一种测量线缆的电流辐射发射装置的制作方法

专利名称：一种测量线缆的电流辐射发射装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测量辐射发射的装置，更特别地说，是指基于偶极子天线理论对 用于连接两个设备之间线缆产生的辐射进行测量的装置，该装置应用于电磁辐射发射 试验中。
背景技术：
线缆是连接设备，使设备间相互通信的必不可少的重要工具。而线缆又是系统中 导致电磁兼容问题的主要因素。有时将设备上的外拖线缆取下来时，设备就可以顺利
通过电磁兼容试验；在现场中遇到电磁干扰现象时，只要将线缆拔下来，故障现象就 会消失。这是因为线缆是一根髙效的接收和辐射天线。线缆的辐射问题是工程中最常 见的问题之一，80%以上的设备不能通过辐射发射试验都是由于线缆辐射造成的。
线缆中的电流包括共模电流々和差模电流/。两种。差模电流/D是设备设计时需 要的有用电流，共模电流/c是干扰电流。由于差模电流大小相等、方向相反，它们 产生的辐射电场方向也是相反的，相互抵消。共模电流的方向是相同的，所以它们产 生的辐射电场相互叠加。 一般来说，共模电流的电流大小小于差模电流的电流大小
Uc</D),则共模电流的辐射发射五c比差模电流的辐射发射&要大
在空间产生较强的辐射，影响空间中其他设备的正常工作。 发 明 内 容
为了解决线缆在设备间的信息传输时产生的辐射对接收设备造成的辐射影响，本 发明提出一种基于偶极子天线理论的、用于测量连接在发射设备与接收设备之间线缆
的、电流辐射发射装置。该电流辐射发射装置包括有测量接收机、PC机和电流卡钳，
测量接收机接收端通过同轴线缆连接在电流卡钳的输出端上，电流卡钳夹持在线缆
上，测量接收机输出端通过GP旧总线与PC机连接。本发明电流辐射发射装置通过 PC机内的线缆辐射解析模块对测量接收机输出的电压测量值F。进行电压-电流转换
及条件选取处理后获得线缆中的共模电流4 ，对共模电流/(.根据辐射强度解析得到 观测点的辐射强度l本发明是一种测量线缆的电流辐射发射装置，包括有pc机、被测线缆，所述被
测线缆的两端连接有发射设备、接收设备，其特征在于还包括有电流卡钳和测量接
收机；电流卡钳安装在线缆上，电流卡钳的输出端上连接有测量接收机，测量接收机
通过gpib总线连接在pc机上；
所述pc机中内嵌有线缆辐射解析模块，该线缆辐射解析模块包括有同轴线缆衰 减补偿单元、电压电流转换单元、条件选取单元、辐射强度解析单元；
同轴线缆衰减补偿单元依据同轴线缆在数据库中存储的电流卡钳测量所对应频 段的衰减量K与电压测量值F。相加得到共模干扰电压「，即r = & + & ;
电压电流转换单元用于将接收到的共模干扰电压F依据电压 一 电流转换关系转
换成共模干扰电流/输出；电压—电流转换关系为/ = ^/2,;
条件选取单元对接收的共模干扰电流/根据执行条件一进行滤除，获得共模电流 /(;接着采用执行条件二进行观测点选取；执行条件一为义>10￡ ;执行条件二为"
辐射强度解析单元对接收的共模电流/f.根据辐射强度公式f= 0.628/(丄/。"
m3x "
解析得到观测点的辐射强度。
本发明测量线缆的电流辐射发射装置的优点(1)利用线缆的传导电流值，计
箅线缆的辐射发射。(2)通过电流卡钳、测量接收机与pc机(线缆辐射解析模块)
的组合，使得传导干扰电流的测量简单、可操作。(3)采用数字手段实现的线缆辐 射解析模块进行线缆传导过程中辐射强度的解析，获得的辐射强度^ 可以应用于
线缆的辐射干扰中。 附图说 明


图1是本发明测量线缆辐射强度的结构简示图。
图2是本发明线缆辐射解析模块的信号处理结构简示图。
