电磁耦合钳的校准系统

左建生 缪 轶 朱建刚 陈超婵 / 上海市计量测试技术研究院

电磁耦合钳的校准系统

左建生 缪 轶 朱建刚 陈超婵 / 上海市计量测试技术研究院

根据传输线传输的原理研制电磁钳校准夹具，并编制了校准系统控制软件，实现对电磁耦合钳的自动化校准。校准实例以及试验与原数据的比较，表明该校准系统夹具及校准系统准确、可靠。

电磁耦合钳；传输线；校准系统

0 引言

各种电器设备工作过程中需要与各类型的电缆相连接，如电源线、通信线缆及接收天线等。这些线路极有可能成为无源的接收天线网络，容易在外界电磁场的作用下产生感应电压(或电流)，作用于设备易敏感的部分，对设备的运行产生不良影响，所以必须对这些设备相连的线缆进行抗干扰性能试验。在无法采用直接耦合技术的耦合去耦网络（CDN）试验时，就必须使用电磁耦合钳来对其进行抗干扰测试。电磁耦合钳是一种高效宽带的夹钳式注入设备，用于测试电子产品的抗扰度，尤其常用于测试非屏蔽的多根电缆。本文通过研制电磁耦合钳校准夹具、编制软件，实现对电磁耦合钳的自动化校准。

1 电磁耦合钳校准原理

电磁耦合钳的作用是对连接受试设备的电缆建立感性和容向耦合，与常规电流注入钳相比在10 MHz以上的频率有大于10 dB的方向性。当有辅助设备的共模点和接地参考平面之间时，不再要求单一规定的阻抗，且在频率为10 MHz以上的电磁耦合钳特性与耦合去耦网络（CDN）相似。因此在电磁耦合钳校准的过程中，必须考虑其传输阻抗大小对实验的影响。

电磁耦合校准系统原理如图1所示。信号通过电磁耦合钳耦合到传输线（校准夹具）上，通过接收机或频谱分析仪进行接收，接收到的信号电平大小与信号发生器发射信号电平的差值，得出电磁耦合钳的插入损耗。电磁耦合钳耦合信号之后，为了去耦作用，将校准夹具和电磁耦合钳置于接地板上并保持接地板接地效果良好，从而得到更为准确、可靠的插入损耗值。

图1 电磁耦合钳校准系统

2 校准夹具及传输线

在确定信号发射及接收设备之后，校准电磁耦合钳最重要的设备为电磁钳夹具及其传输线。根据电磁耦合钳对传输线（包含电源线、信号接收线等）进行模拟电场和磁场的骚扰的工作原理，校准其所选用的传输线要保证电磁场对其干扰骚扰与用电磁耦合钳进行试验中的传输线类似。骚扰时其耦合系数应该满足电磁耦合钳生产技术指标。当信号沿电磁耦合钳注入时，传输线段输出的信号大小与直接从传输线传输信号时接收到的信号电平之比即为耦合系数。这就要求平行或接近平行大地的传输线，计算时单线沿线的共模电流应该通过把导线及地面镜像构成的双线传输线来求得。结合电磁耦合钳工作原理设计一个模拟电磁钳实际工作过程的线路，根据电缆线传输理论来计算，对于平行于大地的传输线，在高度为30 mm的上方，信号进行传输时，推断出其传输阻抗约为

夹具两端选用100 Ω的阻抗组成，在传输线连接的一端用50 Ω终端阻抗来组成150 Ω，另一端采用50 Ω端口的接收机和夹具组成150 Ω，从而匹配耦合钳的阻抗要求。

本文中，传输线选择非屏蔽同轴线进行校准。并将所校准的数据域结果与原厂数据进行对比，证明用其进行校准电磁耦合钳是可行的方法之一。

3 控制软件的编制

系统软件采用LabVIEW编制。首先通过控制信号发生器频率和电平输出，控制频谱分析仪进行接收，读取最大值，并将结果存储数据库，同时保存到Word表格中和图像显示（图2）。

图2 软件控制流程

校准时，首先将信号源输出直接接到频谱分析仪上，对需要校准的频率点，进行电平读数，并保存到程序补偿数组中。校准过程中，对该频率点的电平输出进行修正。在频率为150 kHz时，直接输出电平为-0.08 dBm，校准电磁耦合钳。设定信号源输出时，将该频率点的电平输出调整为0.08 dBm，以减少系统校准过程中，线缆、信号源输出等造成的损耗，保证系统校准的数据准确、可靠。

4 校准实例

对实验室送检的EM101电磁耦合钳进行校准。采用控制软件设置信号电平，频率范围从150 kHz ～230 MHz，信号电平为0 dBm。采用E4447A频谱分析仪接收显示。校准过程中（按照图1连接），接地板接到屏蔽室接地线上，并确定接地效果良好。校准结果如表1所示，图3为校准结果曲线，图4为EM101原厂测试。

表1 校准数据

由校准数据与原厂出厂技术指标，可以看出，校准数据符合电磁耦合钳技术指标要求，而且图形更加平滑，数据更加紧凑，能很好地反应该电磁耦合钳的性能指标。在得到其插入损耗的基础上，进而得到校准因子。

5 结语

本文利用研制的校准夹具及编制控制软件来实现对电磁耦合钳的校准。通过对某公司的型号电磁钳的校准结果与原厂数据进行对比，系统校准结果可靠、校准方法可行。

图3 电磁钳插入损耗

图4 原厂校准数据

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Research on electromagnetic coupling clamp calibration system

Zuo Jiansheng，Miao Yi，Zhu Jiangang，Chen Chaochan
（Shanghai Institute of Measurement and Testing Technology）

The electromagnetic coupling clamp automated calibration was realized based on the development of electromagnetic clamp calibration fixture and the writing of calibration system controlling software. The comparison between the example experimental data and the original data shows that this calibration fi xture and system is accurately and reliably.

electromagnetic coupling clamp；transmission line；calibration system