專利名稱：一種測量線纜的電流輻射發(fā)射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量輻射發(fā)射的裝置，更特別地說，是指基于偶極子天線理論對 用于連接兩個設(shè)備之間線纜產(chǎn)生的輻射進(jìn)行測量的裝置，該裝置應(yīng)用于電磁輻射發(fā)射 試驗(yàn)中。
背景技術(shù)：
線纜是連接設(shè)備，使設(shè)備間相互通信的必不可少的重要工具。而線纜又是系統(tǒng)中 導(dǎo)致電磁兼容問題的主要因素。有時將設(shè)備上的外拖線纜取下來時，設(shè)備就可以順利
通過電磁兼容試驗(yàn)；在現(xiàn)場中遇到電磁干擾現(xiàn)象時，只要將線纜拔下來，故障現(xiàn)象就 會消失。這是因?yàn)榫€纜是一根髙效的接收和輻射天線。線纜的輻射問題是工程中最常 見的問題之一，80%以上的設(shè)備不能通過輻射發(fā)射試驗(yàn)都是由于線纜輻射造成的。
線纜中的電流包括共模電流々和差模電流/。兩種。差模電流/D是設(shè)備設(shè)計(jì)時需 要的有用電流，共模電流/c是干擾電流。由于差模電流大小相等、方向相反，它們 產(chǎn)生的輻射電場方向也是相反的，相互抵消。共模電流的方向是相同的，所以它們產(chǎn) 生的輻射電場相互疊加。 一般來說，共模電流的電流大小小于差模電流的電流大小
Uc</D),則共模電流的輻射發(fā)射五c比差模電流的輻射發(fā)射&要大
在空間產(chǎn)生較強(qiáng)的輻射，影響空間中其他設(shè)備的正常工作。 發(fā) 明 內(nèi) 容
為了解決線纜在設(shè)備間的信息傳輸時產(chǎn)生的輻射對接收設(shè)備造成的輻射影響，本 發(fā)明提出一種基于偶極子天線理論的、用于測量連接在發(fā)射設(shè)備與接收設(shè)備之間線纜
的、電流輻射發(fā)射裝置。該電流輻射發(fā)射裝置包括有測量接收機(jī)、PC機(jī)和電流卡鉗，
測量接收機(jī)接收端通過同軸線纜連接在電流卡鉗的輸出端上，電流卡鉗夾持在線纜
上，測量接收機(jī)輸出端通過GP舊總線與PC機(jī)連接。本發(fā)明電流輻射發(fā)射裝置通過 PC機(jī)內(nèi)的線纜輻射解析模塊對測量接收機(jī)輸出的電壓測量值F。進(jìn)行電壓-電流轉(zhuǎn)換
及條件選取處理后獲得線纜中的共模電流4 ，對共模電流/(.根據(jù)輻射強(qiáng)度解析得到 觀測點(diǎn)的輻射強(qiáng)度l本發(fā)明是一種測量線纜的電流輻射發(fā)射裝置，包括有pc機(jī)、被測線纜，所述被
測線纜的兩端連接有發(fā)射設(shè)備、接收設(shè)備，其特征在于還包括有電流卡鉗和測量接
收機(jī)；電流卡鉗安裝在線纜上，電流卡鉗的輸出端上連接有測量接收機(jī)，測量接收機(jī)
通過gpib總線連接在pc機(jī)上；
所述pc機(jī)中內(nèi)嵌有線纜輻射解析模塊，該線纜輻射解析模塊包括有同軸線纜衰 減補(bǔ)償單元、電壓電流轉(zhuǎn)換單元、條件選取單元、輻射強(qiáng)度解析單元；
同軸線纜衰減補(bǔ)償單元依據(jù)同軸線纜在數(shù)據(jù)庫中存儲的電流卡鉗測量所對應(yīng)頻 段的衰減量K與電壓測量值F。相加得到共模干擾電壓「，即r = & + & ;
電壓電流轉(zhuǎn)換單元用于將接收到的共模干擾電壓F依據(jù)電壓 一 電流轉(zhuǎn)換關(guān)系轉(zhuǎn)
換成共模干擾電流/輸出；電壓—電流轉(zhuǎn)換關(guān)系為/ = ^/2,;
條件選取單元對接收的共模干擾電流/根據(jù)執(zhí)行條件一進(jìn)行濾除，獲得共模電流 /(;接著采用執(zhí)行條件二進(jìn)行觀測點(diǎn)選??；執(zhí)行條件一為義>10￡ ;執(zhí)行條件二為"
