一种电动汽车高压屏蔽电缆屏蔽效能的测量方法与流程

本发明属于汽车emc领域，特别涉及一种电动汽车高压屏蔽电缆屏蔽效能的测量方法。

背景技术：

汽车线束是将电气系统的电源信号或数据信号进行传递或交换，实现电气系统功能的设备。随着人们对汽车舒适性、安全性要求的提高，汽车上的电子产品种类也在增加，汽车线束的分布日趋复杂。

大量理论和实验证实，一方面，90％的系统不能通过辐射发射试验或对临近设备产生干扰，都是由于电线、电缆的电磁辐射所致，另一方面，外界的电磁干扰也会通过与电缆的耦合从而影响正常运行的设备，导致运转失灵等现象，严重威胁车上人员的生命财产安全，为了减小电缆对外辐射同时提高其抗干扰的能力，使用屏蔽电缆不失为一种简单而行之有效的方法。因此，线束的屏蔽好坏成为决定电动汽车电磁兼容性好坏的关键因素之一。

由于屏蔽电缆的屏蔽层多种多样，不同屏蔽材料和屏蔽结构，电缆的屏蔽效能会有很大差异，为了给电动汽车设计提供具体并且准确的参考工具，必须对屏蔽电缆的屏蔽效能进行测量。现有的关于屏蔽效能的测量的研究和规范都是面向射频同轴电缆，该电缆的特点就是特征阻抗得到了很好的规范且十分固定，易于试验中进行阻抗匹配，故现有的测量方法和规范都是在阻抗匹配的条件下进行，这在相当大的程度上降低了现有测量方法在电动汽车高压屏蔽电缆的屏蔽效能测量上的可行性。为此，本发明在推导屏蔽效能计算公式时考虑阻抗不匹配情况下的反射作用，同时提出了屏蔽电缆传播系数的简便测量方法，实现了在不匹配情况下的屏蔽电缆屏蔽效能的测量。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电动汽车高压屏蔽电缆屏蔽效能的测量方法，在实现了屏蔽电缆特征阻抗与端接负载不匹配情况下的屏蔽效能测量的同时，还实现了多芯多屏蔽层屏蔽电缆的屏蔽效能测量。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电动汽车高压屏蔽电缆屏蔽效能的测量方法，该方法包括以下步骤：

s1：测量屏蔽电缆的特征阻抗；

s2：基于特征阻抗计算屏蔽电缆的反射系数；

s3：基于实测数据计算屏蔽电缆的传播系数；

s4：测量屏蔽电缆的屏蔽衰减；

s5：基于实测数据计算屏蔽电缆的屏蔽效能。

进一步，在所述s2中，基于特征阻抗计算的屏蔽电缆反射系数表示屏蔽电缆特征阻抗与端接负载不匹配而产生的对信号的反射作用，计算公式为：

其中，γg(f)表示网络分析仪端口的反射系数，γl(f)表示标准负载端的反射系数，zg(f)表示网络分析仪的端口阻抗，zl(f)表示标准负载的阻抗，z0(f)表示屏蔽电缆的特征阻抗，f表示该函数为频率的函数。

进一步，在所述s3中，屏蔽电缆传播系数的测量步骤为：

s201：用网络分析仪测量屏蔽电缆近端的反射系数；

s202：用网络分析仪测量屏蔽电缆两端之间的传递系数；

s203：计算屏蔽电缆的传播系数。

其中，t(f)表示传播系数，表示屏蔽电缆近端的反射系数，表示屏蔽电缆近端到远端的传递系数，γl(f)表示计算得到的屏蔽电缆远端反射系数，f表示该函数为频率的函数。

进一步，在所述屏蔽电缆传播系数测量步骤中，网络分析仪测量屏蔽电缆近端反射系数和两端之间的传递系数时，两种情况下屏蔽电缆端接负载相同。

进一步，在所述s4中，屏蔽电缆的屏蔽衰减，通过搭建测试平台，采用网络分析仪测试表示屏蔽层泄露能量与屏蔽线近端注入能量之比的传递系数来获得。

进一步，在所述s5中，基于实测数据计算屏蔽电缆的屏蔽效能的公式为：

其中，ac(f)表示屏蔽电缆的屏蔽效能，γg(f)表示计算得到的屏蔽电缆近端反射系数，γl(f)表示计算得到的屏蔽电缆远端反射系数，表示用电流耦合钳在屏蔽电缆上测得最大传递系数，t(f)表示传播系数，f表示该函数为频率的函数。

