本發(fā)明涉及一種V型線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)耦合和去耦特性確定方法，通過(guò)該方法可以分析V型線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)的耦合和去耦特性，并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證該分析方法的正確性和可靠性，屬于電磁兼容性傳導(dǎo)發(fā)射技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

電磁兼容性傳導(dǎo)發(fā)射試驗(yàn)中，由于被試品所連接的不同類型，不同位置的電源阻抗變化范圍大，導(dǎo)致被試品的負(fù)載端阻抗變化劇烈，直接影響被試品電源線傳導(dǎo)發(fā)射的測(cè)試結(jié)果。為了使不同場(chǎng)地測(cè)得的電源線傳導(dǎo)發(fā)射試驗(yàn)結(jié)果具有可比性，在電磁兼容性傳導(dǎo)發(fā)射試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中引入了線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)(以下簡(jiǎn)稱LISN，Line Impedance stabilization network)。LISN又被稱為人工電源網(wǎng)絡(luò)(AMN，Artificial mains network)，是傳導(dǎo)發(fā)射試驗(yàn)中最重要的測(cè)試設(shè)備之一。

LISN的本質(zhì)是耦合和去耦電路，其在傳導(dǎo)發(fā)射試驗(yàn)中主要有如下三個(gè)作用：(1)在工作頻段內(nèi)向被試品電源輸入端提供一個(gè)穩(wěn)定阻抗；(2)將被試品電源輸入端的干擾電壓耦合到電磁發(fā)射測(cè)試設(shè)備上；(3)將被試品電源輸入端的干擾電壓與供電電源端的干擾信號(hào)隔離開，防止供電電源端干擾信號(hào)耦合到測(cè)試設(shè)備中造成設(shè)備損壞，同時(shí)，防止被試品電源輸入端的干擾信號(hào)耦合到供電電源中影響其他用電設(shè)備。

復(fù)雜電子設(shè)備在正式交付使用前，大都要進(jìn)行強(qiáng)制電磁兼容性試驗(yàn)檢測(cè)，并達(dá)到試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。根據(jù)LISN的功能和在電磁兼容性試驗(yàn)中的作用，其電路結(jié)構(gòu)中，供電電源輸入端與被試品電源輸入端的去耦濾波功能，被試品電源輸入端到供電電源輸入端的去耦濾波功能，被試品電源輸入端到電磁發(fā)射測(cè)試接收設(shè)備的耦合功能，是LISN除了提供穩(wěn)定阻抗外最重要的特性。第三方計(jì)量單位對(duì)于LISN的耦合和去耦特性一般不做計(jì)量校驗(yàn)，但是當(dāng)試驗(yàn)中使用LISN的耦合和去耦特性較差時(shí)，嚴(yán)重情況下甚至?xí)p壞測(cè)試設(shè)備和被試設(shè)備，因此在使用LISN之前，應(yīng)當(dāng)分析和驗(yàn)證LISN的耦合和去耦特性。

目前，實(shí)驗(yàn)室中使用的LISN基本電路結(jié)構(gòu)都參考自國(guó)際無(wú)線電干擾特別委員會(huì)(CISPR)頒布的有關(guān)電磁兼容性試驗(yàn)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)CISPR-16-1-2中關(guān)于LISN的分類和規(guī)定。根據(jù)電路結(jié)構(gòu)的不同，LISN分為V型結(jié)構(gòu)和Δ型結(jié)構(gòu)，本發(fā)明針對(duì)V型電路結(jié)構(gòu)的LISN耦合和去耦特性進(jìn)行計(jì)算分析并試驗(yàn)驗(yàn)證。

現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的LISN在工作時(shí)，特性阻抗隨頻率變化較大，影響測(cè)試結(jié)果精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明技術(shù)解決問題：為了改善現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定LISN存在的問題，得到理想?yún)?shù)特性的LISN電路，本發(fā)明提出了一種V型線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)耦合和去耦特性確定方法，并對(duì)計(jì)算方法給出了試驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)改進(jìn)現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)V型LISN電路具有指導(dǎo)作用，能夠簡(jiǎn)化電路的試驗(yàn)測(cè)試步驟，提高電路的測(cè)試精度。

本發(fā)明提供一種V型線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)耦合和去耦特性確定方法，具體步驟如下：

