專利名稱：診斷輻射emi機(jī)理的實(shí)驗(yàn)臺(tái)及輻射emi機(jī)理的簡(jiǎn)易診斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種診斷輻射電磁干擾(EMI )機(jī)理的實(shí)驗(yàn)臺(tái)及輻射電磁干擾(EMI ) 機(jī)理的簡(jiǎn)易診斷方法，屬于電磁兼容技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代電力電子產(chǎn)品正面向微型化、智能化，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也越來(lái)越復(fù)雜，加上 電力電子設(shè)備中開(kāi)關(guān)元件的高速開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的系統(tǒng)寄生參數(shù)，致使設(shè)備遭受傳輻射 型干擾愈加嚴(yán)重，而且對(duì)系統(tǒng)抗電磁干擾能力的要求越來(lái)越高。因而，為了節(jié)省 開(kāi)發(fā)時(shí)間，節(jié)約開(kāi)發(fā)費(fèi)用，同時(shí)也為產(chǎn)品通過(guò)質(zhì)檢部門(mén)的檢驗(yàn)做好前期準(zhǔn)備，對(duì) 產(chǎn)品進(jìn)行輻射EMI測(cè)試是必不可少的。
輻射EMI測(cè)試實(shí)質(zhì)上是一種過(guò)程測(cè)試，而非一個(gè)簡(jiǎn)單的檢驗(yàn)測(cè)試，應(yīng)將之貫 穿于產(chǎn)品的整個(gè)生產(chǎn)、設(shè)計(jì)過(guò)程中。同時(shí)，輻射EMI測(cè)試平臺(tái)對(duì)于這個(gè)過(guò)程測(cè)試 來(lái)講又是必不可少的?？梢?jiàn)，為了進(jìn)行一系列的近場(chǎng)電磁輻射測(cè)量，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的 搭建是尤為重要的。目前，巿場(chǎng)上的掃描系統(tǒng)大都釆用陣列探頭來(lái)探測(cè)由于高頻 電流發(fā)生變化而引起的電磁場(chǎng)的變化，從而提供出電磁場(chǎng)在空間分布的視覺(jué)圖像。 然而此類儀器均較為昂貴，中小企業(yè)難以承受，從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)講，有必要設(shè)計(jì)出 價(jià)格便宜而又實(shí)用的近場(chǎng)輻射測(cè)試平臺(tái)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題，在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出了一種基 于頻譜分析儀和近場(chǎng)探頭測(cè)量電子系統(tǒng)輻射干擾的診斷輻射EMI機(jī)理的實(shí)驗(yàn)臺(tái)及
4輻射EMI機(jī)理的簡(jiǎn)易診斷方法。通過(guò)電子系統(tǒng)輻射電磁場(chǎng)的全域掃描，并初步分
析得到該系統(tǒng)輻射電磁干擾(EMI)的機(jī)理。通可以快速、有效、簡(jiǎn)易地檢測(cè)出電
子系統(tǒng)的輻射性電磁干擾噪聲的種類(包括輻射共模噪聲和輻射差模噪聲)，為輻 射性電磁干擾噪聲(包括共模輻射噪聲和差模輻射噪聲)的抑制方案提供了充分
的理論依據(jù)。
