傳導(dǎo)騷擾抗擾度測試方法及解決方案

郭 雨，弓 鍵

（國家無線電監(jiān)測中心檢測中心，北京 100041）

技術(shù)研究

傳導(dǎo)騷擾抗擾度測試方法及解決方案

郭 雨，弓 鍵

（國家無線電監(jiān)測中心檢測中心，北京 100041）

本文介紹了傳導(dǎo)騷擾抗擾度的測試配置和試驗(yàn)方法，并通過了解試驗(yàn)本質(zhì)，從被測電纜、接口濾波、內(nèi)部電路三個(gè)方面為試驗(yàn)的失敗提出了解決方案。

傳導(dǎo)騷擾抗擾度；試驗(yàn)方法；耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)；解決方案

1 引言

傳導(dǎo)騷擾抗擾度（CS）是衡量被測設(shè)備（EUT）電磁兼容指標(biāo)的一項(xiàng)重要測試。目前，國內(nèi)對于該項(xiàng)目的測試主要是依據(jù)GB/T 17626.6-2008，該標(biāo)準(zhǔn)是關(guān)于設(shè)備對來自9kHz～80MHz頻率范圍內(nèi)射頻電磁騷擾的傳導(dǎo)騷擾抗擾度要求，設(shè)備至少通過一條連接線纜（如電源線、信號線、地線等）與射頻場相耦合，實(shí)際試驗(yàn)頻率通常采用150kHz～80MHz。其測試配置框圖如圖1所示。

圖1 傳導(dǎo)騷擾抗擾度測試配置框圖

2 測試配置與方法

傳導(dǎo)騷擾抗擾度實(shí)驗(yàn)對測試儀表、附件及測試方法提出了相應(yīng)的要求。

2.1 測試信號源

測試信號源用來對受試設(shè)備提供一個(gè)良好穩(wěn)定的騷擾信號，它由射頻信號發(fā)生器、寬帶功率放大器、濾波器、可變衰減器、固定衰減器和射頻開關(guān)組成，如圖2所示。射頻信號發(fā)生器在試驗(yàn)覆蓋頻率范圍內(nèi)可以提供調(diào)幅幅度為80%的1kHz正弦波，用于正式實(shí)驗(yàn)過程提供騷擾電壓，在校準(zhǔn)過程中無需調(diào)制；射頻功率放大器要擁有足夠大的放大能力以保證到達(dá)注入端口的騷擾電壓滿足試驗(yàn)等級要求；衰減器T2為鏈路提供衰減以減少騷擾信號從功率放大器導(dǎo)注入網(wǎng)絡(luò)的失配。低通或高通濾波器（LPF/HPF）對通過功率放大器的信號進(jìn)行過濾，用來避免受試設(shè)備進(jìn)行干擾。

圖2 測試信號源組成部分

2.2 注入設(shè)備

GB/T 17626.6-2008是關(guān)于設(shè)備對來自9kHz～80MHz頻率范圍內(nèi)射頻電磁騷擾的傳導(dǎo)騷擾抗擾度要求，設(shè)備至少通過一條連接線纜（如電源線、信號線、地線等）與射頻場相耦合，其規(guī)定干擾的主要注入方式為耦合/去耦注入、鉗（電流鉗和電磁耦合鉗）注入和直接注入。其中，耦合/去耦注入法常用于電源線，當(dāng)信號線數(shù)目較少時(shí)也常用；鉗注入法適用于多芯電纜；直接注入法適用于同軸電纜的注入。

耦合/去耦注入需使用耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)（CDN），CDN的作用是使騷擾信號能夠耦合到受試設(shè)備（EUT）的電纜上，同時(shí)又避免對同一電源供電的非受試設(shè)備產(chǎn)生影響，其指標(biāo)主要包括端口共模阻抗和耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)耦合系數(shù)。共模阻抗是指受試設(shè)備端口上共模電壓與共模電流之比；耦合系數(shù)是指在耦合裝置的受試設(shè)備端口（EUT端口）所獲得的開路電壓與信號發(fā)生器輸出的開路電壓之比（標(biāo)準(zhǔn)中未對其指標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)規(guī)定）。GB/T 17626.6-2008規(guī)定了共模阻抗的模值要符合表1的要求。

表1 共模阻抗模值要求

鉗注入時(shí)，干擾信號通過電磁鉗感性和容性耦合注入到被測線纜上。直接注入時(shí)，干擾信號通過電阻注入到被測電纜的屏蔽層上。對于屏蔽電纜和同軸電纜，干擾只注入到屏蔽層；對于非屏蔽電纜，干擾注入到電纜中每一個(gè)芯線上。

