一種高頻電路輻射電磁干擾分析方法技術

本發明專利技術公開了一種高頻電路輻射電磁干擾的分析方法。兩個同型號的近場電場探頭或近場磁場探頭，分別接數字雙蹤示波器的兩個輸入端；將上述兩個近場探頭置于不同位置對高頻電路進行測量；對上述示波器得到的時域信號進行盲信號分析，根據信號分析結果可區分出高頻電路中的單個輻射源。分別將近場電場探頭和近場磁場探頭連接頻譜分析儀輸入端，測量上述單個輻射源的近場電場和近場磁場大小，比較近場電場和近場磁場的大小可得每個輻射源的電磁干擾是由共模輻射引起，還是由差模輻射引起。該方法省時、簡便、實用，同時可以為高頻電路輻射ＥＭＩ抑制提供指導。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及的是對高頻電路輻射電磁干擾(EMI)特性分析方法，具體說是基于盲 信號分析方法對高頻電路的EMI輻射源進行搜索定位，根據源定位結果對EMI輻射源進行 特性診斷，屬于電磁兼容

技術介紹
目前電力電子產品的EMI問題越來越突出，這一方面是因為高頻器件被廣泛應用 與產品之中，另一方面是由于產品的復雜化、微型化程度越來越高，所以高頻電路的輻射 EMI解決方法變得日趨重要。然而，可用于高頻電路的輻射EMI解決方法種類繁多，輻射EMI 抑制方法也多種多樣，可見省時省力的選擇有效的輻射EMI解決方案勢在必行。對高頻電路輻射電磁干擾的分析通常采用遠場測量或近場測量，其中，遠場測量 方法即是采用開闊場(OATS)測量或者電波暗室(Anechoic chamber)對被測電路進行測量 的方法，但OATS或電波暗室造價昂貴且建造周期較長，同時測量費用較高。近場測量即是 采用近場電磁場測量系統對被測電路的EMI進行測量(如HITACHI生產的EMI TESTER系 列等)，但此類系統只能給出被測電路的輻射場強大小的結果，卻不能對這些高頻電路的特 性(即輻射源由電場引起的還是由磁場引起的)給出說明。同時此類系統的測量方式為掃 描式測量，即需要對高頻電路的整個區域進行逐點掃描，因此測量過程較為耗時。此外上述 近場電磁場測量系統的價格也較為昂貴，推廣應用比較困難。
技術實現思路
技術問題本專利技術所要解決的技術問題，在于克服現有技術存在的缺陷，提出一種 高頻電路輻射電磁干擾分析方法。該方法首先通過盲信號分析方法對被測高頻電路中的輻 射源進行區分，然后直接利用近場探頭對輻射源進行頻域測量，即可得出待測高頻電路的 輻射EMI是由共模輻射引起，還是由差模輻射引起，而不需要對整個被測電路進行掃描。技術方案基于盲信號分析的高頻電路輻射電磁干擾分析方法原理，當多個信號源之間相互獨立時，利用盲信號處理技術可以對這些信號源產生的混合信號進行重構，最 后可獲得單個信號源產生的信號。對于高頻電路的輻射電磁干擾來說，電路中往往有多個輻射源，因此通常將這些 輻射源等效為電偶極子和磁偶極子進行分析，即電偶極子共模輻射源和磁偶極子差模輻射 源。如圖1(a)所示為任意兩個電偶極子在空間某位置處沿徑向傳播方向的電場強度示意 圖。圖1(b)為任意兩個磁偶極子在空間某位置處沿徑向傳播方向的磁場強度示意圖。由 圖可知，電偶極子在空間某位置處產生的復合場強大小為[Er =ErlCosa1 +Er2Cosa2磁偶極子在空間某位置處產生的復合場強大小為Er=O<( 2 )Hr =HrlCosP1 +Hr2CosP2由此可見，一方面，空間中任意位置處的電場強度可看作是由若干個獨立電偶極子產生電場的線性疊加，而磁場強度可看作是由若干個獨立磁偶極子產生磁場的線性疊 力口。也即是說，在高頻電路中的多個輻射源之間相互獨立。進而可知，利用盲信號分析技術 可以對高頻電路的輻射電磁干擾問題進行分析，通過對高頻電路混合輻射電磁場的測量， 可以得到電路中多個輻射干擾源情況。另一方面，在空間任意位置處電偶極子(即共模輻射源)產生的輻射場以電場為 主，磁偶極子(即差模輻射源)產生的輻射場以磁場為主。因此，對于電偶極子共模輻射 源，利用電場探頭可實現有效測量，而磁場探頭的測量結果較小，或基本無輸出。對于磁偶 極子差模輻射源，利用磁場探頭可實現有效測量，而電場探頭的測量結果較小，或者基本無 輸出。共模輻射場大小為Efl jldlk sinQ e-jkrθ 4πωε0Γ(3)差模輻射場大小為TdSk^sin0 e,kr φ 4πωε0Γ(4)由于電磁場的測量需要利用測定電磁場感應電壓來實現，所以利用電場探頭和磁 場探頭進行輻射場測量，可由如下公式實現。