一种线板结构辐射发射强度的检测装置的制作方法

本实用新型涉及一种线板结构辐射发射强度的检测装置，属于电磁兼容技术领域。

背景技术：

目前常规的电磁兼容检测和电磁兼容设计之中，线板结构大量存在其中。例如MIL-STD461F关于待测设备的各类检测中常涉及到线板结构。而此种结构是电子设备在低频段（30MHz-200MHz）电磁辐射超标的主要因素之一。故线板结构的辐射发射强度会对整个系统的电磁辐射性能产生潜在的影响，甚至导致系统辐射发射强度超标的情况，因此，对线板结构辐射发射强度的研究和分析是非常重要的。

在常见的电子设备和电磁兼容设计之中，经常遇见线板辐射体结构。为了对线板结构辐射体的辐射发射强度进行分析。针对线板结构辐射发射强度常见的测试方法为在一定的功率信号的驱动下，利用距离线板结构的接收天线来测量其辐射出的电磁辐射发射强度。但是，此方法的测量涉及到EMI接收机等众多的测试设备，测试结果受到了环境因素和测试设备的影响，极容易产生误差。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种线板结构辐射发射强度的检测装置，该装置结构简单、测量结果真实准确。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种线板结构辐射发射强度的检测装置，包括设置于半电波暗室内的测试桌，所述测试桌上平铺有金属板，所述测试桌上方水平设置有单根线缆，所述线缆的始端端口与网络分析仪的端口一连接，所述线缆的终端端口通过短接线与所述金属板相连；所述线缆和金属板组成线板结构，双锥天线接收所述线板结构的辐射，所述双锥天线的输出端口直接输出传输系数或与所述网络分析仪的端口二连接。

所述线板结构通过若干接地铜带接地。

所述线缆的始端端口和所述双锥天线的输出端口均通过同轴线与所述网络分析仪相连。

所述半电波暗室的墙壁上设置有吸波材料。

所述线板结构为单线线板结构。

所述线缆采用长度1.3 m的铜线，所述线缆半径R为1.32mm，所述线缆始端端口和金属板之间添加50 Ω离散端口；所述短接线为垂直设置且高度为5cm；在所述线缆的垂直平分线，与线缆水平相距1m和距离所述半电波暗室金属地面1.2 m的位置处放置所述双锥天线。

所述网络分析仪为Agilent便携式网络分析仪。

所述线缆始端端口通过标准SMA接头与端口一连接。

一种线板结构辐射发射强度的检测分析方法，包括以下步骤：

S01，采用所述线缆始端端口和金属板之间添加50 Ω离散端口作为线板结构的驱动信号端口，运用CST建立全波仿真模型并利用50Ω离散端口和双锥天线的端口记录全波仿真模型的电磁仿真结果，所述电磁仿真结果为传输系数一，此时，所述双锥天线的输出端口直接输出传输系数一；

S02，采用网络分析仪作为线板结构的驱动信号，通过网络分析仪记录线板结构辐射发射的实际测试结果，所述实际测试结果为传输系数二，此时，线缆的始端端口与网络分析仪的端口一连接，所述双锥天线的输出端口与所述网络分析仪的端口二连接；

S03，对比分析传输系数一和传输系数二，如二者差别不大，说明电磁仿真结果真实准确。

本实用新型提供的一种线板结构辐射发射强度的检测装置，主要是为了解决不同参数下的线板结构的辐射发射强度分析的问题。最终考察线缆驱动端口（即始端端口）和双锥天线输出端口之间的传输系数的大小，仿真和测试进行对比分析，使测得的线板结构辐射发射强度的测试结果真实准确，误差小。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本实用新型中双锥天线和线缆相对位置的示意图；

图4为本实用新型中双锥天线处于不同极化状态下S₂₁测试与仿真结果图；

图5为本实用新型中线板结构在相同的布置下采用不同长度的线缆的仿真结果对比图；

图6为本实用新型中线缆处于不同高度下 S₂₁测试与仿真结果图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

如图1~图3所示，一种线板结构辐射发射强度的检测装置，包括设置于半电波暗室3内的测试桌4，所述测试桌4上平铺有金属板6，所述测试桌4上方水平设置有单根线缆7，所述线缆7的始端端口与网络分析仪8的端口一连接，所述线缆7的终端端口通过短接线9与所述金属板6相连；所述线缆7和金属板6组成线板结构，双锥天线10接收所述线板结构的辐射，所述双锥天线10的输出端口直接输出传输系数或与所述网络分析仪8的端口二连接。

所述线板结构通过若干接地铜带11接地。

所述线缆7的始端端口和所述双锥天线10的输出端口均通过同轴线12与所述网络分析仪8相连。

所述半电波暗室3的墙壁上设置有吸波材料5。

所述线板结构为单线线板结构。

针对传统方法对线缆7和金属板6组成的线板结构辐射发射强度分析的不足，本实用新型采用简单二端口网络进行仿真和测试分析。整个仿真模型1和实际测试模块2的布置按照MIL-STD-461F的要求。

