世纪汇泽（苏州）检测技术有限公司
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- CS101（25Hz~150kHz电源线传导敏感度）
- CS102（25Hz~50kHz地线传导敏感度）
- CS103（15kHz~10GHz天线端口互调传导敏感度）
- CS104（25Hz~20GHz天线端口无用信号抑制传导敏感度）
- CS105（25Hz~20GHz天线端口交调传导敏感度）
- CS106（电源线尖峰信号传导敏感度）
- CS109（50Hz~100kHz壳体电流传导敏感度）
- CS112（静电放电敏感度）
- CS114（4kHz~400MHz电缆束注入传导敏感度）
- CS115（电缆束注入脉冲激励传导敏感度）
- CS116（10kHz~100MHz电缆和电源线阻尼正弦瞬态传导敏感度）
- RS101（25Hz~100kHz磁场辐射敏感度）
- RS103（10kHz~40GHz电场辐射敏感度）
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客户案例
CASES
人工电源网络接地性能对传导骚扰测试的影响
发布时间：
2013-09-16 11:54
引言
在传导骚扰发射测试中，受试设备（EUT）通过人工电源网络（AMN）将EUT的传导骚扰电压耦合到EMI接收机上，测试示意图如图1所示。
图1传导骚扰电压测试示意图
AMN是传导骚扰发射测试中非常重要的辅助设备，在给定的射频范围（如9kHz~30MHz）内为进行传导骚扰电压测试的EUT端提供一个规定的阻抗，将EUT的电磁骚扰耦合到EMI接收机，同时将测试设备与供电电源上的无用信号隔开。AMN的性能取决于以下三个重要的参数：1）AMN输出端（EUT端）的阻抗；2）电源端与RF端的隔离度；3）反映EUT的电磁发射耦合到测试仪器端的分压系数（或者称为插入损耗）。GB/T6113.102对AMN的阻抗特性、隔离度和分压系数有严格规定。如当分压系数（即插入损耗）的绝对值大于0.5dB时，应将其测试结果计入骚扰电压的测量结果并进行修正。对于在屏蔽室进行的传导骚扰测试而言，因屏蔽室为AMN的正常工作提供了良好的接地条件，所以其隔离度和分压系数与计量给出的值相差不大，通常隔离度一般都大于40dB，满足测试要求，分压系数的计量值也可直接计入EMI接收机的测试结果中并加以修正。某些大型机电设备，或是由于其体积大、很重，无法搬入EMC实验室进行传导骚扰测试，或是由于屏蔽室不能提供EUT正常工作的工况条件，只能在设备的工作现场进行测试。这些设备的工作现场，大多数情况下都不具备如屏蔽室一样良好的接地测试环境，此时AMN的隔离度、分压系数将会如何改变呢？是否能满足测试要求呢？本文将对上述问题进行研究，探究AMN在不同的接地阻抗情况下，其隔离度、分压系数随接地电阻变化的趋势。
1、接地导线的阻抗
选取材质均为铜，但长度和横截面不同的接地线进行试验，其规格见表1。
表1不同接地线的规格
表1中所列接地线在不同频率点的阻抗随频率变化的曲线如图2所示。
图2不同规格接地线的阻抗随频率变化的曲线图
由图2可知,
（1）同频率点、同样材质、截面积相同的导线，长度不同，其射频阻抗不同，长度越长阻抗越大。
（2）对于同一接地线，随着频率升高，趋肤深度会随之减小，射频电阻增大，导线的感抗和阻抗增大。
（3）随着导线长度的增加，射频电阻增大，感抗和阻抗增大。
（4）随着导线直径的增加，射频电阻增大。在导线截面积相等的情况下，横截面为矩形的等效直径小于圆截面的直径，因此在截面积和长度相同的情况下，矩形横截面导线的射频阻抗小于圆形横截面导线的射频阻抗，也就是说矩形横截面导线的射频性能优于圆截面的导线，这也是高频情况下用扁平线来接地的原因。
2、AMN的隔离度
隔离度指在AMN的EUT端接给定50Ω阻抗的条件下，AMN的供电电源端与RF接收端的隔离程度。隔离度测试根据CISPR16-1-2:2006（GB/T6113.102-2008）附录H的规定，第一步测量信号源接50Ω负载时的输出U1。信号源的输出端口连接阻抗为50Ω的接收机的测试示意图如图3所示。
图3信号源接50Ω负载的测试示意图
第二步将人工电源网络EUT端相关端（如L-PE、N-PE）端接50Ω的匹配阻抗，信号源的输出功率设置与第一步保持一致，将信号源的输出端口连接到电源端口的相关端子与参考地之间，在RF端口用接收机测量输出值U2，测试示意图如图4所示。
图4隔离度测试示意图
隔离度FD=U1-U2，单位为dB；U1为电源端的参考电压，单位为dBμV；U2为接收机端口的输出电压，单位为dBμV。