本發(fā)明診斷輻射EMI機(jī)理的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，由工作臺(tái)、電場(chǎng)探頭和磁場(chǎng)探頭組、頻 譜分析儀和計(jì)算機(jī)構(gòu)成；工作臺(tái)采用絕緣材質(zhì)(如木材、硬質(zhì)塑料等)，工作臺(tái)臺(tái) 面設(shè)有門(mén)字形探頭支架，探頭支架可沿工作臺(tái)臺(tái)面邊緣水平行走；門(mén)字形探頭支 架的橫梁上設(shè)有探頭支桿，探頭支桿可沿支架橫梁水平移動(dòng)和垂直移動(dòng)；電場(chǎng)探 頭和磁場(chǎng)探頭組設(shè)于探頭支桿下端部；電場(chǎng)探頭和磁場(chǎng)探頭組交替連接頻譜分析 儀輸入端，頻譜分析儀的輸出端接計(jì)算機(jī)。
本發(fā)明為一種使用上述診斷輻射EMI機(jī)理的實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行診斷輻射電磁干擾機(jī) 理的簡(jiǎn)易方法，其步驟是
第一步將被測(cè)電路放置于診斷輻射EMI機(jī)理的實(shí)驗(yàn)臺(tái)的工作臺(tái)臺(tái)面上； 第二步將被測(cè)電路平面區(qū)域劃分為若干輻射干擾單元Ilij;
第三步輻射干擾單元IUj輻射干擾初測(cè)，即將頻譜分析儀的掃描頻段調(diào) 至全頻掃描，將電場(chǎng)探頭連接至頻譜分析儀的輸入端，依次對(duì)各個(gè)輻射干擾單元 Ilij進(jìn)行測(cè)量，找到各輻射干擾單元riij的頻譜變化明顯的頻段，并將這些頻段下 限值的最小值作為輻射電場(chǎng)精測(cè)頻段的下限值，將這些頻段上限制的最大值作為 輻射電場(chǎng)精測(cè)頻段的上限制；從頻譜分析儀的輸入端取下電場(chǎng)探頭，將磁場(chǎng)探頭 連接至頻譜分析儀的輸入端，依次對(duì)各個(gè)輻射干擾單元nij進(jìn)行測(cè)量，找到各輻 射干擾單元rUj的頻譜變化明顯的頻段，并將這些頻段下限值的最小值作為輻射磁場(chǎng)精測(cè)頻段的下限值，將這些頻段上限制的最大值作為輻射磁場(chǎng)精測(cè)頻段的上
第四步輻射干擾單元nij輻射干擾精測(cè)，即根據(jù)第三步得到的輻射電場(chǎng) 精測(cè)頻段調(diào)整頻譜分析儀的掃描頻段，將電場(chǎng)探頭連接至頻譜分析儀的輸入端， 依次對(duì)各輻射干擾單元Ilij進(jìn)行測(cè)量，得到對(duì)應(yīng)的電平值，根據(jù)得到的電平值，
計(jì)算各輻射干擾單元nij的輻射電場(chǎng)強(qiáng)度
從頻譜分析儀的輸入端取下電場(chǎng)探頭，將磁場(chǎng)探頭連接至頻譜分析儀的輸入 端，依次對(duì)各個(gè)輻射干擾單元nij進(jìn)行測(cè)量，得到對(duì)應(yīng)的電平值，根據(jù)得到的電
平值，計(jì)算各輻射干擾單元nij的輻射磁場(chǎng)強(qiáng)度
輻射場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算原理
電場(chǎng)探頭和磁場(chǎng)探頭組可以向頻譜分析儀輸出 一個(gè)與射頻場(chǎng)強(qiáng)成比例的電 壓，比例系數(shù)稱之為天線系數(shù)^F，通過(guò)天線系統(tǒng)，可以得到場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算公式。
在實(shí)際應(yīng)用中，為了關(guān)注測(cè)量結(jié)果的相對(duì)大小和簡(jiǎn)便經(jīng)常略去這些量的單位, 而采用分貝為單位。
由于目前大多頻譜分析儀和接收機(jī)是以dBnV或dBmV等單位作為讀數(shù)的，另 外，由于線纜損耗LdB相當(dāng)小，在對(duì)測(cè)量精度要求不高的時(shí)候可以略去。我們可以 將電場(chǎng)和磁場(chǎng)的數(shù)值轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)物理量單位V/m和A/m:
=10、
'dB(pV/m)<formula>formula see original document page 7</formula> (1)
