阻抗穩定網絡校準方法研究

曾昕 李建征 邵振龍

阻抗穩定網絡校準方法研究

曾昕 李建征 邵振龍

（廣州廣電計量檢測股份有限公司）

為使阻抗穩定網絡有效溯源并形成切實可行的校準方法，保證儀表測量數據準確可靠，提出阻抗穩定網絡電壓分壓系數、共模阻抗和相角、去耦合衰減及縱向轉換損耗4個主要技術指標的校準方法。依據該測量方法，所得結果符合GB 9254—2008《信息技術設備的無線電騷擾限值和測量方法》中規定的典型值和范圍。

阻抗穩定網絡；分壓系數；共模阻抗；去耦合衰減；縱向轉換損耗

0　引言

阻抗穩定網絡（impedance stability network，ISN）廣泛應用于信息技術設備電信端口的共模騷擾測量過程，插在待測設備（EUT）與任何使EUT運行的輔助設備（AE）或負載之間的信號電纜中。其主要作用：1）將需要測試的電磁騷擾信號取出并耦合到測試用的EMI接收機；2）給EUT端口（電源或電信端）一個規定的阻抗，作為測試基準；3）對測試連接的輔助設備去耦合[1]。功能正常、運行穩定的ISN能將EUT電信端口的共模騷擾輸出到接收設備，故ISN技術指標的準確性尤為重要。

1　阻抗穩定網絡

為滿足共模騷擾測試要求，GB 9254—2008對電壓分壓系數、共模阻抗和相角、去耦合衰減及縱向轉換損耗4個參數給出典型值和取值范圍[2]。陳煒介紹了GB 9254—2008中有關電信端口傳導騷擾測試網絡ISN的要求，分析其作用和指標參數要求，闡述LCL參數和測試原理；并對使用不同ISN測試產品的電信端騷擾電壓所得到的曲線和數據進行比對，得出不同ISN的LCL值導致了測試結果的差異[3]。

根據校準原理及實驗驗證，本文給出ISN電壓分壓系數、共模阻抗和相角、去耦合衰減及縱向轉換損耗4個技術指標的校準方法。

2　校準對象及環境

1）被測儀表：ISN T8-Cat6型阻抗穩定網絡；

2）校準項目：電壓分壓系數、共模阻抗和相角、去耦合衰減及縱向轉換損耗；

3）測試儀表：E5071C (Agilent)，滿足被校頻率0.15 MHz~300 MHz測量范圍要求；動態范圍≥60 dB；傳輸跟蹤優于±0.2 dB（使用校準件校準后）；

4）環境：溫度（23±5）℃；相對濕度（25~80）%RH；電源220 V/AC 50 Hz；周圍無影響正常校準工作的電磁干擾、機械振動。

3　校準方法與實驗原理

3.1　電壓分壓系數

電壓分壓系數定義為

DF=20lg|CM/EP|dB

其中，CM為ISN的EUT端口共模阻抗兩端的共模電壓；EP為接收機在RF端口直接測得的結果。

校準步驟：按照網絡分析儀操作說明，將其設為對數傳輸模式；設定合適的測量頻率范圍，對其S12或S21進行歸一化校準；連接被校阻抗穩定網絡、適配器和網絡分析儀，分壓系數校準連接圖如圖1所示；記錄分壓系數D的校準結果。

3.2　共模阻抗和相角

共模阻抗規定了ISN從EUT端口向內看去的共模阻抗幅度和相角。

校準步驟：按照網絡分析儀操作說明，在阻抗參考平面上用開路、短路和50 Ω負載對其進行校準；在阻抗參考連接點和受試設備端口之間須用短連接線；將被校阻抗穩定網絡、適配器和網絡分析儀連接，阻抗校準連接圖如圖2所示；AE端口以共模方式用短路器、開路器分別加載時，阻抗穩定網絡應滿足共模阻抗計量特性要求；依次改變網絡分析儀頻率點，記錄阻抗和相角校準結果Rx和Ax。