2.3 試驗(yàn)等級

如表2所示，以有效值表示未調(diào)制騷擾信號的開路試驗(yàn)電平。在耦合和去耦裝置的受試設(shè)備端口上設(shè)置試驗(yàn)電平，測試時(shí)，該信號是用1kHz正弦波調(diào)幅（80%調(diào)制度）來模擬實(shí)際騷擾影響。

表2 試驗(yàn)等級

3 測試失敗原因及解決方案

從傳導(dǎo)騷擾抗擾度試驗(yàn)的注入方式可以看出，想要有效解決CS測試出現(xiàn)的敏感性問題，應(yīng)主要從外部連接電纜的處理、接口濾波、內(nèi)部電路的抗擾性等幾方面著手。

3.1 對被測電纜的處理

CS測試時(shí)，電纜是射頻信號傳輸主體，對電纜進(jìn)行改進(jìn)，將電纜內(nèi)共地信號傳輸改為雙線平衡雙絞線傳輸，為電纜內(nèi)公用返回線的多根信號線各配備一根返回線且信號線與返回線構(gòu)成雙絞線對，這樣有效的減少射頻騷擾進(jìn)入EUT內(nèi)部，提高EUT抗干擾能力。

（1）對電源線纜和低頻控制或數(shù)字信號傳輸電纜的處理。若該類電纜測試不合格，加裝濾波器可有效解決問題。若原來有濾波器，可通過改造或更換來解決。若EUT內(nèi)部有微弱信號處理或放大電路，對通過接口引入的干擾可能非常敏感，被測電纜換成屏蔽電纜可能是必須的。此時(shí)注意屏蔽電纜的接地問題，否則，效果可能適得其反。同時(shí)必須牢記，非同軸的屏蔽電纜屏蔽層不可以當(dāng)作信號回線使用。

（2）對中低頻敏感信號傳輸電纜的處理。若此類電纜測試不合格，可對金屬機(jī)箱底部或內(nèi)部加裝有金屬參考接地板的非金屬機(jī)箱。應(yīng)將非屏蔽電纜改為屏蔽電纜；若為屏蔽電纜，應(yīng)提高其屏蔽效能；電纜屏蔽層需與金屬機(jī)箱或接地平板良好連接。對其他類型機(jī)箱，可將電纜內(nèi)信號傳輸改為雙線平衡式或同軸電纜傳輸。若EUT及其接口不通過地線傳輸信息且不接地，使用屏蔽電纜，電纜屏蔽層在EUT端懸空并在輔助設(shè)備端接地。無論使用哪種傳輸電纜或傳輸方式，信號電纜進(jìn)入機(jī)箱后應(yīng)在過壁處加裝共模抑制濾波器。

（3）對高頻信號傳輸電纜的處理。若此類電纜測試不合格，可將非同軸電纜改為同軸電纜；若原為同軸電纜，應(yīng)提高其屏蔽性能；電纜屏蔽層在穿過金屬機(jī)箱時(shí)與機(jī)箱360度環(huán)接，穿過機(jī)箱后仍然用同軸電纜連接到內(nèi)部PCB上。電纜進(jìn)入機(jī)箱后可在機(jī)箱內(nèi)靠近入口處加裝共模濾波器。

3.2 接口濾波

對CS測試，濾波器可以在電纜接口處建立一個(gè)屏障，將干擾隔離在接口外而讓有用信號無阻礙傳輸，從而可有效防止干擾通過被測電纜進(jìn)入EUT內(nèi)部。

（1）電源線接口的濾波。對金屬機(jī)箱，在電纜進(jìn)入機(jī)箱接口處安裝電源濾波器，濾波采用過壁安裝方式與金屬外殼形成一個(gè)整體，并通過外殼隔離濾波器輸入和輸出。不是所有的電源濾波器都滿足CS的測試要求，部分抑制頻率范圍可能只到30MHz，部分只是單方面的干擾抑制能力比較強(qiáng)。因此，若電源電纜CS測試不合格，可能需要對原有電源濾波器進(jìn)行改造，擴(kuò)展其抑制干擾頻率范圍，并提高對外部共模干擾抑制能力。

對非金屬機(jī)箱，若機(jī)箱內(nèi)可加裝參考接地金屬板，則濾波器要求與金屬機(jī)箱相同，電源濾波器安裝在該接地板上，否則，濾波器應(yīng)選擇無需接地的共模扼流圈并安裝在電源線進(jìn)入機(jī)箱處。若電源線中包括保護(hù)接地，必要時(shí)該線也要濾波，以防止干擾通過該線傳輸。

