浅谈线缆的电磁兼容性EMC测试方法(一)三同轴

发布时间:2019-09-17 01:26

  电子电器产品在进入市场之前一般都需要经过电磁兼容测试,主要是为了避免电子产品在使用的过程中会受到电磁干扰。

  那么,要了解线缆的电磁兼容性EMC,我们先来看下电磁干扰是如何形成的呢?

  电磁干扰(Electromagnetic Interference),简称EMI,是干扰电缆信号并降低信号完好性的电子噪音,EMI通常由电磁辐射发生源如马达和机器产生。

  电磁干扰有传导干扰和辐射干扰两种。传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合(干扰)到另一个电网络。辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合(干扰)到另一个电网络。

  为了防止一些电子产品产生的电磁干扰影响或破坏其它电子设备的正常工作,各国政府或一些国际组织都相继提出或制定了一些对电子产品产生电磁干扰有关规章或标准,符合这些规章或标准的产品就可称为具有电磁兼容性EMC(Electromagnetic Compatibility)。

  防电磁干扰主要有三项措施,即屏蔽、滤波和接地。往往单纯采用屏蔽不能提供完整的电磁干扰防护,因为设备或系统上的电缆才是最有效的干扰接收与发射天线。许多设备单台做电磁兼容实验时都没有问题,但当两台设备连接起来以后,就不满足电磁兼容的要求了,这就是电缆起了接收和辐射天线的作用。和记娱乐

  线缆本身为无源器件,但线缆是传播途径,线缆通电后,通电导体形成磁场,所以线缆既是干扰源,又是敏感设备,因此线缆的电磁兼容性EMC就显得尤为重要。

  针对某些工业环境或电磁干扰较强的场所,通信网线类建议双屏蔽结构(S/FTP或F/FTP),但是由于早些年推行光进铜退,国内通信网线企业基本停留在 CAT5E、CAT6 UTP阶段,国内技术断代严重,能生产双屏蔽类网线的企业更是少之又少。

  目前,国内有成熟双屏蔽类网线生产技术具有代表性的,嘉兴海棠电子可以算是业内比较出名的一家。由于其早些年市场定位为欧美市场,国外市场对通信网线要求较高,嘉兴海棠电子高端屏蔽类网线开发力度很大,近些年其CAT6A超六类、CAT7七类、CAT7A超七类、CAT8八类 S/FTP、F/FTP双屏蔽结构产品线十分齐全,也算国内高端网线领域比较有代表意义的一家企业。

  目前测试线缆电磁兼容性EMC测试方法,一般有常用的测量屏蔽效率的试验方法有:三同轴法、吸收钳法、线注入法。

  IEC 62153-4-3:2002电磁兼容(EMC)--表面转移阻抗(三同轴测量方法)及EN 50289-1-6 A:2002转移阻抗(三同轴测量方法)可同时适用于同轴电缆和类同轴屏蔽对称电缆的表面转移阻抗的测量。

  通过测量在三同轴装置中的电缆来测定电缆的转移阻抗。试样电缆的屏蔽和内导体组成内电路,电缆屏蔽和同轴测试夹具组成外电路,且内电路即电缆终端是匹配的,外电路的近端即电缆屏蔽的近端是短路的,远端连接到接收机。

  通过向电缆屏蔽层施加确定的电流和电压,测量感应电压以测定表面转移阻抗,得到电缆的屏蔽效率。

  电缆试样准备及其测试装置测试样品的长度不能超过耦合长度的50%,同轴电缆试样的准备下图图1所示。图中同轴电缆的一端与一个完全屏蔽的负载电阻R1连接,其阻值等于电缆试样的特性阻抗Z1。另一端通过一个连接器与信号发生器连接。所有连接器及连接点必须连接可靠。

  屏蔽对称电缆和屏蔽多芯电缆试样的准备类似于同轴电缆,即将所有线对导体两端互相连接在一起,所有屏蔽包括单独屏蔽的线对都连接在一起,构成准同轴系统,如图2所示。图中准同轴系统的一端连接一个完全屏蔽的负载电阻R1,其阻值等于准同轴电缆试样的特性阻抗Z1。另一端通过一个连接器与信号发生器连接。所有连接器及连接点必须连接可靠。

  测试装置是一个三同轴的测试管,试样尺寸必须适合于测试装置。如图3所示,电缆屏蔽形成了内电路的外导体和外电路的内导体。外电路的外导体是一没有铁磁性的金属(如黄铜或纯铜)良导体管,在电缆馈入端,测试管与屏蔽之间短路。

  对于55mm内径的管子和大约5mm直径的电缆,串联电阻R2为150。对于其它尺寸的管子和电缆,R2值可根据下式计算:

  测量设备可以是一台网络分析仪,或是独立的信号发生器和选频测试接收机。当采用网络分析仪测试时,测试系统的连接如图4所示。测量极低的转移阻抗时需要使用低噪声放大器来放大接收的信号。如电缆的特性阻抗与信号发生器不一致时,还需要在两者之间采用阻抗匹配器。

  如果内电路的特性阻抗Z1未知,可以使用矢量网络分析仪或阻抗分析仪等来测量。将准备好的试样一端接到网络分析仪,此网络分析仪已在接口参考面连接器上完成阻抗测量的校准。测试频率ft必须是使试样长度约为0.125,此处为波长。

  式中c为光速;Ls为试样长度。先将试样的远端短路,测得短路阻抗Zshort,然后将试样原短路点开路,测得开路阻抗Zopen,则Z1为:

  接下来,我们还会为大家介绍线缆电磁兼容EMC测试的另外2种方法:吸收钳法、线注入法,请关注。

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