<formula>formula see original document page 7</formula> (2)
根據(jù)式(1)和(2)把實(shí)驗(yàn)平臺(tái)獲得的數(shù)據(jù)用信號(hào)分析軟件進(jìn)行處理，即可得到 相應(yīng)測(cè)試距離電路輻射出的最大電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度。
輻射干擾單元機(jī)理簡(jiǎn)易診斷原理
與傳導(dǎo)電磁干擾(EMI)噪聲機(jī)理類似，輻射電磁干擾噪聲也由兩種噪聲分量 構(gòu)成，即主要由于非良好接地或接地反射電位引起的等效短直天線構(gòu)成的電偶極 子共模輻射噪聲，以及沒(méi)有很好控制的大信號(hào)環(huán)路引起的等效環(huán)行天線構(gòu)成的磁 偶極子差模輻射噪聲。
附圖3是共模輻射模型。其中，IO為電路板；ll為等效短直天線。圖片描述 的是主要由于非良好接地或接地反射電位引起的等效短直天線構(gòu)成的電偶極子共 模輻射噪聲。信號(hào)地的電位不為零，使得電流返回路徑受到影響，這樣相當(dāng)于有 一電流從接地電流出，繼而產(chǎn)生出共模輻射噪聲，此時(shí)的電路模型為電偶極子共模 模型。
附圖4是差模輻射模型。其中，12為等效環(huán)形天線。圖片描述的是沒(méi)有很好 控制的大信號(hào)環(huán)路引起的等效環(huán)行天線構(gòu)成的磁偶極子差模輻射噪聲。電路的大 環(huán)路走線等效為環(huán)狀天線，此時(shí)的電路模型為磁偶極子差模模型。
高頻情況下，信號(hào)地的電位不為零，使得電流返回路徑受到影響，這樣相當(dāng) 于有一電流從接地點(diǎn)流出，繼而產(chǎn)生出共模輻射噪聲，此時(shí)的電路模型為電偶極子 共模模型。同樣在高頻情況下，電路的大環(huán)路走線等效為環(huán)狀天線，模型為磁偶 極子差模模型。根據(jù)電偶極子模型(共模輻射)，可知場(chǎng)強(qiáng)五oc^， i/oc^，此時(shí)近場(chǎng)輻射場(chǎng)
廠 廠
以電場(chǎng)為主，電場(chǎng)的大小與導(dǎo)線長(zhǎng)度成正比。近場(chǎng)波阻抗為
Z上丄
(3)
根據(jù)磁偶極子模型(差模輻射)，可知場(chǎng)強(qiáng)/foc^，五oc^，此時(shí)近場(chǎng)輻射場(chǎng)
以磁場(chǎng)為主，磁場(chǎng)的大小與環(huán)路面積成正比。近場(chǎng)波阻抗為
7五
(4)
顯然，由式(3)和(4)可推出，在共模輻射中，波阻抗隨著距離的增加而 減小。相反，在差模輻射中，波阻抗會(huì)隨著距離的增加而增大。正是因?yàn)榻鼒?chǎng)波 阻抗與輻射機(jī)理有這樣的對(duì)應(yīng)關(guān)系，我們可以通過(guò)觀察近場(chǎng)波阻抗隨距離的變化 規(guī)律來(lái)判斷待測(cè)電路在近場(chǎng)中以何種輻射占主要地位，如果測(cè)得的波阻抗有隨著 距離增大而減小的趨勢(shì)，則說(shuō)明該被測(cè)電路以共模輻射為主；反之，如果波阻抗
的變化趨勢(shì)為隨距離增大而增大，則說(shuō)明被測(cè)電路以差模輻射為主。
本發(fā)明實(shí)驗(yàn)臺(tái)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作成本低廉，用于輻射EMI機(jī)理的診斷簡(jiǎn)介方 便。本發(fā)明方法能夠快速、有效、簡(jiǎn)易地檢測(cè)出電子系統(tǒng)的輻射性電磁干擾噪聲 的種類(包括輻射共模噪聲和輻射差模噪聲)，為輻射性電磁干擾噪聲的抑制方案 提供了充分的理論與實(shí)踐依據(jù)，通過(guò)近場(chǎng)測(cè)量，并分析波阻抗與測(cè)量距離之間的 關(guān)系，得到被測(cè)電路的輻射特性。