图3是本发明实施例中线缆的共模干扰电流频谱图。
图4是本发明实施例中电流卡钳的转移阻抗图。
具体实施例方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。本发明是一种基于偶极子天线理论的、用于测量连接在发射设备与接收设备之间
线缆的、电流辐射发射装置。该电流辐射发射装置包括有测量接收机、PC机和电流
卡钳，测量接收机接收端通过同轴线缆连接在电流卡钳的输出端上，电流卡钳夹持在
线缆上，测量接收机输出端通过GP旧总线与PC机连接。本发明电流辐射发射装置 通过PC机内的线缆辐射解析模块对测量接收机输出的电压测量值K进行电压-电流
转换及条件选取处理后获得线缆中的共模电流/c ，对共模电流/c根据辐射强度解析 得到观测点的辐射强度司。
参见图l所示，发射设备输出的发送信息经线缆传输至接收设备端。为了测量 线缆中的共模电流4.，通过在线缆上安装电流卡钳，电流卡钳的输出端上连接有测 量接收机，测量接收机通过GPIB总线连接在PC机上。
测量接收机选取R&S公司生产的ES旧40型电磁干扰测量接收机。
该PC机中内嵌有线缆辐射解析模块，所述线缆辐射解析模块釆用VC+ +语言 编写(版本号￥0++6.0)。 PC机为一公知的计算机，其最低配置为主频1.24 GB、 内存512M、硬盘10GB,操作系统Windows 2000/2003/XP。
参见图2所示，线缆辐射解析模块包括有同轴线缆衰减补偿单元、电压电流转
换单元、条件选取单元、辐射强度解析单元；
同轴线缆衰减补偿单元依据同轴线缆在数据库中存储的电流卡钳测量所对应频 段的衰减量F。与电压测量值^相加得到共模干扰电压r ，即「 = ^+^ ;
电压电流转换单元用于将接收到的共模干扰电压F依据电压一 电流转换关系转
换成共模干扰电流/输出；
电压一电流转换关系为/ = ^7^ ， ^表示电流卡钳的传输阻抗，单位为Q;
条件选取单元对接收的共模干扰电流/根据执行条件一进行滤除，获得共模电流 /(.;接着釆用执行条件二进行观测点选取；
执行条件一为A^10Z， A表示线缆中干扰电流频率/。所对应的波长，丄表示线
缆长度。
执行条件二为"^10Z，"表示观测点至线缆的垂直距离，Z表示线缆长度。 辐射强度解析单元对接收的共模电流/c根据辐射强度公式f =0.628/f.Z/Q/d
解析得到观测点的辐射强度。在辐射强度公式E= 0.628/(.Z/Q / J中，
max
/c表示线缆中的共模电流，单位为/^; z表示线缆长度，单位为附；
d表示观测点到线缆的垂直距离，单位为w; /。表示线缆中的干扰电流频率，单位为MZ/z;
五
表示观测点的辐射强度，单位为〃K/w。
五
在本发明中，测量线缆的电流辐射发射装置测得最终结果，即观测点的辐射强度 ，该^ 可以用来表征线缆在观测点的干扰场强。
本发明的测量线缆的电流辐射发射装置，用测量接收机接收到的是电流卡钳输出 的电压值，而本发明所关心的是线缆中的电流值，因此需要进行转换，故设计有电压 电流转换单元。如电流卡钳的终端阻抗为50Q则测量接收机的测量端口阻抗也应当 是50Q。然而，很多电流卡钳的传输阻抗以fl^Q为单位，这时如果测量接收机输出 的数值是以c^/^为单位，则可以按照7-F/Zr得到共模干扰电流值。
在对设备及其线缆进行电磁兼容性辐射试验时，总是要求使设备或线缆的最大辐
射方向对准测试天线。判断设备是否符合各种军用或民用的标准也是看设备的最大辐 射是否超过要求值。因此，在本发明中，采用辐射强度公式^ =0.628々丄/。/^解析
max
获取观测点的辐射强度。辐射的最大值出现在与导线相垂直的平面上，即观测点所在 位置，并且在观测点与线缆垂直距离相同时辐射强度是恒定的。