步驟一：對(duì)V型LISN按其功能和指標(biāo)進(jìn)行電路原理分析；

分析V型電路結(jié)構(gòu)LISN的元件功能，分析電路中元件的作用和功能，根據(jù)分析結(jié)果確定LISN耦合和去耦特性的計(jì)算方法。

步驟二：根據(jù)分析計(jì)算結(jié)果給出V型LISN耦合和去耦特性的計(jì)算方法；

LISN的耦合和去耦特性是指被試品電源輸入端到LISN的供電電源輸入端的去耦特性和被試品電源輸入端到接收機(jī)接收端的耦合特性。為了計(jì)算LISN的耦合和去耦特性，需要對(duì)LISN電路進(jìn)行校準(zhǔn)狀態(tài)連接。當(dāng)LISN接入電源阻抗和負(fù)載阻抗時(shí)，按照LISN電源輸入端接阻抗為50歐姆的信號(hào)源，電源輸出端接阻抗為50歐姆的匹配負(fù)載，接收機(jī)耦合端口接阻抗為50歐姆匹配負(fù)載進(jìn)行理論分析計(jì)算。

LISN的耦合和去耦特性是指被試品電源輸入端到LISN的供電電源輸入端的去耦特性和被試品電源輸入端到接收機(jī)接收端的耦合特性。本發(fā)明根據(jù)如圖1所示的V性LISN電路原理圖，提出了一種計(jì)算LISN信號(hào)耦合和去耦特性的公式。理論上LISN的耦合和去耦特性計(jì)算方法和計(jì)算公式為：

對(duì)于參數(shù)的濾波約束條件，根據(jù)圖1所示，在LISN電路中，L，C₂，R₃構(gòu)成低通濾波器，該濾波器用于濾除電源中的高頻諧波，防止電源噪聲干擾被試品；L，C₁，R₁，R₂構(gòu)成低通濾波器，該濾波器用于濾除被試品的干擾發(fā)射，防止被試品的高頻發(fā)射影響電源。C₁為隔直電容，R₁為電容泄放電阻，進(jìn)行最優(yōu)化計(jì)算時(shí)，還要考慮C₁的隔直特性和R₁的泄放電承受特性。

對(duì)于二階LC低通濾波器，其截止頻率計(jì)算公式為：

$f_1=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{{\mathrm{LC}}_1}}$

對(duì)于隔直電容C₁和R₁構(gòu)成的一階高通濾波電路，其截止頻率計(jì)算公式為：

$f_2=\frac{1}{2{\mathrm{\πR}}_2{C}_2}$

V型LISN耦合系數(shù)計(jì)算公式為：

$k_1=\frac{{f_1}^2-{f_2}^2}{{f_1}^2+{f_2}^2}$

V型LISN去耦特性系數(shù)計(jì)算公式為：

$k_2=\frac{{f_2}^2-{f_1}^2}{{f_2}^2+{f_1}^2}$

其中，R₁,R₂,R₃和L，C₁，C₂分別為V型LISN電路中的電阻，電感和電容。f₁為V型LISN電路中信號(hào)輸入端部分電路構(gòu)成的二階低通濾波器的截止頻率，f₂V型LISN電路中信號(hào)輸出段構(gòu)成的一階高通濾波器的截止頻率，k₁為V型LISN耦合特性系數(shù)，k₂為V型LISN去耦特性系數(shù)。

步驟三：根據(jù)計(jì)算分析的LISN電路元件參數(shù)計(jì)算在LISN全工作頻段的耦合去耦特性；

按照步驟二中給出的方法，將實(shí)際需要分析的V型LISN電路元件參數(shù)代入公式中，計(jì)算出該LISN在全工作頻段的耦合去耦特性值。

步驟四：對(duì)實(shí)際進(jìn)行計(jì)算分析的V型LISN進(jìn)行耦合和去耦特性實(shí)測(cè)，驗(yàn)證分析計(jì)算的正確性和可靠性。

利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀或者接收機(jī)和信號(hào)源等測(cè)試設(shè)備對(duì)經(jīng)過(guò)計(jì)算分析的V型LISN進(jìn)行耦合和去耦特性測(cè)試，并將試驗(yàn)結(jié)果與LISN的耦合和去耦特性計(jì)算結(jié)果作比對(duì)，驗(yàn)證本發(fā)明分析方法的正確性和可靠性。