圖1是本發(fā)明診斷輻射EMI機(jī)理的實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖。其中，l為探頭支桿， 2為電場(chǎng)探頭和磁場(chǎng)探頭組，3為連接線纜，4為工作臺(tái)，5為被測(cè)電路，6為頻譜分析儀，7為計(jì)算機(jī)。
圖2是被測(cè)電路平面區(qū)域劃分示意圖。其中，8為工作臺(tái)，9為被測(cè)電路。
圖3是共模輻射模型。其中，IO為電路板；ll為等效短直天線。圖片描述的
是主要由于非良好接地或接地反射電位引起的等效短直天線構(gòu)成的電偶極子共模 輻射噪聲。信號(hào)地的電位不為零，使得電流返回路徑受到影響，這樣相當(dāng)于有一 電流從接地電流出，繼而產(chǎn)生出共模輻射噪聲，此時(shí)的電路模型為電偶極子共模模 型。
圖4是差模輻射模型。其中，12為等效環(huán)形天線。圖片描述的是沒(méi)有很好控 制的大信號(hào)環(huán)路引起的等效環(huán)行天線構(gòu)成的磁偶極子差模輻射噪聲。電路的大環(huán) 路走線等效為環(huán)狀天線，此時(shí)的電路模型為磁偶極子差模模型。
圖5是被測(cè)電路平面區(qū)域示意圖。其中，13為工作臺(tái)，14為被測(cè)電路
圖6是電路S1 (回路面積60cm2)的磁場(chǎng)和電場(chǎng)的變化趨勢(shì)。
圖7是電路S2 (回路面積24cm2)的磁場(chǎng)變化趨勢(shì)。
圖8是電路S3 (回路面積24cm2,并在接地點(diǎn)連接一段長(zhǎng)40cm的導(dǎo)線)的電場(chǎng) 變化趨勢(shì)。
圖9是電路S1 (回路面積60cm2)的輻射波阻抗(E/H)變化趨勢(shì)。 圖10是電路S3 (回路面積24cm2,并在接地點(diǎn)連接一段長(zhǎng)40cm的導(dǎo)線)的輻 射波阻抗(E/H)變化趨勢(shì)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。 實(shí)施例1、如圖1所示，診斷輻射EMI機(jī)理的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，由工作臺(tái)、電場(chǎng)探頭 和磁場(chǎng)探頭組、頻譜分析儀和計(jì)算機(jī)構(gòu)成；工作臺(tái)采用絕緣材質(zhì)(如木材、硬質(zhì)塑料等)，工作臺(tái)臺(tái)面設(shè)有門(mén)字形探頭支架，探頭支架可沿工作臺(tái)臺(tái)面邊緣水平行 走；門(mén)字形探頭支架的橫梁上設(shè)有探頭支桿，探頭支桿可沿支架橫梁水平移動(dòng)和
垂直移動(dòng)；電場(chǎng)探頭和磁場(chǎng)探頭組設(shè)于探頭支桿下端部；電場(chǎng)探頭和磁場(chǎng)探頭組 交替連接頻譜分析儀輸入端，頻譜分析儀的輸出端接計(jì)算機(jī)。釆用滿足
CISPR16-1:1993 (該標(biāo)準(zhǔn)與GB/T6113.1-1995等同)要求的頻譜分析儀 GWINSTEK GSP-827 (最高頻率可到2.7GHz )。工作臺(tái)臺(tái)面長(zhǎng)150cm ，寬70cm ，高50cm , 臺(tái)面上的支架高100cm ,電場(chǎng)探頭和磁場(chǎng)探頭選用ROHDE&SCHWARZ公司生產(chǎn)的 近場(chǎng)探頭組HZ-ll,固定在探頭支桿的底部，可以在120cm x 50cm x 100cm的三維 空間內(nèi)移動(dòng)，可以在有效范圍內(nèi)對(duì)待測(cè)物進(jìn)行掃描。工作臺(tái)、探頭支架及探頭支 桿全部用木料制成，不采用任何金屬材料，這樣可以避免電磁波的反射和吸收對(duì) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。
實(shí)施例2、使用本發(fā)明診斷輻射EMI機(jī)理的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，進(jìn)行電子系統(tǒng)輻射干擾 機(jī)理的簡(jiǎn)易診斷。