为了解不同接地情况对人工电源网络性能的影响，分别在AMN接地（以表1所示的不同规格和阻抗的接地线）和不接地情况下测试人工电源网络的隔离度，测试实际布置图如图5所示。
图5隔离度测试实际布置图
测试AMN在150kHz～30MHz频率范围内的隔离度，测试结果如图6所示。
图6不同接地情况时隔离度随频率变化的曲线图
（1）在测试的频段范围内，AMN不接地和接地时，其隔离度不同；当AMN不接地时，其隔离度最小，最小值约为35dB，1m的铜线接地时，在22MHz以后，隔离度均小于40dB，已经不满足40dB的隔离度要求。即人工电源网络不接地，或接地线较长时，会导致AMN隔离度降低，供电电源端的电磁骚扰可能会串入接收机的射频输出端，使测试结果产生不确定性，从而影响测试的重复性和精确性。
（2）随着频率的升高，由于接地线的阻抗增大，其隔离度减小，即高频的情况，AMN的隔离性能下降，测试结果更易受到影响。
（3）当AMN采用不同的接地线接地时，由于接地线的阻抗不同，隔离度不同，阻抗越小，隔离性能越好，采用5cm的铜带和5cm铜线的接地时，隔离性能最佳。
（4）对于长度相同，横截面不同的铜带和铜线而言，由于铜带的阻抗比圆截面的铜线小，所以在绝大部分频率范围内，其接地性能略优于铜线。
（5）当AMN分别经横截面相同，长度分别为5cm、20cm、100cm铜线接地时，5cm铜线的隔离度最高，并依次随接地线长度的增加和阻抗的增大，隔离度随之减小，即接地阻抗越小，隔离度越大，人工电源网络的性能越好。因此应尽量减小AMN接地线的长度，改善AMN的隔离性能。
3、AMN的分压系数
EUT端口的骚扰电压经人工电源网络中的L、R、C元件到RF测试端口会产生一定的压降，这个压降用分压系数来表征，分压系数的大小直接影响了测试结果的精度。分压系数可以采用网络分析仪测试，也可以用信号发生器与接收机组合进行测试，其测试原理类似，如图7所示。下面以信号发生器与接收机的组合为例进行说明。
图7分压系数的测试示意图
测试时，将T型适配器连接到AMN的EUT端进行，并：
（1）将信号发生器产生的信号馈入T型适配器B端，将EMI接收机接入T型适配器的A端接收信号，记为V1。
（2）馈入B端信号发生器的信号保持不变，将T型适配器的A端用50Ω的匹配器连接，将EMI接收机接入AMN的RF测试端，获得测试值V2。
（3）如果V1和V2的单位为dBμV，则分压系数Fv=V1-V2。
分别采用表1中所列5cm铜带、5cm铜线、20cm铜线和1m铜线将人工电源网络接地，并测试其分压系数，实际的测试布置图如图8所示，测试结果如图9和图10所示。
图8分压系数实际测试布置图
图9不同接地线时分压系数曲线图
图10 1m接地线时的分压系数曲线图
由图9可知，
（1）将AMN用不同的接地线接地测试分压系数，分压系数的值有很大的差异。5cm铜带和5cm铜线的接地性能类似，其分压系数均小于1dB，优于20cm的铜线和1m的铜线；1m的铜线的接地性能较差，分压系数均在0.5dB以上。在骚扰电压的实际测试时，接地线的长度不同，人工电源网络的分压系数不同，对测试结果带来的影响也不同，接地线越长，分压系数越大，应尽量减小接地线的长度，改善EUT端与RF测量端的耦合程度。
（2）分压系数随着频率的升高而增加，相比较而言，5cm铜带、5cm铜线、20cm铜线随频率变化而略有变化，但是1m的接地线对AMN分压系数的影响随着频率的升高急剧增加。即接地线越长，频率越高，接地阻抗越大，其对分压系数的影响越大。
（3）1m接地线随频率变化的分压系数曲线如图10所示，可以看到，随着频率的升高，分压系数逐渐增大，在30MHz时，分压系数接近20dB，即当人工电源网络采用较长的接地线接地时，由于接地阻抗加大，其分压系数较大，EUT端与RF测试端的耦合性能较差，且由于分压系数是频率的函数，为测试结果的修正带来了困难。
4、结语
进行EUT电源端传导骚扰测试时，应保证人工电源网络与接地参考面之间有良好的搭接。如果接地不良，会导致人工电源网络接地阻抗增加，且随着接地导线长度的增加和频率的升高，人工电源网络的隔离性能和耦合性能（分压系数）会明显变差，还可能导致无法满足CIS－PR16-1-2中40dB的隔离要求。为测试结果的修正带来了很大困难，测试结果的精确性也无法得到保证。对于必须在EUT的工作现场进行测试的情况，由于环境电磁场比较复杂，也无法提供如实验室那样的接地参考，接地阻抗的增大，也将严重影响AMN的隔离性能和耦合性能，测试重复性和测试结果的精度都不能得到良好的保证，建议在设备工作现场进行骚扰电压测试时，采用电压探头来进行。