仿真模型1和实际测试模块2均设置于半电波暗室3内。

实际测试模块2包括测试桌4，所述测试桌4上平铺有金属板6，所述测试桌4上方水平设置有单根线缆7，所述线缆7的始端端口与网络分析仪8的端口一连接，所述线缆7的终端端口通过短接线9与所述金属板6相连，用于接收所述线缆7和金属板6组成的线板结构辐射的双锥天线10的输出端口与所述网络分析仪8的端口二连接。

仿真模型1包含实际测试模块2所有部分，但不需要所述双锥天线10的输出端口与所述网络分析仪8的端口二连接，而是替换为所述双锥天线10的输出端口直接输出传输系数。

本实用新型提供的一种线板结构辐射发射强度的检测装置，装置结构简单、测量结果真实准确。

线缆7采用长度1.3 m金属铜线，线缆7始端端口和金属板6之间添加50 Ω离散端口，线缆7的终端端口通过短接线9与金属板6连接。此外还在线缆7的垂直平分线，与线缆7水平相距1m和半电波暗室3金属地面1.2 m的位置处放置双锥天线10，用于接收线板结构辐射体的辐射发射强度。所述线缆7半径R为1.32mm；所述短接线9为垂直设置且高度为5cm。采用Agilent便携式网络分析仪作为线缆7和金属板6组成的线板结构的驱动信号，双锥天线10接收线缆7和金属板6组成的线板结构产生的辐射发射信号。上述整个装置结构中线缆7的长度，线缆7距离金属板6的高度都是可以变化的。最终考察线缆7驱动端口和双锥天线10输出端口之间的传输系数S₂₁的大小。

仿真和测试对比分析结果如图4~图6所示。

所述网络分析仪8为Agilent便携式网络分析仪。

所述线缆7始端端口通过标准SMA接头与端口一连接。

一种线板结构辐射发射强度的检测分析方法，本分析方法采用电磁仿真和实际测试对比分析的方法。电磁仿真运用CST建立全波仿真模型，模型的建立按照MIL-STD461F的要求进行，如图1~图3所示。为了验证电磁仿真的准确性和真实性，进一步采用实验测试（即实际测试）的方法，测试部分包括电磁兼容暗室（即半电波暗室3）、矢量网络分析仪（即网络分析仪8）、同轴线12等。同样实际测试的布置严格按照MIL-STD461F的要求，如图1~图3所示。最终对电磁仿真结果和实际测试结果进行对比，通过分析不同状态下的结果，最终得出线板结构辐射发射强度的结论。

实验采用单线线板结构为辐射体，设线缆7的半径为R，距离测试桌4表面金属板6的距离为H，距离桌边边缘距离为L，双锥天线10距离线缆7的距离为D。采用Agilent便携式网络分析仪作为线缆7和金属板6组成的线板结构的驱动信号，线缆7始端端口通过标准SMA接头与网络分析仪8端口一连接，为了更好地研究和分析线板结构辐射发射强度，其终端线缆7直接与金属板6相连接，此时线缆7终端处于短路状态。网络分析仪8端口二与位于线缆前方1 m远处的双锥天线10输出端口相连接。最终仿真和测试线板结构辐射发射的强度通过上述二端口网络中驱动信号源到接收天线输出端的S₂₁来表征。

如图4所示，无论双锥天线10处于垂直极化或者水平极化状态接收线板6辐射体的辐射发射，在115 MHz时存在明显的谐振现象。经分析发现线缆7和金属板6组成的线板结构辐射体中线缆7的长度为1.3 m，对应频率f为230 MHz，谐振频率约为f/2。可见线缆7的长度影响S₂₁曲线的谐振频率。

如图5所示，线缆7和金属板6组成的线板结构辐射体中线缆7的长度影响谐振频率，当线缆7的长度由1.3 m增长到MIL-STD461F中要求最大长度2 m时，S₂₁最大值对应频点从115 MHz移动到75MHz，可见一定功率信号下的线缆7和金属板6组成的线板结构的谐振频率与线缆的长度有直接的关系。

同时图4中仿真和测试结果表明在金属线缆7距离金属板6等高的情况下，80MHz-150MHz频率范围内线缆7和金属板6组成的线板结构辐射体在接收天线（即双锥天线10）处垂直方向上辐射发射强度高于水平方向，可见此频段（即80MHz-150MHz）内垂直极化辐射发射在整个系统辐射发射中占主导作用。

如图6所示，仿真和测试表明线缆7距离金属板6的高度H增加5cm，线缆7和金属板6组成的线板结构在接收天线处的辐射发射强度增加3-5dB。

当自由空间中环路面积为S的环路中流动的电流电流强度为I，频率为F的信号，距离环路的距离为D处所产生的辐射强度为。当线缆7与金属板6距离H较小时，线缆7上的电流与金属板6上的回路电流所形成的电流环路面积S小，使得回路电流对辐射的贡献量很小。但是随着线缆7放置高度H的增加，意味着线缆7接地端变长，电流环路面积S随之变大，故电流对辐射的贡献量也相应变大，最终导致整个线缆7和金属板6组成的线板结构的辐射发射强度变大。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。