基础上，得到噪声特征提取网络性能的评判准则：就工程应用而言只有当在最高频率时的抑制特性仍保持在40dB时以上时，才能有效提取共模(CM)和差模(DM)干扰信号分量并达到工程精度要求。所以相比之下，基于功率混合器的噪声特征提取网络优于射频变压器网络，这主要是由于其较小的杂散效应影响以及较好的匹配阻抗特性，同时也与电路器件的布局密切相关。另外，通常在整个干扰信号频谱中居主导地位，根据美国联邦通信委员会FCC制定的有关电磁兼容标准(FCC Part 15)，传导发射测量的上限频率在30MHz，因此测量频带在0.3MHz～30MHz。f≥20MHz时，共模干扰抑制能力明显下降，这样在测量差模干扰信号时所带来的共模耦合干扰显著增强，影响测量精度，必须采用相应的误差补偿技术进行校准(硬件或软件校准)。需要指出，由于CM信号通常集中在低频段，即f＜10MHz，如大部分开关电源(SMPS)所产生的CM干扰都在上述范围内，所以在工程应用中一般可以忽略CMR在高频段的误差干扰影响。

为考虑分布电容对提取网络性能的影响，用仿真对Guo和Paul的网络作进一步研究。在仿真中，不管是Guo还是Paul的网络，电容的模型都是加在变压器的初级和次级线圈之间的，分布电容值设定为10pF。由两个网络的差模抑制比(简称DMRR，以DM作为输入信号，CM作为输出信号)仿真结果可以很明显可以看到，Guo的网络在EMC规定的整个频段，在加入分布电容后，DMRR特性几乎没有发生任何变化。而Paul的网络在该频段则发生了很大的变化。这种现象表明，由变压器组成的Paul的提取网络对于分布参数的影响比较敏感，而由功率混合器组成的Guo的提取网络对分布参数的变化就不是那么敏感了。这说明Guo的网络具有较好的抗干扰性能，这与实验结果也一致。基于电路中元件精度对网络性能的影响，本发明进行了另一种研究。假设这里Guo和Paul的提取网络各自的输入电阻分别有5％，10％ and 15％的误差，由仿真的DMRR特性可以很清楚可以看到，无论是Guo或是Paul的提取网络，当输入电阻的精度假定为5％时，网络的特性都没有发生变化。当输入电阻的精度假定为10％和15％时，可以得到相同的结果。因此，可以得到这样的结论：元件的精度问题对提取网络的特性影响很小。

工作原理及工作过程

如图3所示，从商用电源过来的强电信号通过传导性噪声识别装置1输入到被测设备(EUT)4，为被测设备提供工作电源。在传导性噪声识别装置1的另一输出端提取被测设备(EUT)的电磁干扰(EMI)噪声信号后，输入到噪声特征分析网络2进行模态提取。由于共模CM信号和差模DM信号属于两种不同模态的信号，须分别对其进行控制，所以在这里首先须对共模CM信号和差模DM信号从混合噪声中进行提取。而后由诊断软件对从频谱分析仪传送到计算机上的信号进行处理。获取所要求的混合噪声总量；接着显示经过噪声特征分析网络2模态提取之后的噪声分量，并且为进一步的噪声抑制分析提供有益的诊断信息。

工作过程可概括如下：从被测设备中提取传导性电磁干扰(EMI)总噪声，将初始混合噪声进行模态分离，并连接商用开关电源、固纬GSP-827频谱分析仪或DS02902虚拟仪器，确定智能装置进行噪声提取、特征分析以及计算的实施方案，实现了频谱分析仪测量分析数据与PC之间的通信，完成了系统软/硬件调试。

关于传导性噪声的模态提取方法及过程的描述如下：

由被测设备(如开关电源)产生的传导性电磁干扰初始混合噪声的测量：

如图3、图4所示，传导性噪声识别装置1的核心是通过电感、电容和标准50Ω阻抗构成的测试网络，作为获得被测设备EUT(equipment under test，简称EUT)所产生的传导干扰信号的接受器。由于该装置可以有效屏蔽来自外部电网的高频干扰或阻止负载产生的高频干扰通过电源插座传入外部电网，同时又不影响负载正常工作下所提供的工频电流(power line frequency，如国内50Hz电流)，所以理论上可以有效获得噪声源产生的传导干扰信号。