電場探頭測得的共模輻射場大小為Etffi (μν/ηι) = UdBUv)+AFdB(1/m)(5)利用磁場探頭測得的差模輻射場大小為Htffi UA/m) = UdBUv)+AFdB(1/m.fi) (6)其中，Utffiiuv)可以由頻譜分析儀測量得到，而AFm·和AFdm/w)由探頭廠商提供， 由公式(5)和(6)，利用近場電磁場探頭可測得電磁輻射干擾源的電磁場強度大小。如果電 場強度的測量結果大于磁場強度，則說明輻射干擾源的輻射特性以共模輻射為主，反之，以 差模輻射為主。基于上述基于盲信號分析的輻射電磁干擾分析方法原理，本專利技術的所需儀器為 數字雙蹤示波器和兩套近場電磁場探頭(包括近場電場探頭和近場磁場探頭)，實施步驟 是第一步將第一近場探頭和第二近場探頭與雙蹤示波器的第一通道和第二通道分 別相連，其中第一近場探頭和第二近場探頭型號相同，且兩個同為近場電場探頭或者同為 近場磁場探頭；第二步將第一近場探頭和第二近場探頭分別放置在高頻電路附近進行η次測量，并從雙蹤示波器中獲得高頻電路輻射EMI時域信號；其中，測量次數η與待測高頻電路 中輻射電磁干擾源個數有關，對于高頻電路，η = 4或η = 5，并且每次測量時上述兩探頭與 電路平面之間的距離相等，此外，任意兩次測量時兩探頭所處的位置不能完全相同，同時需 要將相關度較差的處理結果舍去；第三步將第二步獲得的高頻電路輻射EMI時域信號利用盲信號分析方法進行處 理將上述待測高頻電路中輻射EMI時域信號分離為單獨的共模輻射信號和差模輻射信號， 從而對形成輻射EMI復合場的每個獨立電磁輻射源進行重構，進一步得到各個獨立電磁輻 射干擾源情況。 所述進一步得到各個獨立電磁輻射干擾源情況，從而得到各輻射源是由共模輻射 引起，還是由差模輻射引起，采用的儀器為頻譜分析儀和近場電磁場探頭，具體步驟是第一步將近場電場探頭的輸出端與頻譜分析儀的輸入端相連，對所述的電磁輻 射干擾源，利用近場電場探頭進行測量，從而可從頻譜分析儀上獲得近場電場探頭測量結 果；第二步將近場磁場探頭與頻譜分析儀相連，對所述的電磁輻射干擾源，利用近場 磁場探頭進行測量，從而可從頻譜分析儀上獲得近場磁場探頭測量結果；第三步對于各個電磁輻射干擾源，把第一步和第二步測量結果進行比較，如果某 輻射干擾源由第一步獲得的近場電場探頭測量結果大于第二步獲得的近場磁場探頭測量 結果，則說明該輻射干擾源的輻射特征以共模輻射為主；如果某輻射干擾源由第一步獲得 的近場磁場探頭測量結果大于第二步獲得的近場電場探頭測量結果，則說明該輻射干擾源 的輻射特征以差模輻射為主，如果某輻射干擾源由第一步獲得的近場磁場探頭測量結果和 第二步獲得的近場電場探頭測量結果相差不大，且都比較突出，則說明該輻射源既是共模 源又是差模源，如果某輻射干擾源由第一步獲得的近場磁場探頭測量結果和第二步獲得的 近場電場探頭測量結果都明顯較小，則說明該位置不屬于輻射源。有益效果本專利技術通過近場電磁場探頭測量和盲信號分析技術可以得出(1)從 引起高頻電路電磁輻射干擾的多個輻射源中，區分出每個輻射源；(2)高頻電路中的每個 輻射源輻射特征以共模為主，還是以差模為主。該方法省時、簡便、實用，不需要對整個高頻 電路進行逐點掃描，而只需在電路上若干個位置處的輻射干擾源進行測量，即可得出高頻 電路輻射EMI特性，同時可以為高頻電路輻射EMI抑制提供指導。附圖說明圖1電偶極子在空間某位置處沿徑向本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高頻電路輻射電磁干擾的分析方法，其特征在于對輻射ＥＭＩ復合場中的單個輻射源進行重構，采用的儀器為數字雙蹤示波器和兩套近場電磁場探頭，具體步驟如下：第一步：將第一近場探頭（１）和第二近場探頭（２）與雙蹤示波器的第一通道和第二通道分別相連，其中第一近場探頭（１）和第二近場探頭（２）型號相同，且兩個同為近場電場探頭或者同為近場磁場探頭；第二步：將第一近場探頭（１）和第二近場探頭（２）分別放置在高頻電路附近進行ｎ次測量，并從雙蹤示波器中獲得高頻電路輻射ＥＭＩ時域信號；其中，測量次數ｎ與待測高頻電路中輻射電磁干擾源個數有關，對于高頻電路，ｎ＝４或ｎ＝５，并且每次測量時上述兩探頭與電路平面之間的距離相等，此外，任意兩次測量時兩探頭所處的位置不能完全相同，同時需要將相關度較差的處理結果舍去；第三步：將第二步獲得的高頻電路輻射ＥＭＩ時域信號利用盲信號分析方法進行處理將上述待測高頻電路中輻射ＥＭＩ時域信號分離為單獨的共模輻射信號和差模輻射信號，從而對形成輻射ＥＭＩ復合場的每個獨立電磁輻射源進行重構，進一步得到各個獨立電磁輻射干擾源情況。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：褚家美，趙陽，羅永超，顏偉，李世錦，
申請(專利權)人：東南大學，
類型：發明
國別省市：84[中國|南京]