1、 將被測(cè)電路放置于實(shí)驗(yàn)臺(tái)上。被測(cè)電路則采用十分頻電路,并設(shè)計(jì)了三種 不同的電路走線方式①S1 -回路面積60咖2;②S2-回路面積24cm"③S3 -回 路面積24cm2,并在接地點(diǎn)連接一段長(zhǎng)40cm的導(dǎo)線。
2、 對(duì)被測(cè)電路進(jìn)行平面區(qū)域劃分。釆用3x3的劃分方法，將被測(cè)電路平面區(qū) 域劃分為9個(gè)輻射干擾單元 (B"3,h/"),并按照平面坐標(biāo)進(jìn)行標(biāo)號(hào)，Sl對(duì)應(yīng) nn, S2對(duì)應(yīng)n,3, S3對(duì)應(yīng)r^。
對(duì)被測(cè)電路的平面區(qū)域劃分關(guān)系著的精確度。為了降低本發(fā)明所述方法的不 確定度，應(yīng)依據(jù)不同的被測(cè)電路，進(jìn)行不同的區(qū)域劃分，本發(fā)明常用的劃分方法 為3x3, 4x4, 5x5等。在劃分過(guò)程中，要盡量將不同電子元器件劃分至不同的 輻射千擾單元中。
103、輻射干擾單元nu輻射干擾初測(cè)，即將頻譜分析儀的掃描頻段調(diào)至全頻 掃描，將電場(chǎng)探頭連接至頻譜分析儀的輸入端，依次對(duì)各個(gè)輻射干擾單元nu進(jìn)
行測(cè)量，找到各輻射干擾單元nij的頻譜變化明顯的頻段，選取這些頻段中下限
值的最小值作為輻射電場(chǎng)精測(cè)頻段的下限值，選取這些頻段中上限值的最大值作
為輻射電場(chǎng)精測(cè)頻段的上限制，從而確定了輻射電場(chǎng)精測(cè)頻段；從頻譜分析儀的 輸入端取下電場(chǎng)探頭，將磁場(chǎng)探頭連接至頻譜分析儀的輸入端，依次對(duì)各個(gè)輻射 干擾單元nij進(jìn)行測(cè)量，找到各輻射干擾單元riij的頻譜變化明顯的頻段，選取這 些頻段中下限值的最小值作為輻射磁場(chǎng)精測(cè)頻段的下限值，選取將這些頻段中上 限制的最大值作為輻射磁場(chǎng)精測(cè)頻段的上限制，從而確定了輻射磁場(chǎng)精測(cè)頻段。
按照本例所示被測(cè)電路，在實(shí)際測(cè)量中，電磁場(chǎng)精測(cè)頻段均為250MZ/zC] 300Mife。 第四步輻射干擾單元nij輻射干擾精測(cè)，即根據(jù)第三步得到的輻射電場(chǎng)
精測(cè)頻段調(diào)整頻譜分析儀的掃描頻段，將電場(chǎng)探頭連接至頻譜分析儀的輸入端，
依次對(duì)各輻射干擾單元nu進(jìn)行測(cè)量，得到對(duì)應(yīng)的電平值，根據(jù)得到的電平值， 計(jì)算各輻射千擾單元nij的輻射電場(chǎng)強(qiáng)度
廣F 、
A(V/m) —1 u ;
從頻譜分析儀的輸入端取下電場(chǎng)探頭，將磁場(chǎng)探頭連接至頻譜分析儀的輸入
端，依次對(duì)各個(gè)輻射干擾單元riij進(jìn)行測(cè)量，得到對(duì)應(yīng)的電平值，根據(jù)得到的電 平值，計(jì)算各輻射干擾單元riij的輻射磁場(chǎng)強(qiáng)度(一般情況下，電場(chǎng)精測(cè)頻段與
磁場(chǎng)精測(cè)頻段不一致，在測(cè)量之前應(yīng)當(dāng)按照磁場(chǎng)精測(cè)頻段再次調(diào)整頻譜分析儀的 掃描頻段。本例中，電磁場(chǎng)精測(cè)頻段一致。)<formula>formula see original document page 12</formula> 。
輻射場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算原理