本發(fā)明一種V型線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)耦合和去耦特性分析方法，并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的正確性和可靠性。該方法通過(guò)計(jì)算分析V型線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)的耦合和去耦特性，對(duì)于說(shuō)明書中已知元件參數(shù)的LISN，可以在趨勢(shì)上預(yù)測(cè)判斷該LISN的耦合和去耦特性是否滿足工作需要，本發(fā)明方法對(duì)于第三方計(jì)量校驗(yàn)單位不進(jìn)行計(jì)量的V型LISN的耦合去耦特性具有預(yù)測(cè)和判斷作用，對(duì)于設(shè)計(jì)和研制生產(chǎn)特性更符合需求的新型LISN具有指導(dǎo)意義?，F(xiàn)有的V型LISN在設(shè)計(jì)階段主要利用試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的LISN耦合和去耦特性指標(biāo)，試驗(yàn)驗(yàn)證耗費(fèi)成本較高，硬件條件要求較高。本發(fā)明給出的方法從理論上指導(dǎo)V型LISN的設(shè)計(jì)，節(jié)約了成本，簡(jiǎn)化了測(cè)試步驟提高了效率，并且提高了測(cè)試的精度。

附圖說(shuō)明

圖1是V型LISN的電路原理圖；

圖2是根據(jù)V型LISN電路原理計(jì)算出的耦合和去耦特性結(jié)果曲線圖；其中(a)耦合結(jié)果曲線圖，(b)為去耦特性結(jié)果曲線圖；

圖3是驗(yàn)證V型LISN耦合和去耦特性的試驗(yàn)布置圖；

圖4是本發(fā)明一種V型線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)耦合和去耦特性確定方法及驗(yàn)證流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明根據(jù)國(guó)際無(wú)線電管理委員會(huì)對(duì)電磁兼容試驗(yàn)用LISN電路(線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)電路)的規(guī)定，LISN電路分為V型和Δ型兩種結(jié)構(gòu)。本發(fā)明對(duì)V型LISN電路提出了一種新的耦合和去耦特性計(jì)算方法，以對(duì)V型LISN電路的耦合和去耦特性進(jìn)行計(jì)算，指導(dǎo)V型LISN的設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化LISN電路的試驗(yàn)測(cè)試步驟，提高測(cè)試精度，并通過(guò)實(shí)測(cè)試驗(yàn)驗(yàn)證方法的正確性和可靠性，本發(fā)明通過(guò)理論計(jì)算給出V型LISN的耦合和去耦特性，對(duì)于分析設(shè)計(jì)和改進(jìn)LISN電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)具有指導(dǎo)意義。

如圖4所示，本發(fā)明提供一種V型線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)耦合和去耦特性確定方法，按照本方法計(jì)算分析V型線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)的耦合和去耦特性，并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證該分析方法的正確性和可靠性，具體包括如下步驟：

步驟一：對(duì)V型LISN按其功能和指標(biāo)進(jìn)行電路原理分析；

根據(jù)國(guó)際無(wú)線電管理委員會(huì)對(duì)電磁兼容試驗(yàn)用LISN電路的規(guī)定，LISN電路分為V型和Δ型兩種結(jié)構(gòu)。首先對(duì)V型LISN電路，按其在試驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)的信號(hào)耦合和去耦功能進(jìn)行原理分析。具體分析方法是根據(jù)戴維南-基爾霍夫電路理論，分析電路中哪部分元器件實(shí)現(xiàn)信號(hào)耦合和去耦功能，這些元器件的參數(shù)是多少，為后續(xù)步驟提出V型LISN電路計(jì)算公式提供參數(shù)條件；如圖1所示的V性LISN電路原理圖。

步驟二：根據(jù)分析計(jì)算結(jié)果給出V型LISN耦合和去耦特性的計(jì)算方法；

LISN的耦合和去耦特性是指被試品電源輸入端到LISN的供電電源輸入端的去耦特性和被試品電源輸入端到接收機(jī)接收端的耦合特性。利用步驟一對(duì)V型LISN電路的分析結(jié)果，提出實(shí)現(xiàn)LISN信號(hào)耦合和去耦功能的計(jì)算公式。V型LISN電路原理分析如圖1所示，根據(jù)步驟一中分析的結(jié)果，理論上LISN的信號(hào)耦合和去耦功能計(jì)算方法和計(jì)算公式為：