在图4中，噪声源即被测设备EUT，为一个典型单相开关电源。噪声识别装置中的50Ω表示测试仪器如频谱分析仪的标准阻抗，所有噪声分量由50Ω电阻上得到。被测设备产生的干扰电流包括两种干扰模态：差摸电流从相线流出到中线，共摸电流经过相线和中线到地线。因此，相线和中线中的差模信号的幅值相同，相位相反，而共模信号是幅值和相位都相同。ICM和IDM则表示共模电流和差模电流，可见共模电流是由“线”对“地”产生的共模电位引起，其幅值相同且方向相同；而差模电流是由“线”与“线”之间的电位差引起，其幅值相同但方向相反。由此得到“相线-地”(V_L-G)和“中线-地”(V_N-G)测量电阻(50Ω)上的噪声电压分别是

由(1)(2)式发现，传导性噪声识别装置1可以测量到传导性电磁干扰的初始混合噪声。

对传导性电磁干扰初始混合噪声的模态提取：

以0度/180度功率合成器为核心器件制作噪声特征分析网络，分别用0度和180度的功率合成器实现共模CM和差模DM的模态提取和输出。功率混合器(power combiner)在物理结构上同功率分配器(power splitter)一样但逆向使用，功率分配器通常作为射频器件可以将输入信号分解成两个等幅和指定相位的信号输出，当反向使用时就变成了一个功率合成器。功率合成器在制造过程中类似一个宽带变压器，但其在10-30MHz范围内具有更高的精度。功率合成器还可以在测量中提供恰当的输入阻抗以实现阻抗匹配，减小反射损耗。

如图5所示，将图4传导性噪声识别装置所测量获取得到的噪声电压V_{L -G}和V_N-G接入0度/180度功率合成器的两个输入端。

由公式

$V_{\mathrm{CM}}=\frac{1}{2}(V_{\mathrm{Phase}}+V_{\mathrm{Neutral}})---\left(3\right)$

$V_{\mathrm{DM}}=\frac{1}{2}(V_{\mathrm{Phase}}-V_{\mathrm{Neutral}})---\left(4\right)$

可见噪声电压V_L-G和V_N-G经0度/180度功率合成器实现了相线和中线上噪声电压的相加和相减功能后，得到了初始混合噪声中的共模或差模电压分量，即成功地完成了传导噪声的模态提取。将噪声信号经过提取后的模态分量再输入到干扰噪声接收机中，即可经一步对其噪声特征进行分析、处理。

工作过程可概括如下：从被测设备中提取传导性电磁干扰(EMI)总噪声，将初始混合噪声进行模态分离，并连接商用开关电源、固纬GSP-827频谱分析仪或DSO2902虚拟仪器，确定智能装置进行噪声提取、特征分析以及计算的实施方案，实现了频谱分析仪测量分析数据与PC之间的通信，完成了系统软/硬件调试。

以所建立的系统硬件实验研究平台为基础，进行了开关电源拖带阻性负载实验研究，通过实验数据实际论证了噪声特征模态提取全自动装置在处理传导性电磁干扰(EMI)问题上的优越性。

由传导性噪声识别装置，AC/DC，24V 960W直流输出开关电源接一组(3个)500W，5Ω并联的电阻盘，由功率合成器构成的噪声特征分析网络及GSP-827频谱分析仪构成的EMI噪声模态提取全自动装置，供电电源来用单相三线220V交流工频电源。在测试中，改变所并联电阻盘的个数及阻值，以获取开关电源输出端的电流变化，同时改变分离网络I/O端线缆的接法使得频谱分析仪分别对总噪声，共模分量及差模分量进行波形采集。

