一种高斯偶脉冲大电流大功率宽频带注入探头设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种高斯偶脉冲大电流大功率宽频带注入探头设计方法。该探头模块 将作为电磁兼容性传导敏感度时域测试系统的重要组成部分，它可W实现将大电流大功率 宽频带的高斯偶脉冲注入到电源线或线缆上进行时域传导敏感度实验，从而探究传导敏感 度机理。它属于电磁兼容传导敏感度技术领域。
【背景技术】
[0002] 系统级测试主要关屯、的是系统间的电磁兼容问题，电磁兼容（EMC)测试作为验证 电子设备电磁兼容性设计的合理性及最终评价电子设备质量的重要手段，用于评估系统内 部关于电磁兼容的各项性能指标是否达到要求。EMC测试中很重要的一部分就是电磁敏感 度测试，特别是在设备的间距比较小的情况或者高速谐振的环境中，内部的电磁干扰源很 有可能将福射场禪合进传输线内部导致与其相连的设备受到电磁干扰。应该合理设计系统 间的敏感度测试，使得测试的环境能够模拟设备在真正运行过程中所面临的严酷的电磁环 境，从而评估设备在实际使用中的抗干扰能力。因此，人们越来越重视电子系统在强电磁环 境中的电磁敏感性巧lectroma即etic Susceptibility)的研究和测试，不仅是在商业、民 用，尤其是在国防军事装备中，电子设备的抗电磁干扰能力已经成为衡量电子设备性能的 一项基本指标，在实际应用中具有非常重要的意义。
[0003] 电流注入技术是一种新型的EMC测试方法，一直W来都被作为电磁兼容中抗干扰 与敏感度测试的一种基本标准概念和方法。因其具有良好的可重复性而且简单实用，在 EMC问题区域诊断和评估硬件加固技术领域，被验证为效果显著的技术，得到了商业、航空 与军事电磁兼容等测试领域的普遍承认。国外主要将大电流注入技术BCUBu化化rrent Injection)用于较大电子系统，例如空间系统、飞机、地面和水下系统的连接电缆束等设备 的敏感性测试试验。BCI技术注入的脉冲电流波形根据模拟的情况而定，主要有方波和振荡 衰减脉冲。注入电流通过变压禪合的方式注入到电缆上，注入电流的幅度根据真实系统上 福射电磁场产生的感应电流决定，主要是模拟电子设备关键部位受到外场福射的最坏情况 下所产生的最大电流，从而考核电子系统的敏感部位承受电磁干扰的能力。
[0004] 当前对传导敏感度的研究只是按照国家军用标准关于传导敏感度的要求进行相 关实验。在GJB151B-2013中，CS114给出了 10曲Z-400MHZ电缆束注入传导敏感度的测试 要求与方法，用于检验EUT承受禪合到与EUT有关电缆上的射频信号的能力。CS115给出了 电缆束注入脉冲激励传导敏感度的测试要求与方法，用于检验EUT承受禪合到与EUT有关 电缆上的脉冲信号的能力。该些实验只是从受试设备角度探究其能承受多大的电磁干扰， 并没能从输入信号的角度来研究传导敏感度的机理。当前导致传导敏感度机理科学数据匿 乏的主要原因在于；1.现有的传导敏感度测试信号无法模拟真实存在的工作环境；2.由于 单个干扰源在频域上的确定性W及当干扰源共存时在时域上的随机性，导致频域传导敏感 度实验存在局限性；3.当前的传导敏感度实验缺乏对由线缆引入的非线性进行检测。该些 都是需要研究的问题。因此，首先我们需要产生一种信号（或多种同类型信号）来真实地 模拟实际工作环境，从而作为传导敏感度实验的输入信号。根据分析，单高斯脉冲可w有效 激发低频成分；等幅双高斯脉冲可W验证敏感频点位置；高斯偶脉冲可激发高频成分；高 斯奇偶脉冲可同时激发低频和高频成分；变幅度高斯奇偶脉冲可更灵活的激发低频和高频 成分。通过控制脉冲宽度Td来调节频域成分，实现对环境的可控模拟，并验证敏感频点位 置。因此W多高斯脉冲作为测试信号时，可W有效地模拟同时存在的多个信号、且每个信号 包含多个频率所形成的电磁环境。该种W高斯偶脉冲为主的多高斯脉冲将作为我们的输入 信号用于传导敏感度试验。该就需要设计一个能够将该多高斯脉冲信号注入到线缆上的电 流注入探头。根据指标要求，我们设计的电流注入探头要能够承受大电流大功率而且具有 宽频带低插入损耗的特点。
