[发明专利]一种快速测试线缆束各条线缆的终端注入电流的方法

摘要

本发明涉及一种快速测试线缆束各条线缆的终端注入电流的方法，用矢量网络分析仪和电流探头分别在线缆束内每根线缆的两个位置进行扫频测量，得到每根线缆上的两组电压反射系数；分别计算线缆束的特征阻抗矩阵、电流探头的电压变换比，计算线缆束上两组位置处每个扫频频点所对应的两个输入阻抗矩阵；计算出线缆束内各条线缆在电流注入点处的感应电压向量和电压传输矩阵、线缆束的端点电压向量，并应用各条线缆两端点的阻抗计算得到每根线缆在各频点上的电流值。本发明可以显著提高电磁兼容传导敏感度试验中线缆终端电流的测试效率，快速确定线缆束内每根线缆终端位置处的注入电流，提高电子系统电磁兼容故障整改效率。

主权项

1.一种快速测试线缆束各条线缆的终端注入电流的方法，其特征在于步骤如下：步骤S01：在线缆束内每根线缆的x_isL处测量得到m个电压反射系数s_L(f₁,x_isL),s_L(f₂,x_isL),…,s_L(f_m,x_isL)；在线缆束内每根线缆的x_isR处测量得到m个电压反射系数s_R(f₁,x_isR),s_R(f₂,x_isR),…,s_R(f_m,x_isR)；电压反射系数将在步骤S04中用到；所述线缆束包含n条线缆；所述x_isL为n条线缆中第i条线缆的中点与左侧端点之间的任选的一个位置；x_isR为n条线缆中第i条线缆的中点与右侧端点之间的任选的一个位置；步骤S02：根据线缆束内各线缆的几何参数和距地平面的高度计算出线缆束特征阻抗矩阵；步骤S03：根据已知的电流探头转移阻抗计算电流探头的电压变换比；步骤S04：根据步骤S01、S02、S03中的计算结果计算线缆束在步骤S01中所选的两组位置处的两个输入阻抗矩阵；步骤S05：以线缆束内各条线缆两端在某频点下的端接阻抗为未知数，以步骤S04求得的两个输入阻抗阵为已知数构造方程组并求解，得到该频点时线缆束内各条线缆两端阻抗；对所有在步骤S01中选定的频点重复这一过程，得到各选定频率上的各条线缆两端阻抗值；步骤S06：用电流探头、信号源和功放对线缆束上的某一任选位置x_s处进行电流注入，并根据已知的电流探头转移阻抗和各条线缆两端的阻抗值计算线缆束在电流注入点处的感应电压向量；步骤S07：根据S05获得的各条线缆两端阻抗和S02获得的线缆束特征阻抗矩阵，计算线缆束端点电压反射系数矩阵；步骤S08：根据S06获得的线缆束电流注入点处的感应电压和S07获得的线缆束端点电压反射系数矩阵计算各线缆的终端电压；步骤S09：根据S08得到的各线缆终端电压和S05获得的各条线缆两端阻抗值，计算线缆束各线缆在选定频率上的终端电流；在所述步骤S01中，采用电流探头和矢量网络分析仪在线缆的两个位置扫频测量电压反射系数，所述扫频是指矢量网络分析仪在m个预设频点上快速步进工作，此种测量方法引入了线缆束内线缆间的互耦效应；在所述步骤S03中，将电流探头视为一个变压器，其电压变换比等于电流探头的转移阻抗除以50；在所述步骤S04中，由式(1)所定义的矩阵表示，矩阵中的元素z_in(f_k,x_isL)为线缆i在x_isL处的输入阻抗，按照式(2)计算；由式(3)所定义的矩阵表示，矩阵中的元素z_in(f_k,x_isR)为线缆i在x_isR处的输入阻抗，按照式(4)计算；式(2)、(4)中，z_VNA为矢量网络分析仪的输入阻抗，α²(f_k)为电流探头在注入电流为f_k时的电压变