CN1924591B

CN1924591B - 特性评价装置以及特性评价方法

Info

Publication number: CN1924591B
Application number: CN2006101266012A
Authority: CN
Inventors: 难波明博
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2005-08-30
Filing date: 2006-08-30
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2026-08-30
Also published as: JP5386055B2; US20070046277A1; US7294996B2; CN1924591A; JP2007064707A

Abstract

本发明提供模拟针对每种产品而不同的电缆的安装形态，能够容易地测定电缆综合EMC性能的特性评价装置以及特性评价方法。本发明的特性评价装置具备向成为测定对象的电缆的一端发送信号的电缆驱动发生器、连接在上述电缆另一端上的负载、检测上述电缆的共模电流的探头、接收由上述探头检测出的信号的接收器、控制上述电缆驱动发生器、上述负载和上述接收器的控制单元，上述电缆驱动发生器构成为在上述信号发送中能够选择多个发端条件，上述负载构成为能够选择对于向上述电缆发送的上述信号的多个终端条件，上述电缆的特性通过沿着该电缆的长度方向扫描该上述探头与上述电缆的相对位置进行测定。

Description

特性评价装置以及特性评价方法

本申请要求2005年8月30日提交的日本申请JP2005-248712的优先权，其内容以引用的方式结合在本文中。

技术领域

本发明涉及特性评价装置以及特性评价方法，特别涉及适合于电缆的EMC性能评价的评价装置以及EMC性能评价方法。

近年来，强烈要求各种产品的EMC(Electro-MagneticCompatibility：电磁兼容性)性能评价。

为了预测从电缆发生的无用电磁波发射，需要实施电缆的共模电流测定或者电缆附近的磁场分布测定。在专利文献1(特开2000-147002号公报)中，记载有在超高频下动作，对于被测定信号的电特性影响小的电流探头。另外，在专利文献2(特开平8-68837号公报)中记载有电缆附近的高频磁场测定装置。

发明内容

本发明提供一种特性评价装置，包括：夹住电缆，测定在上述电缆中流过的电流的探头；向上述电缆的一端发送信号，驱动上述电缆的电缆驱动发射器；连接在上述电缆另一端上的负载；接收来自上述探头的信号的接收器；控制上述电缆驱动发射器、上述负载和上述接收器的控制单元，扫描上述探头或者上述电缆来测定上述电缆的特性，该特性评价装置的特征在于：上述电缆驱动发射器构成为能够选择多个发送端条件，上述负载构成为能够选择多个终端条件。

本发明提供一种特性评价方法，其特征在于包括：设定电缆的终端条件的步骤；设定上述电缆的发送端条件的步骤；驱动上述电缆的步骤；测定与被驱动的上述电缆的位置相对应的多个共模电流的步骤；从上述多个共模电流求解评价用共模电流并进行显示的步骤。

然而，在专利文献1和专利文献2中记载的技术中，不能够同时模拟针对每个产品不同的电缆安装形态。为此，需要准备终端负载状态、驱动电压以及电缆长度等不同的各种样品，通过测定它们的特性，进行作为电缆单体的EMC性能评价。

本发明的目的在于提供能够模拟针对每种产品不同的电缆的安装形态，容易地测定电缆的综合EMC性能的特性评价装置以及特性评价方法。

附图说明

通过包括夹住电缆；测定流过电缆的电流的探头；向电缆的一端发送信号驱动电缆的发射器；连接在电缆的另一端上的负载；接收来自探头的信号的接收器；控制发射器、负载和接收器的控制单元，其控制单元选择性地控制发射器的发送端条件和负载的终端条件，使探头进行扫描来测定电缆的特性的特性评价装置及其特性评价方法来实现本发明。

依据本发明，能够提供以简单的操作就可以进行电缆的EMC性能评价的EMC性能评价装置以及EMC性能评价方法。

图1是说明电缆的EMC性能评价装置的结构的图。

图2是在差分电缆的一侧信号线上施加单端电压的电路图。

图3是在差分电缆上施加共模电压的电路图。

图4是使用变量器在差分电缆上施加异模电压的电路图。

图5是使用差分驱动器在差分电缆上施加异模电压的电路图。

图6表示可变电阻的T型负载电路。

图7表示可变电容的T型负载电路。

图8表示可变电感的T型负载电路。

图9表示可变电阻的π型负载电路。

图10表示可变电容的π型负载电路。

图11表示可变电感的π型负载电路。

图12说明存在差分驱动成分和共模驱动成分的环境下在电缆中流过的共模电流。

图13说明异态驱动时在电缆中流过的共模电流。

图14说明共模驱动时在电缆中流过的共模电流。

具体实施方式

以下，使用实施例，参照附图说明本发明的实施形态。图1是说明电缆的EMC性能评价装置的结构的图。在图1中，被评价电缆10固定在U字形的电缆固定夹具310上。夹住被评价电缆的电流探头140 安装在能够沿着被评价电缆的长度方向移动的可动台320上。在被评价电缆10中流过的共模电流由电流探头140在被评价电缆10的各个位置检测。另外，这里，把沿着被评价电缆10的长度方向扫描时的最大共模电流简单地称为共模电流。

