1.概述
依據(jù)EMC標準CISPR16-1-2以及GB/T6113.102,人工電源網(wǎng)絡(luò)(AMN)和線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)(LISN)的主要功能之一,是向EUT電源端提供規(guī)定的阻抗。
標準建議允差:模值±20%,相角±11.5°。
那么,標準“規(guī)定的阻抗”是如何得來的?在計量時如何準確測試網(wǎng)絡(luò)真實阻抗?采用的儀器、功能、適配器和校準方法,都有什么要求?影響測量結(jié)果的關(guān)鍵因素有哪些?
2.標準中網(wǎng)絡(luò)阻抗數(shù)據(jù)來源
2.1.標準中規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)阻抗參數(shù)
標準中的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分頻段A (9~150kHz) 和頻段B (150k~30MHz) 分別給出,對應(yīng)兩種V型網(wǎng)絡(luò):50?|50uH+5? 和 50?|50uH。
同時標準中數(shù)據(jù)表標注說明,用于頻段A的50?|50uH+5?網(wǎng)絡(luò),如果滿足頻段B的要求,也可用于150k~30MHz頻段B的測試。
因此,目前市面上常見的,用于9kHz~30MHz滿足CISPR標準規(guī)定的人工電源網(wǎng)絡(luò),采用50?|50uH+5?的設(shè)計。
2.2.網(wǎng)絡(luò)阻抗參數(shù)數(shù)學建模和驗證
采用CST構(gòu)建50?/50uH+5?的網(wǎng)絡(luò)模型,分析復(fù)阻抗Z參數(shù),仿真結(jié)果的網(wǎng)絡(luò)阻抗數(shù)值與標準上述內(nèi)容規(guī)定的數(shù)值一致。
3.人工電源網(wǎng)絡(luò)阻抗計量方法
依據(jù)標準,人工電源網(wǎng)絡(luò)的阻抗是復(fù)阻抗,包括模值和相角。因此,最合適的測量儀器是矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。為了獲得準確測試結(jié)果,必須采用合適的校準方法。
3.1.校準方法
標準規(guī)定:
NOTE Because EUT connectors are not optimized for radio frequencies up to 30 MHz, the measurement of the network impedance is carried out with special measurement adaptors to enable short-length connections. The OSM (open/short/matched) calibration of the network analyzer is used to characterize the adaptors,taking the insertion loss and the conductor lengths of the adapters into account.
所以,校準參考面不能在同軸接口,是在轉(zhuǎn)接適配器電源插頭和地線接頭之間;轉(zhuǎn)接適配器的地線盡量短且應(yīng)使用銅薄板等形狀較為固定的連接方式;OSM校準件,需要針對所用適配器的特殊設(shè)計。因為頻率相對較低,30MHz以下,因此這些校準件可以用微帶和50?電阻設(shè)計和制作,或者連同適配器直接購買。
3.2.測量方法
矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的基本功能是S參數(shù)測量,同時,絕大多數(shù)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀具有Z參數(shù)測量功能(自動通過S參數(shù)換算,給出Z參數(shù)曲線)。
矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀Z參數(shù)測量結(jié)果,可以顯示為線性幅度模值?,同時也可顯示相角,度°。
4. 影響測量結(jié)果的重要因素分析
4.1.適配器地線長度影響
人工電源網(wǎng)絡(luò)的阻抗相角,是以網(wǎng)絡(luò)的接地外殼作為參考0度。
校準后的適配器接地端子,與外殼接地點之間的連接長度應(yīng)該為0,校準參考面以外的延長接地線,其長度影響人工電源網(wǎng)絡(luò)的相位測試結(jié)果:
如果f=30MHz,?L=200mm
所以,200mm的接地延長線,會讓相角測試值比實際值大7.2o 。
上述分析可以通過CST仿真完成,假設(shè)校準是在同軸端完成的(參考面R1),那么接地延長線的長度L2,對高頻段相位測試的影響非常大;對模值影響不大。
調(diào)整接地線L2的長度:0/20/105/200/400mm
4.2.網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部地線長度影響
阻抗校準測量過程中,人工電源網(wǎng)絡(luò)的接地端子,內(nèi)部導體與網(wǎng)絡(luò)的接地外殼之間,通常有接地線,其長度L0也會影響相角,對應(yīng)人工電源網(wǎng)絡(luò)真實相角。如下圖,L0由0改變?yōu)?00mm,相角由0.3°變?yōu)?.5°。
這也是在實際人工電源網(wǎng)絡(luò)阻抗測量時,相角大于0.3°,而且,不同的接地端子連接地線長度不同,所以連接不同接地端子相角測量結(jié)果可能不一樣。但是,總的要求是,相角允差±11.5°。
5. 總結(jié)
標準中人工電源網(wǎng)絡(luò)的阻抗數(shù)值來自于相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)模型的數(shù)學網(wǎng)絡(luò)分析,例如50?|50uH+5?網(wǎng)絡(luò):
使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量;
轉(zhuǎn)接適配器接地連接長度盡量短,且有專用OSM校準件;
校準參考面是轉(zhuǎn)接適配器的DUT連接端子;
參考面后接地延長線的長度,對應(yīng)相位增加值。
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原文標題:人工電源網(wǎng)絡(luò)阻抗計量校準
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