换比的平方，s_L(f_k,x_isL)和s_R(f_k,x_isR)分别为线缆i在x_isL和x_isR处对频率为f_k的注入电流的反射系数；在所述步骤S05中，构造并解出由式(5)、(6)所确定的2n个方程所构成的方程组，得到线缆束左右两端在频率f_k时两端的电阻值：式(5)、(6)中，和由式(1)和(3)得出，表示取矩阵的第k列元素构成列向量；diag{}表示取括号内矩阵对角线上的元素构成一个列向量；分别由下式(7)、(8)、(9)、(10)给出；其中，为在频率f_k时线缆束处向左侧观察得到的阻抗矩阵，矩阵对角线上元素z_Left(f_k,x_iisL)为在频率f_k时在线缆i的x_isL处向左侧观察得到的线缆i的阻抗，非对角线上的元素z_Left(f_k,x_ijsL)为在频率f_k时在线缆i的x_isL处和线缆j的x_jsL处向左侧观察得到的线缆i、j之间的互阻抗；为在频率f_k时线缆束处向右侧观察得到的阻抗矩阵，矩阵对角线上元素z_Right(f_k,x_iisL)为在频率f_k时在线缆i的x_isL处向右侧观察得到的线缆i的阻抗，非对角线上的元素z_Right(f_k,x_ijsL)为在频率f_k时在线缆i的x_isL处和线缆j的x_jsL处向右侧观察得到的线缆i、j之间的互阻抗；为在频率f_k时线缆束处向左侧观察得到的阻抗矩阵，矩阵对角线上元素z_Left(f_k,x_iisR)为在频率f_k时在线缆i的x_isR处向左侧观察得到的线缆i的阻抗，非对角线上的元素z_Left(f_k,x_ijsR)为在频率f_k时在线缆i的x_isR处和线缆j的x_jsR处向左侧观察得到的线缆i、j之间的互阻抗；为在频率f_k时线缆束处向右侧观察得到的阻抗矩阵，矩阵对角线上元素z_Right(f_k,x_iisR)为在频率f_k时在线缆i的x_isR处向右侧观察得到的线缆i的阻抗，非对角线上的元素z_Right(f_k,x_ijsR)为在频率f_k时在线缆i的x_isR处和线缆j的x_jsR处向右侧观察得到的线缆i、j之间的互阻抗；又可分别由以下式(11)、(12)、(13)、(14)表示：式(11)、(12)、(13)、(14)中，为线缆束在频率f_k时左端待求等效阻抗构成的n阶对角阵，由式(15)给出；为在频率f_k时线缆束右端待求等效阻抗构成的n阶对角阵，由式(16)给出；为线缆束特征阻抗矩阵，为与各线缆左侧端点的相位差矩阵，由式(17)给出，为传播常数，c为光速，为线缆束内各线缆的间距阵，其中d_ij(i≠j)为线缆i与线缆j之间的距离，且d_ii＝0；为与各线缆右侧端点的相位差矩阵，由式(18)给出；为与各线缆左侧端点的相位差矩阵，由式(19)给出；为与各线缆右侧端点间的相位差矩阵，由式(20)给出，在所述步骤S06中，根据式(21)计算V_s(f_k,x_s)，V_s(f_k,x_s)为在线缆束x_s处由于注入频率为f_k的电流而感应出的电压；p_s(f_k,x_s)线缆束在x_s处注入的频率为f_k的电流的功率，z_T(f_k)为电流探头在频率f_k时的转移阻抗；在所述步骤S07中，用一个2n维矩阵表示线缆束端点电压反射系数，其中分别根据式(22)、(23)求得，式(22)、(23)中，与由式(15)、(16)给出；所述步骤S08 中，计算线缆束各线缆的终端电压如式(34)所示：步骤S09 ：计算线缆束各线缆的终端电流，利用通过式(36)