對(duì)于參數(shù)的濾波約束條件，根據(jù)圖1所示，在LISN電路中，L，C₂，R₃構(gòu)成低通濾波器，該濾波器用于濾除電源中的高頻諧波，防止電源噪聲干擾被試品；L，C₁，R₁，R₂構(gòu)成低通濾波器，該濾波器用于濾除被試品的干擾發(fā)射，防止被試品的高頻發(fā)射影響電源。C₁為隔直電容，R₁為電容泄放電阻，進(jìn)行最優(yōu)化計(jì)算時(shí)，還要考慮C₁的隔直特性和R₁的泄放電承受特性。

對(duì)于二階LC低通濾波器，其截止頻率計(jì)算公式為：

$f_1=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{{\mathrm{LC}}_1}}$

對(duì)于隔直電容C₁和R₁構(gòu)成的一階高通濾波電路，其截止頻率計(jì)算公式為：

$f_2=\frac{1}{2{\mathrm{\πR}}_2{C}_2}$

V型LISN耦合系數(shù)計(jì)算公式為：

$k_1=\frac{{f_1}^2-{f_2}^2}{{f_1}^2+{f_2}^2}$

V型LISN去耦特性系數(shù)計(jì)算公式為：

$k_2=\frac{{f_2}^2-{f_1}^2}{{f_2}^2+{f_1}^2}$

其中，R₁,R₂,R₃和L，C₁，C₂分別為V型LISN電路中的電阻，電感和電容。f₁為V型LISN電路中信號(hào)輸入端部分電路構(gòu)成的二階低通濾波器的截止頻率，f₂為V型LISN電路中信號(hào)輸出段構(gòu)成的一階高通濾波器的截止頻率，k₁為V型LISN耦合特性系數(shù)，k₂為V型LISN去耦特性系數(shù)。

步驟三：按照步驟二中給出的公式，將實(shí)際需要分析的V型LISN電路元器件參數(shù)，包括電路中的電阻，電感，電容等代入公式中，計(jì)算出V型LISN在其工作頻率上的耦合和去耦特性系數(shù)取值。

圖2給出了依據(jù)GJB151B中規(guī)定的V型LISN參數(shù)計(jì)算出的耦合特性和去耦特性曲線。圖2中的(a)為耦合特性曲線，從圖2中的(a)給出的曲線中可以看出，該型LISN在供電電源頻段實(shí)現(xiàn)了諧波信號(hào)隔離，在工作頻段實(shí)現(xiàn)信號(hào)接收，具有較好的耦合特性。圖2中的(b)為去耦特性曲線，從圖2中的(b)給出的曲線可以看出，該型LISN在供電電源頻段能夠正常接收供電，在工作頻段實(shí)現(xiàn)信號(hào)的隔離，具有較好的去耦特性。

步驟四：對(duì)步驟三中進(jìn)行計(jì)算分析的V型LISN耦合和去耦特性進(jìn)行實(shí)測(cè)，驗(yàn)證分析計(jì)算的正確性和可靠性。

利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀或者接收機(jī)和信號(hào)源測(cè)試設(shè)備對(duì)經(jīng)過(guò)計(jì)算分析的V型LISN進(jìn)行耦合和去耦特性測(cè)試，并將試驗(yàn)結(jié)果與LISN的耦合和去耦特性計(jì)算結(jié)果作比對(duì)，驗(yàn)證本發(fā)明分析方法的正確性和可靠性。

具體驗(yàn)證步驟如下：

(1)選取一款V型電路結(jié)構(gòu)的LISN，將說(shuō)明書給出的電路結(jié)構(gòu)和電路參數(shù)，與本發(fā)明給出的V型電路結(jié)構(gòu)LISN原理圖依次對(duì)應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明給出的V型電路LISN耦合和去耦特性系數(shù)的計(jì)算方法，計(jì)算選取的LISN在其工作頻率的耦合和去耦特性系數(shù)。

(2)將選取的V型電路結(jié)構(gòu)的LISN按照?qǐng)D3給出的連接方式與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀連接，調(diào)節(jié)適量網(wǎng)絡(luò)分析儀的設(shè)置，測(cè)試V型電路LISN的耦合和去耦特性。

(3)對(duì)比實(shí)測(cè)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果，驗(yàn)證本發(fā)明方法的可行性和可靠性。