輻射強(qiáng)度解析單元對接收的共模電流/f.根據(jù)輻射強(qiáng)度公式f= 0.628/(丄/。"
m3x "
解析得到觀測點(diǎn)的輻射強(qiáng)度。
本發(fā)明測量線纜的電流輻射發(fā)射裝置的優(yōu)點(diǎn)(1)利用線纜的傳導(dǎo)電流值，計(jì)
箅線纜的輻射發(fā)射。(2)通過電流卡鉗、測量接收機(jī)與pc機(jī)(線纜輻射解析模塊)
的組合，使得傳導(dǎo)干擾電流的測量簡單、可操作。(3)采用數(shù)字手段實(shí)現(xiàn)的線纜輻 射解析模塊進(jìn)行線纜傳導(dǎo)過程中輻射強(qiáng)度的解析，獲得的輻射強(qiáng)度^ 可以應(yīng)用于
線纜的輻射干擾中。 附圖說 明


圖1是本發(fā)明測量線纜輻射強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)簡示圖。
圖2是本發(fā)明線纜輻射解析模塊的信號處理結(jié)構(gòu)簡示圖。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例中線纜的共模干擾電流頻譜圖。
圖4是本發(fā)明實(shí)施例中電流卡鉗的轉(zhuǎn)移阻抗圖。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本發(fā)明是一種基于偶極子天線理論的、用于測量連接在發(fā)射設(shè)備與接收設(shè)備之間
線纜的、電流輻射發(fā)射裝置。該電流輻射發(fā)射裝置包括有測量接收機(jī)、PC機(jī)和電流
卡鉗，測量接收機(jī)接收端通過同軸線纜連接在電流卡鉗的輸出端上，電流卡鉗夾持在
線纜上，測量接收機(jī)輸出端通過GP舊總線與PC機(jī)連接。本發(fā)明電流輻射發(fā)射裝置 通過PC機(jī)內(nèi)的線纜輻射解析模塊對測量接收機(jī)輸出的電壓測量值K進(jìn)行電壓-電流
轉(zhuǎn)換及條件選取處理后獲得線纜中的共模電流/c ，對共模電流/c根據(jù)輻射強(qiáng)度解析 得到觀測點(diǎn)的輻射強(qiáng)度司。
參見圖l所示，發(fā)射設(shè)備輸出的發(fā)送信息經(jīng)線纜傳輸至接收設(shè)備端。為了測量 線纜中的共模電流4.，通過在線纜上安裝電流卡鉗，電流卡鉗的輸出端上連接有測 量接收機(jī)，測量接收機(jī)通過GPIB總線連接在PC機(jī)上。
測量接收機(jī)選取R&S公司生產(chǎn)的ES舊40型電磁干擾測量接收機(jī)。
該P(yáng)C機(jī)中內(nèi)嵌有線纜輻射解析模塊，所述線纜輻射解析模塊釆用VC+ +語言 編寫(版本號￥0++6.0)。 PC機(jī)為一公知的計(jì)算機(jī)，其最低配置為主頻1.24 GB、 內(nèi)存512M、硬盤10GB,操作系統(tǒng)Windows 2000/2003/XP。
參見圖2所示，線纜輻射解析模塊包括有同軸線纜衰減補(bǔ)償單元、電壓電流轉(zhuǎn)
換單元、條件選取單元、輻射強(qiáng)度解析單元；
同軸線纜衰減補(bǔ)償單元依據(jù)同軸線纜在數(shù)據(jù)庫中存儲的電流卡鉗測量所對應(yīng)頻 段的衰減量F。與電壓測量值^相加得到共模干擾電壓r ，即「 = ^+^ ;
電壓電流轉(zhuǎn)換單元用于將接收到的共模干擾電壓F依據(jù)電壓一 電流轉(zhuǎn)換關(guān)系轉(zhuǎn)
換成共模干擾電流/輸出；
電壓一電流轉(zhuǎn)換關(guān)系為/ = ^7^ ， ^表示電流卡鉗的傳輸阻抗，單位為Q;