電場(chǎng)探頭和磁場(chǎng)探頭組可以向頻譜分析儀輸出 一個(gè)與射頻場(chǎng)強(qiáng)成比例的電 壓，比例系數(shù)稱之為天線系數(shù)JF，通過(guò)天線系統(tǒng)，可以得到場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算公式。
在實(shí)際應(yīng)用中，為了關(guān)注測(cè)量結(jié)果的相對(duì)大小和簡(jiǎn)便經(jīng)常略去這些量的單位， 而釆用分貝為單位。
由于目前大多頻譜分析儀和接收機(jī)是以dBjtV或dBmV等單位作為讀數(shù)的，另 夕卜，由于線纜損耗L⑩相當(dāng)小，在對(duì)測(cè)量精度要求不高的時(shí)候可以略去。我們可以 將電場(chǎng)和磁場(chǎng)的數(shù)值轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)物理量單位V/m和A/m:
<formula>formula see original document page 12</formula> (2)
根據(jù)式(1)和(2)把實(shí)驗(yàn)平臺(tái)獲得的數(shù)據(jù)用信號(hào)分析軟件進(jìn)行處理，即可得到 相應(yīng)測(cè)試距離電路輻射出的最大電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度。
輻射干擾單元機(jī)理簡(jiǎn)易診斷原理
與傳導(dǎo)電磁干擾噪聲機(jī)理類似，輻射電磁干擾噪聲也由兩種噪聲分量構(gòu)成， 即主要由于非良好接地或接地反射電位引起的等效短直天線構(gòu)成的電偶極子共模 輻射噪聲，以及沒(méi)有很好控制的大信號(hào)環(huán)路引起的等效環(huán)行天線構(gòu)成的磁偶極子 差模輻射噪聲。
附圖3是共模輻射模型。其中，IO為電路板；ll為等效短直天線。圖片描述 的是主要由于非良好接地或接地反射電位引起的等效短直天線構(gòu)成的電偶極子共模輻射噪聲。信號(hào)地的電位不為零，使得電流返回路徑受到影響，這樣相當(dāng)于有 一電流從接地電流出，繼而產(chǎn)生出共模輻射噪聲，此時(shí)的電路模型為電偶極子共模 模型。
附圖4是差模輻射模型。其中，12為等效環(huán)形天線。圖片描述的是沒(méi)有很好 控制的大信號(hào)環(huán)路引起的等效環(huán)行天線構(gòu)成的磁偶極子差模輻射噪聲。電路的大 環(huán)路走線等效為環(huán)狀天線，此時(shí)的電路模型為磁偶極子差模模型。
高頻情況下，信號(hào)地的電位不為零，使得電流返回路徑受到影響，這樣相當(dāng) 于有一電流從接地點(diǎn)流出，繼而產(chǎn)生出共模輻射噪聲，此時(shí)的電路模型為電偶極子 共模模型。同樣在高頻情況下，電路的大環(huán)路走線等效為環(huán)狀天線，模型為磁偶 極子差模模型。
根據(jù)電偶極子模型(共模輻射)，可知場(chǎng)強(qiáng)Eoc^， //oc^，此時(shí)近場(chǎng)輻射場(chǎng)
以電場(chǎng)為主，電場(chǎng)的大小與導(dǎo)線長(zhǎng)度成正比。近場(chǎng)波阻抗為
z2a丄 (3)
根據(jù)磁偶極子模型(差模輻射)，可知場(chǎng)強(qiáng)i/oc冉，￡oc4,此時(shí)近場(chǎng)輻射場(chǎng)
以磁場(chǎng)為主，磁場(chǎng)的大小與環(huán)路面積成正比。近場(chǎng)波阻抗為
Z = A r (4)
顯然，由式(3)和(4)可推出，在共模輻射中，波阻抗隨著距離的增加而減小。 相反，在差模輻射中，波阻抗會(huì)隨著距離的增加而增大。正是因?yàn)榻鼒?chǎng)波阻抗與 輻射機(jī)理有這樣的對(duì)應(yīng)關(guān)系，我們可以通過(guò)觀察近場(chǎng)波阻抗隨距離的變化規(guī)律來(lái) 判斷待測(cè)電路在近場(chǎng)中以何種輻射占主要地位，如果測(cè)得的波阻抗有隨著距離增