（2）信號和控制線接口的濾波。對信號和控制線接口可使用共模扼流圈濾波。若EUT為金屬機(jī)箱，可在共模扼流圈的兩端安裝高頻濾波電容以構(gòu)成π形濾波器，該濾波電容的大小應(yīng)以不影響信號的正常傳輸為限。若接口處原來有濾波器，可通過改進(jìn)性能來提高其共模扼制特性。

（3）同軸線接口的濾波。同軸線纜進(jìn)入機(jī)箱后可在機(jī)箱內(nèi)入口處加裝共模扼流圈（通過同軸電纜在磁環(huán)上并繞10～15圈獲得），若單個(gè)扼流圈對共模干擾衰減不夠，可加裝多個(gè)扼流圈以拓展其扼制頻率范圍，并提高共模衰減值。

3.3 提高EUT內(nèi)部電路的抗擾性

僅通過以上措施可能無法完全解決CS問題，此時(shí)需要提高EUT內(nèi)部電路抗擾性。

（1）EUT內(nèi)部互連電纜的處理。進(jìn)出PCB的較長連接線應(yīng)在PCB接口處濾波，高頻信號傳輸應(yīng)采用同軸電纜，敏感小信號傳輸應(yīng)采用屏蔽電纜。對非屏蔽的數(shù)字/控制傳輸電纜應(yīng)使輸出線和返回線兩兩雙絞；對扁平電纜盡量在每根信號線旁邊配一根地線并兩兩雙絞，條件不允許時(shí)，至少應(yīng)為每兩根信號線配一根地線。電纜走線盡量貼近金屬外殼或接地平板且遠(yuǎn)離金屬外殼上的縫隙與開口，電纜在滿足連接情況下盡可能短且盡量不要相互捆扎在一起。

（2）EUT內(nèi)部電路的處理。對模擬電路進(jìn)行PCB布線時(shí)，在敏感信號線旁應(yīng)有地線保護(hù)且盡量縮短線長度以減小敏感信號回路的環(huán)路面積。對敏感信號采用平衡方式傳輸，對一般小信號放大器應(yīng)盡可能增大放大器的線性動(dòng)態(tài)范圍，減少非線性失真，對PCB引出的模擬信號傳輸端口建議進(jìn)行數(shù)字化或變壓器隔離，對直流放大器，建議采用斬形穩(wěn)零放大器。

對數(shù)字電路的IC，所有未使用的輸入端口應(yīng)與地或電源連接，不可懸空；對輸入信號，電平觸發(fā)比邊沿觸發(fā)抗干擾能力強(qiáng)得多；對智能芯片，在軟件加入抗干擾指令并采用看門狗電路是必要的；與外部相連的接口，帶選通功能的接口芯片比不帶選通功能的具有更強(qiáng)的抗干擾能力；盡量使用大規(guī)模IC，這樣可以獲得較小的信號傳輸回路面積，提高其抗擾性；對PCB引出的數(shù)字信號建議采用光耦隔離，變壓器隔離或直接用光纖傳輸。

（3）其他處理措施。對EUT內(nèi)部電路的結(jié)構(gòu)布局包括對總體布局的檢驗(yàn)、電纜布線和分配、孔縫的位置檢驗(yàn)和印制板布局方位的檢驗(yàn)等。應(yīng)使機(jī)箱上的縫隙或孔洞盡量遠(yuǎn)離敏感電路，不要有任何金屬物體直接穿過金屬屏蔽機(jī)箱，輸出與輸入端口妥善分離，敏感電路和帶干擾信號電路盡可能遠(yuǎn)離。

接地是抑制噪聲和防止干擾的重要措施之一，設(shè)計(jì)中應(yīng)周密設(shè)計(jì)地線系統(tǒng)，并結(jié)合使用濾波和屏蔽等措施來有效提高設(shè)備的抗干擾能力。

4 結(jié)束語

相信了解了傳導(dǎo)騷擾抗擾度測試方法和解決方案，能夠給大家在今后的測試、整改及產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供明確的思路，同時(shí)也對傳導(dǎo)騷擾抗擾度試驗(yàn)理解得更明白透徹。

[1] GB/T17626.6-2008．電磁兼容 試驗(yàn)和測量技術(shù) 射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008

[2] 蔡仁剛．電磁兼容原理，設(shè)計(jì)和預(yù)測技術(shù)[M]．北京：北京航天航空大學(xué)出版社，1997

Measurement Methods and Solutions of Immunity to Conducted Disturbances

Guo Yu, Gong Jian
（The State Radio_monitoring_center Testing center, Beijing,100041）

Introduce the test configuration and measurement methods of conducted immunity. Solutions through learning the essence of the test are put forward accordingly from three aspects: cable under test, interface filtering and internal circuit.

Conducted immunity; Measurement methods; CDN; solutions

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2015.05.003

TN92

A

1672-7274（2015）05-0009-03