條件選取單元對接收的共模干擾電流/根據(jù)執(zhí)行條件一進(jìn)行濾除，獲得共模電流 /(.;接著釆用執(zhí)行條件二進(jìn)行觀測點(diǎn)選??；
執(zhí)行條件一為A^10Z， A表示線纜中干擾電流頻率/。所對應(yīng)的波長，丄表示線
纜長度。
執(zhí)行條件二為"^10Z，"表示觀測點(diǎn)至線纜的垂直距離，Z表示線纜長度。 輻射強(qiáng)度解析單元對接收的共模電流/c根據(jù)輻射強(qiáng)度公式f =0.628/f.Z/Q/d
解析得到觀測點(diǎn)的輻射強(qiáng)度。在輻射強(qiáng)度公式E= 0.628/(.Z/Q / J中，
max
/c表示線纜中的共模電流，單位為/^; z表示線纜長度，單位為附；
d表示觀測點(diǎn)到線纜的垂直距離，單位為w; /。表示線纜中的干擾電流頻率，單位為MZ/z;
五
表示觀測點(diǎn)的輻射強(qiáng)度，單位為〃K/w。
五
在本發(fā)明中，測量線纜的電流輻射發(fā)射裝置測得最終結(jié)果，即觀測點(diǎn)的輻射強(qiáng)度 ，該^ 可以用來表征線纜在觀測點(diǎn)的干擾場強(qiáng)。
本發(fā)明的測量線纜的電流輻射發(fā)射裝置，用測量接收機(jī)接收到的是電流卡鉗輸出 的電壓值，而本發(fā)明所關(guān)心的是線纜中的電流值，因此需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換，故設(shè)計(jì)有電壓 電流轉(zhuǎn)換單元。如電流卡鉗的終端阻抗為50Q則測量接收機(jī)的測量端口阻抗也應(yīng)當(dāng) 是50Q。然而，很多電流卡鉗的傳輸阻抗以fl^Q為單位，這時如果測量接收機(jī)輸出 的數(shù)值是以c^/^為單位，則可以按照7-F/Zr得到共模干擾電流值。
在對設(shè)備及其線纜進(jìn)行電磁兼容性輻射試驗(yàn)時，總是要求使設(shè)備或線纜的最大輻
射方向?qū)?zhǔn)測試天線。判斷設(shè)備是否符合各種軍用或民用的標(biāo)準(zhǔn)也是看設(shè)備的最大輻 射是否超過要求值。因此，在本發(fā)明中，采用輻射強(qiáng)度公式^ =0.628々丄/。/^解析
max
獲取觀測點(diǎn)的輻射強(qiáng)度。輻射的最大值出現(xiàn)在與導(dǎo)線相垂直的平面上，即觀測點(diǎn)所在 位置，并且在觀測點(diǎn)與線纜垂直距離相同時輻射強(qiáng)度是恒定的。
實(shí) 施 例
釆用如圖1所示連接各儀器，電流卡鉗選取Solar Electronics公司的9123-1N 型射頻電流卡鉗，測量接收機(jī)選取R & S公司生產(chǎn)的ESIB40型電磁干擾測量接收機(jī)， PC機(jī)選取主頻2.59 GB、內(nèi)存1G、硬盤40 GB預(yù)裝Windows XP系統(tǒng)，VC + + 6.0語言編寫的線纜輻射解析模塊。
測量接收機(jī)輸出的電壓測量值^ =55.183必# 。
線纜中干擾電流頻率/。 =48.5W/z (如圖3所示)。
電流卡鉗的轉(zhuǎn)移阻抗值^-ll.l《仿Q (如圖4所示)。
線纜長度丄=0.56附。觀測點(diǎn)的垂直距離"-10w
五
在線纜輻射解析模塊中進(jìn)行解析最終輸出的觀測點(diǎn)輻射強(qiáng)度
0.273//F/m。
從E可以看出發(fā)射設(shè)備與接收設(shè)備間采用的線纜存在有較強(qiáng)的輻射干擾。在
max
電磁輻射發(fā)射試驗(yàn)中，通過對這個^ 值的分析可以采取增加相應(yīng)屏蔽程度的屏蔽 網(wǎng)等措施來減輕線纜對發(fā)射設(shè)備、接收設(shè)備的干擾。