13大而減小的趨勢(shì)，則說(shuō)明該被測(cè)電路以共模輻射為主；反之，如果波阻抗的變化 趨勢(shì)為隨距離增大而增大，則說(shuō)明被測(cè)電路以差模輻射為主。
通過(guò)實(shí)驗(yàn)以及數(shù)據(jù)分析、處理后，我們發(fā)現(xiàn)S1附近的輻射磁場(chǎng)強(qiáng)度很大，S2 附近的輻射磁場(chǎng)強(qiáng)度較大，并確定該兩個(gè)區(qū)域的輻射電磁千擾以差模噪聲為主； 同時(shí)我們發(fā)現(xiàn)S3家附近的輻射電場(chǎng)強(qiáng)度最很大，并確定該區(qū)域的輻射電磁干擾以 共模噪聲為主。然后通過(guò)S1、 S2來(lái)比較差模輻射噪聲的變化以及S2、 S3來(lái)比較共 模輻射噪聲的變化。其中，①S1 -回路面積60cm"②S2 -回路面積24cm"③S3 -回路面積24cm2，并在接地點(diǎn)連接一段長(zhǎng)40cm的導(dǎo)線。附圖6所示為Sl-回路 面積60cm2，電路的磁場(chǎng)和電場(chǎng)的變化趨勢(shì)。附圖7所示為S2 -回路面積24cm2，電 路的磁場(chǎng)變化趨勢(shì)。附圖8所示為S3 -回路面積24cm2，并在接地點(diǎn)連接一段長(zhǎng) 40cm的導(dǎo)線，電路電場(chǎng)變化趨勢(shì)。附圖9所示為Sl-回路面積60cm2，電路輻射波 阻抗(E/H)變化趨勢(shì)。附圖IO所示為S3-回路面積24cm2,電路輻射波阻抗(E/H) 變化趨勢(shì)。
Sl電路與差模輻射模型等效，而S3電路則等效為共模輻射模型；無(wú)論是差模 輻射還是共模輻射，隨著測(cè)量距離的增加，電場(chǎng)和磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)有減小的趨勢(shì)。這與 本發(fā)明所述理論是一致的；環(huán)路面積為60cm2電路的磁場(chǎng)輻射場(chǎng)強(qiáng)最大可以到 23pV/m,而當(dāng)環(huán)路面積減小到24cm2后輻射場(chǎng)強(qiáng)最大只有2^V/m,說(shuō)明減小信號(hào) 回路面積，可以抑制輻射磁場(chǎng)。同樣，連接長(zhǎng)導(dǎo)線前后輻射電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小增加了 0.7nA/m,說(shuō)明短直天線可以增大共模噪聲的強(qiáng)度；在S1電路中，隨著測(cè)量距離的 增加，波阻抗會(huì)隨之增大；而在S3電路波阻抗則隨著距離增大而減小。由本發(fā)明 所述理論可知，Sl電路以差模輻射為主，S3電路以共模輻射為主。因此，經(jīng)由本 發(fā)明所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)測(cè)得數(shù)據(jù)得到的電場(chǎng)、磁場(chǎng)隨距離的變化趨勢(shì)和波阻抗變 化趨勢(shì)與理論相吻合。
權(quán)利要求
1、診斷輻射EMI機(jī)理的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，由工作臺(tái)、電場(chǎng)探頭和磁場(chǎng)探頭組、頻譜分析儀和計(jì)算機(jī)構(gòu)成；其特征是工作臺(tái)采用絕緣材質(zhì)，工作臺(tái)臺(tái)面設(shè)有門(mén)字形探頭支架，探頭支架可沿工作臺(tái)臺(tái)面邊緣水平行走；門(mén)字形探頭支架的橫梁上設(shè)有探頭支桿，探頭支桿可沿支架橫梁水平移動(dòng)和垂直移動(dòng)；電場(chǎng)探頭和磁場(chǎng)探頭組設(shè)于探頭支桿下端部；電場(chǎng)探頭和磁場(chǎng)探頭組交替連接頻譜分析儀輸入端，頻譜分析儀的輸出端接計(jì)算機(jī)。