部分实测结果见说明书附图6，可见，在不同负载条件下，全自动装置均工作良好，在变化阻值及工作电流的各个条件下，EMI噪声的特征分析装置均能稳定工作，有效提取出混合噪声中的共模与差模分量，在频谱分析仪的噪声波形图上：共模，差模信号在多个频谱点上形态差异明显，分析效果明确，对开关电源滤波器设计提供了有效的分析及检测手段。全自动装置可有效工作。

Claims (3)

1.一种传导性干扰噪声的模态提取装置，其特征在于该装置由传导性噪声识别装置(1)、噪声特征分析网络(2)、干扰噪声接收机(3)、被测设备(4)所构成；其中，传导性噪声识别装置(1)的输入端接商用电源系统的相线、中线、地线，传导性噪声识别装置(1)的输出端接被测设备(4)的相线、中线、地线和噪声特征分析网络(2)的输入端，噪声特征分析网络(2)的输出端接干扰噪声接收机(3)。

2.根据权利要求1所述的传导性干扰噪声的模态提取装置，其特征在于传导性噪声识别装置(1)中，相线电感线圈(L1)的两端分别接商用电源系统和被测设备(4)的相线，中线电感线圈(L2)的两端分别接商用电源系统和被测设备(4)的中线；第二电容器(C2)的一端接商用电源系统的相线与相线电感线圈(L1)之间，第二电容器(C2)的另一端接地；第四电容器(C4)的一端接商用电源系统的中线与中线电感线圈(L2)之间，第四电容器(C4)的另一端接地；第一电容器(C1)的一端接被测设备(4)的相线与相线电感线圈(L1)之间，第一电容器(C1)的另一端并接第一电阻(R1)和第二电阻(R2)，第一电阻(R1)和第二电阻(R2)的另一端接地；第三电容器(C3)的一端接被测设备(4)的中线与中线电感线圈(L2)之间，第三电容器(C3)的另一端并接第三电阻(R3)和第四电阻(R4)；第三电阻(R3)和第四电阻(R4)的另一端接地。

3.一种用于权利要求1所述的传导性干扰噪声的模态提取装置的模态提取方法，其特征在于传导性干扰噪声的模态提取方法为：

1).将传导性噪声识别装置(1)的输入端分别接单相三线的标准商用电源，即相线、中线、地线；

2).将从商用电源过来的强电信号通过传导性噪声识别装置(1)输入到被测设备(4)，为被测设备(4)提供工作电源；在传导性噪声识别装置(1)的输出端提取被测设备(4)的电磁干扰噪声信号后，输出到噪声特征分析网络(2)进行模态提取；

3).对共模信号和差模信号从混合噪声中进行提取；

4).被测设备(4)产生的干扰电流包括两种干扰模态，差模电流从相线流出到中线，共模电流经过相线和中线到地线，相线和中线中的差模信号的幅值相同，相位相反，共模信号是幅值和相位都相同；I_CM和I_DM则表示共模电流和差模电流，“相线-地”(V_L-G)和“中线-地”(V_N-G)在测量电阻“50Ω”上的噪声电压分别是

5).以0度/180度功率合成器为核心器件制作噪声特征分析网络，分别用0度和180度的功率合成器实现共模“CM”和差模“DM”的模态提取和输出；将传导性噪声识别装置(1)所测量获取得到的噪声电压V_L-G和V_N-G接入0度/180度功率合成器的两个输入端，

由公式

$V_{\mathrm{CM}}=\frac{1}{2}(V_{\mathrm{Phase}}+V_{\mathrm{Neutral}})---3$

$V_{\mathrm{DM}}=\frac{1}{2}(V_{\mathrm{Phase}}-V_{\mathrm{Neutral}})---4$

即：噪声电压V_L-G和V_N-G经0度/180度功率合成器实现了相线和中线上噪声电压的相加和相减功能后，得到了初始混合噪声中的共模或差模电压分量，即完成了传导噪声的模态提取；

6).从噪声特征分析网络(2)中输出的信号为所需提取的共模和或差模电压分量，将噪声信号经过提取后的模态分量再输入到干扰噪声接收机中，即可进一步对其噪声特征进行分析、处理。

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