【发明内容】
[0005] 1、发明目的
[0006] 在将高斯偶脉冲信号注入电缆进行传导敏感度实验中，电流注入探头是很重要的 一部分。信号源输出的信号通过电流注入探头注入到多导体电缆束中，从研究测试方法的 角度来讲，研究注入探头并对其进行建模仿真对于准确定义电流注入法的相关参数是至关 重要的。只有准确的预估计注入电流值和传输线终端的负载大小才能预算一定频率范围内 的干扰水平，防止注入电流超过被测件输入端的电流阔值而导致设备损坏，甚至烧毁。同 时，电流注入探头的频段与最大插入损耗之间的关系，也是研究的重点。
[0007] 2、技术方案
[000引本发明是研究一种电流注入探头能够将大电流大功率宽频带的高斯偶脉冲信号 注入到电源线或线缆上进行传导敏感度实验。电流注入探头利用变压器互感原理将大电流 信号注入到线缆上，它采用较高饱和磁通密度和低损耗的软磁铁氧体材料作为探头磁巧， 采用叠片式磁巧设计方法，具有宽频带、低插入损耗的特点，同时探头空间利用率高、重量 轻，制造成本低，能够广泛应用于传导敏感度实验中。
[0009] (1)电流注入探头的工作原理
[0010] 电流注入探头的工作原理即利用变压器互感原理将信号注入到线缆或电源线 上。探头的主级线圈与次级线圈的禪合现象用表达式为复数而且与频率有关的自感 '马（份）、4(份）和互感M(W)表示，因为主级与次级线圈都是缠绕在同一个铁氧体磁巧上 的，所W相应的自感和互感可W用铁氧体磁巧的磁阻的函数来表示，图1表示的是用二端 口网络描述磁巧与传输线间的电磁禪合效应，即；
【主权项】
1. 一种高斯偶脉冲大电流大功率宽频带注入探头设计方法，其特征在于：该方法具体 步骤如下： 步骤一：在CST微波工作室中构建电流注入探头的外层金属框架； 步骤二：在探头的外层金属框架中填充介电常数为2的聚乙烯材料； 步骤三：构建5个叠片式分布的介电常数为12. 7、初始磁导率为10000的铁氧体磁芯； 步骤四：在探头的外层金属框架构建电流注入探头的馈电端口 N-SM转接器； 步骤五：构造匝数为1缠绕在铁氧体磁芯周围的线圈，其中线圈分别连接N型转接头中 心针与探头的外层金属框架； 步骤六：构造电流注入探头校准装置，采用SM馈电方式，设置求解端口； 步骤七：运行CST瞬态仿真器，仿真电流注入探头的S参数； 步骤八：在CST微波工作室中中进行电磁电路联合仿真，绘制电流注入探头电路图； 步骤九：在端口 3注入高斯偶脉冲信号，观察端口 1，2电压电流波形图。
【专利摘要】一种高斯偶脉冲大电流高功率宽频带注入探头设计方法，它有九大步骤：一、在CST微波工作室中构建电流注入探头的外层金属框架；二、在外层金属框架中填充介电常数为2的聚乙烯材料；三、构建5个叠片式分布的介电常数为12.7、初始磁导率为10000的铁氧体磁芯；四、在外层金属框架构建电流注入探头的馈电端口N-SMA转接器；五、构造匝数为1缠绕在铁氧体磁芯周围的线圈，其中线圈分别连接N型转接头中心针与外层金属框架；六、构造电流注入探头校准装置，采用SMA馈电方式，设置求解端口；七、运行CST瞬态仿真器，仿真电流注入探头的S参数；八、在CST中进行电磁电路联合仿真，绘制电流注入探头电路图；九、在端口3注入高斯偶脉冲信号，观察端口1,2电压电流波形图。
【IPC分类】G01R31-00
【公开号】CN104569668
【申请号】CN201410837527
【发明人】阎照文, 张梦泽
【申请人】北京航空航天大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月29日