權(quán)利要求
1、一種測量線纜的電流輻射發(fā)射裝置，包括有PC機(jī)、被測線纜，所述被測線纜的兩端連接有發(fā)射設(shè)備、接收設(shè)備，其特征在于還包括有電流卡鉗和測量接收機(jī)；電流卡鉗安裝在線纜上，電流卡鉗的輸出端上連接有測量接收機(jī)，測量接收機(jī)通過GPIB總線連接在PC機(jī)上；所述PC機(jī)中內(nèi)嵌有線纜輻射解析模塊，該線纜輻射解析模塊包括有同軸線纜衰減補(bǔ)償單元、電壓電流轉(zhuǎn)換單元、條件選取單元、輻射強(qiáng)度解析單元；同軸線纜衰減補(bǔ)償單元依據(jù)同軸線纜在數(shù)據(jù)庫中存儲的電流卡鉗測量所對應(yīng)頻段的衰減量Va與電壓測量值V0相加得到共模干擾電壓V，即V＝Va+V0；電壓電流轉(zhuǎn)換單元用于將接收到的共模干擾電壓V依據(jù)電壓-電流轉(zhuǎn)換關(guān)系轉(zhuǎn)換成共模干擾電流I輸出；電壓-電流轉(zhuǎn)換關(guān)系為I＝V/ZT，ZT表示電流卡鉗的傳輸阻抗，單位為Ω；條件選取單元對接收的共模干擾電流I根據(jù)執(zhí)行條件一進(jìn)行濾除，獲得共模電流IC；接著采用執(zhí)行條件二進(jìn)行觀測點(diǎn)選?。粓?zhí)行條件一為λ≥10L，λ表示線纜中干擾電流頻率f0所對應(yīng)的波長，L表示線纜長度；執(zhí)行條件二為d≥10L，d表示觀測點(diǎn)至線纜的垂直距離，L表示線纜長度；輻射強(qiáng)度解析單元對接收的共模電流IC根據(jù)輻射強(qiáng)度公式解析得到觀測點(diǎn)的輻射強(qiáng)度；在輻射強(qiáng)度公式中，IC表示線纜中的共模電流，單位為μA；L表示線纜長度，單位為m；d表示觀測點(diǎn)到線纜的垂直距離，單位為m；f0表示線纜中的干擾電流頻率，單位為MHz；表示觀測點(diǎn)的輻射強(qiáng)度，單位為μV/m。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的測量線纜的電流輻射發(fā)射裝置，其特征在于所述線纜輻 射解析模塊采用vc+ +語言編寫。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的測量線纜的電流輻射發(fā)射裝置，其特征在于觀測點(diǎn)的輻 射強(qiáng)度l ，該f 能夠表征線纜在觀測點(diǎn)的干擾場強(qiáng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于偶極子天線理論的、用于測量連接在發(fā)射設(shè)備與接收設(shè)備之間線纜的、電流輻射發(fā)射裝置。該電流輻射發(fā)射裝置包括有測量接收機(jī)、PC機(jī)和電流卡鉗，測量接收機(jī)接收端通過同軸線纜連接在電流卡鉗的輸出端上，電流卡鉗夾持在線纜上，測量接收機(jī)輸出端通過GPIB總線與PC機(jī)連接。本發(fā)明電流輻射發(fā)射裝置通過PC機(jī)內(nèi)的線纜輻射解析模塊對測量接收機(jī)輸出的電壓測量值V_O進(jìn)行電壓-電流轉(zhuǎn)換及條件選取處理后獲得線纜中的共模電流I_C，對共模電流I_C根據(jù)輻射強(qiáng)度解析得到觀測點(diǎn)的輻射強(qiáng)度|E|_max。
文檔編號G01R29/08GK101533049SQ20081023944
公開日2009年9月16日 申請日期2008年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月10日
發(fā)明者焱 劉, 劉躍東, 吳龍剛, 偉 孫, 王玉姣, 蘇東林 申請人:北京航空航天大學(xué)