在被评价电缆10的发送端连接由控制单元210控制的发射器110以及切换器120，在被测定电缆10上施加信号。在被测定电缆10的另一端，连接由控制单元210控制的可变负载130。电流探头140检测出的电流利用由控制单元210控制的频谱分析仪构成的接收器150进行测定。

EMC性能评价装置500具有用于根据所测定的电流、发射器110的振幅、可变负载130的负载值以及切换器120的路由信息计算电缆的EMC性能的运算单元220。EMC性能评价装置500还装备有：保存由运算单元220计算出的结果的省略了图示的存储装置、和用于显示运算结果的显示单元230。

EMC性能评价装置500通过以下的动作评价电缆的EMC性能。另外，作为接收器使用了频谱分析仪，但也可以使用网络分析仪，还可以使用内装有跟踪发生器的频谱分析仪来代替发射器和接收器。

通过选择发射器110和切换器120，在被评价电缆10上施加任意驱动状态的信号。即，设定任意的发送端条件。另外，根据可变负载130设定任意的电缆终端条件。由固定在可动台320上的电流探头140进行电缆的任意位置中的电流计测。用接收器150测定由电流探头检测出的信号。

发射器110、切换器120、可变负载130、台控制单元240、接收器150的每一个都由控制单元210控制。台控制单元240控制可动台320。接收器150向控制单元120传送所测定的信号。

使发射器110的振幅、切换器120的路由信息、可变负载130的负载值相对应由接收器150所测定的信号在运算单元220中进行处理，存储在作为控制单元210的一部分的存储装置中。另外，在显示单元230上显示运算结果。

另外，控制单元210和运算单元220也可以不分离而用一台运算装置(CPU)进行控制以及运算。控制单元210、运算单元220和显示单元230也可以是一台计算机。把发射器110和切换器120合起来称为电缆驱动发射器。有时也简单地把电缆驱动发射器称为发射器。台控制单元240移动探头140，也可以把电缆固定夹具310固定在可动台320上，移动电缆10。

可由图1所示的评价装置测定的被评价电缆10为同轴电缆、平行双线电缆、双绞电缆、平板电缆、多芯电缆，无论是否有屏蔽外壳都能够测定。

使用图2至图5说明发射极110和切换器120的结构。这里，图2是在差分电缆的一侧信号线上施加单端电压的电路图。图3是在差分电缆上施加共模电压的电路图。图4是使用变量器在差分电缆上施加异模电压的电路图。图5是使用差分驱动器，在差分电缆上施加异模电压的电路图。

在图2中，发射器110包括电压源111和驱动源阻抗112。切换器120由协调动作的两个开关121、两个匹配阻抗122构成。切换器120通过协调切换两个开关122，在差分电缆的一侧的信号线上连接发射器110施加信号。另一侧信号线连接匹配阻抗112。在差分电缆的两条信号线上，对每一侧施加信号测定共模电流。EMC性能评价装置500通过在运算单元230把所得到的两个共模电流进行加法或减法运算，能够计算出在异模驱动以及共模驱动时的电缆中流过的共模电流。如果在差分电缆的双方同时输入信号，则难以观测共模电流。但EMC性能评价装置500对每一侧施加信号，根据加法运算计算共模驱动(流过信号线的电流的朝向相同)时的共模电流。另一方面，减法运算得到的是差分驱动(流过信号线的电流的朝向相反)时的共模电流。

在图3中，发射器110包括电压源111和驱动源阻抗112。切换器120由两个匹配阻抗122构成，两个匹配阻抗122都连接到发射器110。如果把图3的结构适用于EMC性能评价装置500中，则能够测定共模驱动时的共模电流。

在图4中，发射器110包括电压源111和驱动源阻抗112。切换器120包括把次级侧中点抽头接地的变量器123和两个匹配阻抗122，单端电压由变量器123变换为异模电压。

在图5中，发射器110由两个电压源111构成差分驱动器。切换器120包括两个匹配阻抗122。两个匹配阻抗122分别连接到电压源111。如果把图4或图5的结构适用于EMC性能评价装置500中，则能够测定异模驱动时的共模电流。

如果用可变元件构成图2至图5的匹配阻抗122，则能够容易地实现任意的驱动条件。另外，图3至同5的切换器120不进行切换动作，是广义的切换器。

使用图6至图11说明可变负载130的结构。这里，图6是可变电阻的T型负载电路。图7是可变电容的T型负载电路。图8是可变电感的T型负载电路。另外，图9是可变电阻的π型负载电路。图10是可变电容的π型负载电路。图11是可变电感的π型负载电路。