圖1　分壓系數校準連接圖

圖2　阻抗校準連接圖

3.3　去耦合衰減

去耦合衰減為ISN對來自AE并出現在EUT端口的共模騷擾的去耦（用dB表示），又稱隔離度。

校準步驟：按照網絡分析儀操作說明，將其設為對數傳輸模式；設定合適的測量頻率范圍，對其S12或S21進行歸一化校準；將被校阻抗穩定網絡、適配器和網絡分析儀連接，去耦合衰減校準連接圖如圖3所示；根據儀器說明書或技術規范，選取測量頻率點；記錄去耦衰減Q的校準結果，測量頻率應覆蓋被校阻抗穩定網絡的上下限頻率。

3.4　縱向轉換損耗

縱向轉換損耗（LCL）為在一個單端口或雙端口網絡中，由互連線上縱向（不對稱模式）信號在網絡端子上產生無用橫向（對稱模式）信號程度的量度（其比值用dB表示），反映了對稱模式信號的抑制。

圖3　去耦合衰減校準連接圖

校準步驟：按照網絡分析儀操作說明，將其設為對數傳輸模式；設定合適的測量頻率范圍，對其S12或S21進行歸一化校準；縱向轉換損耗校準連接圖如圖4所示；網絡分析儀發射端接LCL測試電橋PB58 balun的TX端，接收端接RX；阻抗穩定網絡EUT端接0 dB LCL基準件進行歸一化校準，校準后EUT端接100 Ω，64 dB LCL基準件進行驗證；基準件驗證后，分別選擇4對RJ45 to PB58適配器接到阻抗穩定網絡的EUT端，RF口接50 Ω負載，AE端接終端100 Ω適配器TERM8進行校準測量；根據儀器說明書或技術規范，選取測量頻率點；記錄縱向轉換損耗L的校準結果，測量頻率應覆蓋被校阻抗穩定網絡的上下限頻率。

圖4　縱向轉換損耗校準連接圖

對網絡分析儀S12或S21進行歸一化校準時，為減小失配誤差，可以在網絡儀兩端分別加10 dB或6 dB衰減器；必要時可重復測量3次，取3次測量的平均值作為測量結果，其結果應符合計量特性中相應的技術指標。

4　結語

阻抗穩定網絡主要技術指標包括電壓分壓系數、共模阻抗和相角、去耦合衰減及縱向轉換損耗4個參數。本文提出4個技術指標的校準方法滿足共模騷擾測試要求，測量結果符合GB 9254—2008 《信息技術設備的無線電騷擾限值和測量方法》中規定的典型值和范圍，該方法最大相對誤差、穩定度均滿足工程應用要求，具有良好實用性和應用前景。

[1] 中國國家標準化管理委員會.GB 9254—2008 信息技術設備的無線電騷擾限值和測量方法[S].北京:中國標準出版社,2008.

[2] 中國國家標準化管理委員會. GB/T 6113.102—2008 無線電騷擾和抗擾度測量設備和測量方法規范[S].北京:中國標準出版社,2008.

[3] 陳煒.GB 9254—2008中電信端口測試用ISN的相關問題[J].安全與電磁兼容,2011(5):36-39.

Research on Calibration Method of Impedance Stability Network

Zeng Xin Li Jianzheng Shao Zhenlong

(Guangzhou GRG Metrology & Test Co., Ltd.)

In order to make the impedance stability network(ISN) effective traceability and form a feasible calibration method to ensure the accuracy and reliability of the instrument measurement data, in this paper, the calibration method of the main technical indexes for ISN including the voltage division coefficient, common-mode impedance and phase angle, decoupling attenuation, longitudinal conversion loss is put forward. The measurement results meet the typical values of Information technology equipment-Radio disturbance characteristics-Limits and methods of measurement(CISPR 22:2006).

Impedance Stability Network; Voltage Division Coefficient; Common-Mode Impedance; Decoupling Attenuation; Longitudinal Conversion Loss

曾昕，男，1968年生，大學本科，工程師，主要研究方向：計量技術。E-mail:zzxin@grgtest.com