傳導騷擾抗擾度測試方法及解決方案

郭 雨，弓 鍵

（國家無線電監測中心檢測中心，北京 100041）

技術研究

傳導騷擾抗擾度測試方法及解決方案

郭 雨，弓 鍵

（國家無線電監測中心檢測中心，北京 100041）

本文介紹了傳導騷擾抗擾度的測試配置和試驗方法，并通過了解試驗本質，從被測電纜、接口濾波、內部電路三個方面為試驗的失敗提出了解決方案。

傳導騷擾抗擾度；試驗方法；耦合/去耦網絡；解決方案

1 引言

傳導騷擾抗擾度（CS）是衡量被測設備（EUT）電磁兼容指標的一項重要測試。目前，國內對于該項目的測試主要是依據GB/T 17626.6-2008，該標準是關于設備對來自9kHz～80MHz頻率范圍內射頻電磁騷擾的傳導騷擾抗擾度要求，設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，實際試驗頻率通常采用150kHz～80MHz。其測試配置框圖如圖1所示。

圖1 傳導騷擾抗擾度測試配置框圖

2 測試配置與方法

傳導騷擾抗擾度實驗對測試儀表、附件及測試方法提出了相應的要求。

2.1 測試信號源

測試信號源用來對受試設備提供一個良好穩定的騷擾信號，它由射頻信號發生器、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組成，如圖2所示。射頻信號發生器在試驗覆蓋頻率范圍內可以提供調幅幅度為80%的1kHz正弦波，用于正式實驗過程提供騷擾電壓，在校準過程中無需調制；射頻功率放大器要擁有足夠大的放大能力以保證到達注入端口的騷擾電壓滿足試驗等級要求；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注入網絡的失配。低通或高通濾波器（LPF/HPF）對通過功率放大器的信號進行過濾，用來避免受試設備進行干擾。

圖2 測試信號源組成部分

2.2 注入設備

GB/T 17626.6-2008是關于設備對來自9kHz～80MHz頻率范圍內射頻電磁騷擾的傳導騷擾抗擾度要求，設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，當信號線數目較少時也常用；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/去耦網絡（CDN），CDN的作用是使騷擾信號能夠耦合到受試設備（EUT）的電纜上，同時又避免對同一電源供電的非受試設備產生影響，其指標主要包括端口共模阻抗和耦合/去耦網絡耦合系數。共模阻抗是指受試設備端口上共模電壓與共模電流之比；耦合系數是指在耦合裝置的受試設備端口（EUT端口）所獲得的開路電壓與信號發生器輸出的開路電壓之比（標準中未對其指標進行詳細規定）。GB/T 17626.6-2008規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，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，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芯線上。

2.3 試驗等級

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

表2 試驗等級

3 測試失敗原因及解決方案

從傳導騷擾抗擾度試驗的注入方式可以看出，想要有效解決CS測試出現的敏感性問題，應主要從外部連接電纜的處理、接口濾波、內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，電纜是射頻信號傳輸主體，對電纜進行改進，將電纜內共地信號傳輸改為雙線平衡雙絞線傳輸，為電纜內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成雙絞線對，這樣有效的減少射頻騷擾進入EUT內部，提高EUT抗干擾能力。

（1）對電源線纜和低頻控制或數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。此時注意屏蔽電纜的接地問題，否則，效果可能適得其反。同時必須牢記，非同軸的屏蔽電纜屏蔽層不可以當作信號回線使用。

（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，可對金屬機箱底部或內部加裝有金屬參考接地板的非金屬機箱。應將非屏蔽電纜改為屏蔽電纜；若為屏蔽電纜，應提高其屏蔽效能；電纜屏蔽層需與金屬機箱或接地平板良好連接。對其他類型機箱，可將電纜內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端懸空并在輔助設備端接地。無論使用哪種傳輸電纜或傳輸方式，信號電纜進入機箱后應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，應提高其屏蔽性能；電纜屏蔽層在穿過金屬機箱時與機箱360度環接，穿過機箱后仍然用同軸電纜連接到內部PCB上。電纜進入機箱后可在機箱內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入EUT內部。

（1）電源線接口的濾波。對金屬機箱，在電纜進入機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。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行改造，擴展其抑制干擾頻率范圍，并提高對外部共模干擾抑制能力。

對非金屬機箱，若機箱內可加裝參考接地金屬板，則濾波器要求與金屬機箱相同，電源濾波器安裝在該接地板上，否則，濾波器應選擇無需接地的共模扼流圈并安裝在電源線進入機箱處。若電源線中包括保護接地，必要時該線也要濾波，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為金屬機箱，可在共模扼流圈的兩端安裝高頻濾波電容以構成π形濾波器，該濾波電容的大小應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。同軸線纜進入機箱后可在機箱內入口處加裝共模扼流圈（通過同軸電纜在磁環上并繞10～15圈獲得），若單個扼流圈對共模干擾衰減不夠，可加裝多個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，此時需要提高EUT內部電路抗擾性。

（1）EUT內部互連電纜的處理。進出PCB的較長連接線應在PCB接口處濾波，高頻信號傳輸應采用同軸電纜，敏感小信號傳輸應采用屏蔽電纜。對非屏蔽的數字/控制傳輸電纜應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，至少應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內部電路的處理。對模擬電路進行PCB布線時，在敏感信號線旁應有地線保護且盡量縮短線長度以減小敏感信號回路的環路面積。對敏感信號采用平衡方式傳輸，對一般小信號放大器應盡可能增大放大器的線性動態范圍，減少非線性失真，對PCB引出的模擬信號傳輸端口建議進行數字化或變壓器隔離，對直流放大器，建議采用斬形穩零放大器。

對數字電路的IC，所有未使用的輸入端口應與地或電源連接，不可懸空；對輸入信號，電平觸發比邊沿觸發抗干擾能力強得多；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的抗干擾能力；盡量使用大規模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內部電路的結構布局包括對總體布局的檢驗、電纜布線和分配、孔縫的位置檢驗和印制板布局方位的檢驗等。應使機箱上的縫隙或孔洞盡量遠離敏感電路，不要有任何金屬物體直接穿過金屬屏蔽機箱，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離。

接地是抑制噪聲和防止干擾的重要措施之一，設計中應周密設計地線系統，并結合使用濾波和屏蔽等措施來有效提高設備的抗干擾能力。

4 結束語

相信了解了傳導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、整改及產品設計提供明確的思路，同時也對傳導騷擾抗擾度試驗理解得更明白透徹。

[1] GB/T17626.6-2008．電磁兼容 試驗和測量技術 射頻場感應的傳導騷擾抗擾度．北京：中國標準出版社，2008

[2] 蔡仁剛．電磁兼容原理，設計和預測技術[M]．北京：北京航天航空大學出版社，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