2、 一種權(quán)利要求1所述的診斷輻射EMI機(jī)理的實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行診斷輻射EMI機(jī)理 的簡(jiǎn)易方法，其步驟是第一步將被測(cè)電路放置于診斷輻射EMI機(jī)理的實(shí)驗(yàn)臺(tái)的工作臺(tái)臺(tái)面上； 第二步將被測(cè)電路平面區(qū)域劃分為若干輻射干擾單元nu;第三步輻射干擾單元nij輻射干擾初測(cè)，即將頻譜分析儀的掃描頻段調(diào) 至全頻掃描，將電場(chǎng)探頭連接至頻譜分析儀的輸入端，依次對(duì)各個(gè)輻射干擾單元nu進(jìn)行測(cè)量，找到各輻射干擾單元nij的頻譜變化明顯的頻段，并將這些頻段下 限值的最小值作為輻射電場(chǎng)精測(cè)頻段的下限值，將這些頻段上限制的最大值作為 輻射電場(chǎng)精測(cè)頻段的上限制；從頻譜分析儀的輸入端取下電場(chǎng)探頭，將磁場(chǎng)探頭 連接至頻譜分析儀的輸入端，依次對(duì)各個(gè)輻射干擾單元riij進(jìn)行測(cè)量，找到各輻 射干擾單元nij的頻譜變化明顯的頻段，并將這些頻段下限值的最小值作為輻射 磁場(chǎng)精測(cè)頻段的下限值，將這些頻段上限制的最大值作為輻射磁場(chǎng)精測(cè)頻段的上第四步輻射干擾單元nij輻射干擾精測(cè)，即根據(jù)第三步得到的輻射電場(chǎng)精測(cè)頻段調(diào)整頻譜分析儀的掃描頻段，將電場(chǎng)探頭連接至頻譜分析儀的輸入端， 依次對(duì)各輻射干擾單元nij進(jìn)行測(cè)量，得到對(duì)應(yīng)的電平值，根據(jù)得到的電平值， 計(jì)算各輻射干擾單元的輻射電場(chǎng)強(qiáng)度五,(V/m)10'dB(pV/m) "^5~~—6從頻譜分析儀的輸入端取下電場(chǎng)探頭，將磁場(chǎng)探頭連接至頻譜分析儀的輸入端，依次對(duì)各個(gè)輻射干擾單元nij進(jìn)行測(cè)量，得到對(duì)應(yīng)的電平值，根據(jù)得到的電 平值，計(jì)算各輻射干擾單元nij的輻射磁場(chǎng)強(qiáng)度'dB(HA/m) "^5~
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種診斷輻射EMI機(jī)理的實(shí)驗(yàn)臺(tái)及簡(jiǎn)易診斷方法，實(shí)驗(yàn)臺(tái)由工作臺(tái)、電場(chǎng)探頭和磁場(chǎng)探頭組、頻譜分析儀和計(jì)算機(jī)構(gòu)成；電場(chǎng)探頭和磁場(chǎng)探頭組可以在工作臺(tái)上方三維移動(dòng)；電場(chǎng)探頭和磁場(chǎng)探頭組交替連接頻譜分析儀輸入端，頻譜分析儀的輸出端接計(jì)算機(jī)。診斷步驟將被測(cè)電路平面區(qū)域劃分為若干輻射干擾單元；確定輻射電/磁場(chǎng)精測(cè)頻段。輻射干擾單元輻射干擾精測(cè)，根據(jù)輻射電/磁場(chǎng)精測(cè)頻段調(diào)整頻譜分析儀的掃描頻段，分別用電/磁場(chǎng)探頭依次測(cè)量各輻射干擾單元的電平值，計(jì)算各輻射干擾單元的輻射電/磁場(chǎng)強(qiáng)度。本發(fā)明實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。本發(fā)明方法能快速簡(jiǎn)便地檢測(cè)出電子系統(tǒng)的輻射EMI噪聲種類，為輻射EMI噪聲抑制方案提供理論依據(jù)。
文檔編號(hào)G01R29/08GK101458283SQ20081024265
公開(kāi)日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2008年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者李世錦, 羅永超, 褚家美, 陽(yáng) 趙, 偉 顏 申請(qǐng)人:南京師范大學(xué)