实 施 例
釆用如图1所示连接各仪器，电流卡钳选取Solar Electronics公司的9123-1N 型射频电流卡钳，测量接收机选取R & S公司生产的ESIB40型电磁干扰测量接收机， PC机选取主频2.59 GB、内存1G、硬盘40 GB预装Windows XP系统，VC + + 6.0语言编写的线缆辐射解析模块。
测量接收机输出的电压测量值^ =55.183必# 。
线缆中干扰电流频率/。 =48.5W/z (如图3所示)。
电流卡钳的转移阻抗值^-ll.l《仿Q (如图4所示)。
线缆长度丄=0.56附。观测点的垂直距离"-10w
五
在线缆辐射解析模块中进行解析最终输出的观测点辐射强度
0.273//F/m。
从E可以看出发射设备与接收设备间采用的线缆存在有较强的辐射干扰。在
max
电磁辐射发射试验中，通过对这个^ 值的分析可以采取增加相应屏蔽程度的屏蔽 网等措施来减轻线缆对发射设备、接收设备的干扰。
权利要求
1、一种测量线缆的电流辐射发射装置，包括有PC机、被测线缆，所述被测线缆的两端连接有发射设备、接收设备，其特征在于还包括有电流卡钳和测量接收机；电流卡钳安装在线缆上，电流卡钳的输出端上连接有测量接收机，测量接收机通过GPIB总线连接在PC机上；所述PC机中内嵌有线缆辐射解析模块，该线缆辐射解析模块包括有同轴线缆衰减补偿单元、电压电流转换单元、条件选取单元、辐射强度解析单元；同轴线缆衰减补偿单元依据同轴线缆在数据库中存储的电流卡钳测量所对应频段的衰减量Va与电压测量值V0相加得到共模干扰电压V，即V＝Va+V0；电压电流转换单元用于将接收到的共模干扰电压V依据电压-电流转换关系转换成共模干扰电流I输出；电压-电流转换关系为I＝V/ZT，ZT表示电流卡钳的传输阻抗，单位为Ω；条件选取单元对接收的共模干扰电流I根据执行条件一进行滤除，获得共模电流IC；接着采用执行条件二进行观测点选取；执行条件一为λ≥10L，λ表示线缆中干扰电流频率f0所对应的波长，L表示线缆长度；执行条件二为d≥10L，d表示观测点至线缆的垂直距离，L表示线缆长度；辐射强度解析单元对接收的共模电流IC根据辐射强度公式解析得到观测点的辐射强度；在辐射强度公式中，IC表示线缆中的共模电流，单位为μA；L表示线缆长度，单位为m；d表示观测点到线缆的垂直距离，单位为m；f0表示线缆中的干扰电流频率，单位为MHz；表示观测点的辐射强度，单位为μV/m。
2、 根据权利要求l所述的测量线缆的电流辐射发射装置，其特征在于所述线缆辐 射解析模块采用vc+ +语言编写。
3、 根据权利要求l所述的测量线缆的电流辐射发射装置，其特征在于观测点的辐 射强度l ，该f 能够表征线缆在观测点的干扰场强。
全文摘要
本发明公开了一种基于偶极子天线理论的、用于测量连接在发射设备与接收设备之间线缆的、电流辐射发射装置。该电流辐射发射装置包括有测量接收机、PC机和电流卡钳，测量接收机接收端通过同轴线缆连接在电流卡钳的输出端上，电流卡钳夹持在线缆上，测量接收机输出端通过GPIB总线与PC机连接。本发明电流辐射发射装置通过PC机内的线缆辐射解析模块对测量接收机输出的电压测量值V_O进行电压-电流转换及条件选取处理后获得线缆中的共模电流I_C，对共模电流I_C根据辐射强度解析得到观测点的辐射强度|E|_max。
文档编号G01R29/08GK101533049SQ20081023944
公开日2009年9月16日 申请日期2008年12月10日 优先权日2008年12月10日
发明者焱 刘, 刘跃东, 吴龙刚, 伟 孙, 王玉姣, 苏东林 申请人:北京航空航天大学