图6以及图9的可变电阻的负载电路是可匹配终端的最一般的负载电路。图7以及图10的可变电容的负载电路虽然不匹配但是假设CMOS系统的接收器的负载电路。图8以及图10还考虑了可变电感负载。

在图6至图11中，通过变更可变元件的特性值，能够表现任意的负载状态。另外，还能够把图6至图11的结构组合起来构成可变负载。

参照图12至图14定义电缆的EMC性能。这里，图12是说明存在差分驱动成分和共模驱动成分的环境下在电缆中流过的共模电流的图。图13是说明异模驱动时在电缆中流过的共模电流的图。另外，图14说明共模驱动时在电缆中流过的共模电流。

在图12中所示的一般的共模电流是由差分驱动成分产生的共模电流与由共模驱动成分产生的共模电流之和。然而，如果由差分驱动成分产生的共模电流和由共模驱动成分产生的共模电流混和存在，则处理非常困难。因此，模式分割成仅有差分驱动成分的图13和仅有共模驱动成分的图14。

在图13中，把驱动电压振幅表现为Vi_diff，把差分驱动时的共模电流振幅表现为Idiff_com。这时，定义从差分驱动电压向共模电流的变换系数Ydc为：

Ydc＝I diff_com/Vi_diff (1)

可以把该变换系数Ydc作为电缆的第1EMC性能评价参数。

另一方面，在图14中，把驱动电压振幅表现为Vi_com，把共模驱动时的共模电流振幅表现为Icom_com。这时，定义从共模驱动电压向共模电流的变换系数Ycc为：

Ycc＝I com_com/Vi_com (2)

可以把该变换系数Ycc作为电缆的第2EMC性能评价参数。

EMC性能评价装置500在运算单元220中计算上述的评价参数Ydc以及Ycc。由于把图12模式分割成图13以及图14，因此从任意驱动条件下的驱动电压向共模电流的变换系数能够用Ydc与Ycc的线性结合表现。即，通过评价Ydc以及Ycc，能够表现电缆具有的共模变换系数即EMC性能。

电缆的EMC性能评价装置500把评价对象的电缆进行差分驱动以及共模驱动，在运算单元220中计算Ydc以及Ycc，把运算结果保存在控制单元210中，在显示单元230上显示。

依据本实施例，能够得到可以通过简单的操作进行电缆的EMC性能评价的EMC性能评价装置。另外，通过评价Ydc以及Ycc能够得到电缆的EMC性能评价方法。

另外，把沿着电缆的长度方向扫描时的最大共模电流称为共模电流，但也可以使用扫描时的平均共模电流进行评价，也可以是最大共模电流的一半的值，但并不限于这些。

尽管我们已经示出和描述了根据本发明的几个实施方式，但应当理解，本发明不限于此，而正如本领域的技术人员知道的那样，容易得到许多变化和修改，因此我们不希望限于本文示出和描述的细节，而希望覆盖所有这样的改变和修改，正如所附权利要求书的范围涵盖的那样。

Claims

1.一种特性评价装置，包括：

夹住电缆，测定在上述电缆中流过的电流的探头；

向上述电缆的一端发送信号，驱动上述电缆的电缆驱动发射器；

连接在上述电缆另一端上的负载；

接收来自上述探头的信号的接收器；

控制上述电缆驱动发射器、上述负载和上述接收器的控制单元，

扫描上述探头或者上述电缆来测定上述电缆的特性，该特性评价装置的特征在于：

上述电缆驱动发射器构成为能够选择多个发送端条件，上述负载构成为能够选择多个终端条件。

2.根据权利要求1所述的特性评价装置，其特征在于：

上述电缆驱动发射器由发射器和切换器构成。

3.根据权利要求1所述的特性评价装置，其特征在于：

上述负载由可变负载构成。

4.根据权利要求1所述的特性评价装置，其特征在于：

上述特性是共模电流。

5.根据权利要求4所述的特性评价装置，其特征在于：

把上述电缆的扫描范围的最大共模电流作为上述电缆的上述特性。

6.根据权利要求1至权利要求4的任一项所述的特性评价装置，其特征在于：

上述电缆驱动发射器和上述接收器以网络分析仪或者带跟踪发生器的频谱分析仪构成。

7.一种特性评价方法，其特征在于包括：

设定电缆的终端条件的步骤；

设定上述电缆的发送端条件的步骤；

驱动上述电缆的步骤；

测定与被驱动的上述电缆的位置相对应的多个共模电流的步骤；

从上述多个共模电流求解评价用共模电流并进行显示的步骤。

8.根据权利要求7所述的特性评价方法，其特征在于：

上述评价用共模电流是上述多个共模电流的最大值。