本发明的有益效果在于：本发明提供了一种电动汽车高压屏蔽电缆屏蔽效能的测量方法，考虑了电缆的反射作用，实现了在屏蔽电缆特征阻抗与负载阻抗不匹配情况下的屏蔽效能测量。并且，由于本发明提出的基于实测数据的传播系数计算方法，避免了纯理论计算对屏蔽电缆内部规则结构的严格的要求，因此可被用于对多芯多屏蔽层屏蔽电缆的屏蔽效能测量中，有效降低了试验条件的要求，减小了屏蔽效能测量的难度。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为电缆屏蔽效能测试布置图；

图2为屏蔽电缆特征阻抗测量原理图；

图3为屏蔽电缆传播系数测量原理图；

图4为电缆屏蔽效能测量程序图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明提供一种电动汽车高压屏蔽电缆屏蔽效能的测量方法，基于屏蔽电缆在其特征阻抗与负载阻抗不匹配情况下的反射现象的瞬态数学模型，推导出基于实测s参数的屏蔽效能计算公式，结合基于实测s参数的传播系数的计算公式，实现了屏蔽电缆屏蔽效能的测量。本实例以网络分析仪和电流耦合钳作为测量设备，通过试验实际测量屏蔽电缆的屏蔽效能。测量系统布置如图1所示，包括以下步骤：

s1：测量屏蔽电缆的特征阻抗；

屏蔽电缆特征阻抗测量方法如图2所示，用网络分析仪信号输出端连接屏蔽电缆近端，在远端将屏蔽电缆屏蔽层与线芯短路相接，测得此时的短路阻抗zshort(f)。然后在与短路处相同位置将屏蔽层与线芯开路，测得此时的开路阻抗zopen(f)。

用测得的短路阻抗与开路阻抗计算得到屏蔽电缆的特征阻抗s2：基于特征阻抗计算屏蔽电缆的反射系数；

此处的反射系数表示的是屏蔽电缆两端由于分别连接网络分析仪和50ω标准负载所造成的阻抗不匹配而产生的反射作用：

其中，γg(f)表示网络分析仪端口的反射系数，γl(f)表示标准负载端的反射系数，zg(f)表示网络分析仪的端口阻抗，zl(f)表示标准负载的阻抗，z0(f)表示屏蔽电缆的特征阻抗。

s3：基于实测数据计算屏蔽电缆的传播系数

屏蔽电缆的传播系数是基于实际测量得到的s参数计算得到的，测量时直接用网络分析仪两端分别接上屏蔽电缆两端，保证了测量反射系数和传递系数两种情况下，屏蔽电缆两端负载相同。

s201：用网络分析仪测量屏蔽电缆近端的反射系数

测量原理如图3所示，此时近端为端口1，远端为端口2，由网络分析仪可测得

s202：用网络分析仪测量屏蔽电缆两端之间的传递系数

测量原理如图3所示，此时近端为端口1，远端为端口2，由网络分析仪可测得

s203：计算屏蔽电缆的传播系数。

其中，t(f)表示传播系数，表示屏蔽电缆近端的反射系数，表示屏蔽电缆近端到远端的传递系数，γl(f)表示计算得到的屏蔽电缆远端反射系数。

s4：测量屏蔽电缆的屏蔽衰减

测量屏蔽电缆的屏蔽衰减时，屏蔽电缆近端通过同轴连接器与网络分析仪(端口1)相连接，远端通过同轴连接器与阻值为50ω的标准负载相连接，同轴连接器通过金属挡板与试验台平面通路，模拟屏蔽电缆工作时屏蔽层双端接地的场景。

网络分析仪信号输出端在近端(端口1)与屏蔽电缆连接，向屏蔽电缆内电路注入信号，屏蔽电缆远端接入标准负载，电流耦合钳接至网络分析仪信号接收端(端口2)，在屏蔽电缆的近端测得在屏蔽电缆的中端测得在屏蔽电缆的远端测得测量原理如图4所示。

测量完成后，在中，取绝对值最大的一项作为网络分析仪测量得到的泄漏信号与输入信号之比

s5：基于实测数据计算屏蔽电缆的屏蔽效能

其中，ac(f)表示屏蔽电缆的屏蔽效能，γg(f)表示计算得到的屏蔽电缆近端反射系数，γl(f)表示计算得到的屏蔽电缆远端反射系数，表示用电流耦合钳在屏蔽电缆上测得最大传递系数，t(f)表示传播系数。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。