[发明专利]基于电磁兼容分析与应用的射频电流探头特性校准方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于电磁兼容分析与应用的射频电流探头特性校准方法，属于电磁兼容 分析与应用领域及电磁干扰噪声测量领域。

背景技术

EMI电磁干扰噪声问题伴随着各种电子设备的大量使用而越来越严重。为了抑制电磁干 扰噪声，首先需要对于电磁干扰噪声进行测量，射频电流探头即是用于测量电路中电磁干扰 噪声的工具。电流探头主要包含一个磁芯，它可以探测到出现的磁通大小，并将这个场的测 量值传输到接收端。电流探头可以作为电压探头的替代装置，并且电流探头可以夹在导体周 围方便地进行测量，不需要切断导线或者移开一段导线来接入探头。

用电流探头测量电磁干扰噪声具有如下优点：1)测量小到微安量级的电流；2)测量线 缆中的共模电流来预测常规兼容性辐射发射；3)测量导线对之间的平衡以确保优化信号的完 整性。

电流探头通过两种机理之一产生输出电压：一种是感应耦合产生电压，另一种是利用霍 尔效应传感器。对于耦合型探头，考虑一个变压器，其主绕组包含穿过电流探头的传输线， 而其二次绕组是一个装置内部的检测线圈，典型设计是用铁氧体磁芯绕待测试的导线，检测 线圈则绕在铁氧体磁芯上；霍尔效应传感器能产生于被测电路磁场相对应的输出电压。两种 类型的电流探头都与被测设备绝缘，从而防止破坏性的高电压和电流。在电流探头测量中， 一个比较重要的系数就是电流探头的转移阻抗，该系数定义为电流探头的输出电压除以传输 线中的感应电流，输出电压的单位用伏特/安培或欧姆表示(V＝IZ)。

目前，在电流探头转移阻抗的校准方面，主要是依赖于电流探头制造厂商在出售时所给 出的转移阻抗系数，而该系数没有考虑到在不同的测量环境中会使得其转移阻抗发生变化， 以及在不同的频率范围中，其转移阻抗不是一个恒定值等因素。

发明内容

本发明针对电流探头在不同的测量环境或不同频率范围中其转移阻抗会发生变化的问 题，而提出一种基于电磁兼容分析与应用的射频电流探头转移阻抗校准方法。

本发明的基于电磁兼容分析与应用的射频电流探头特性校准方法，包括如下步骤：

(一)在时域中对电流探头的转移阻抗进行测试

将信号发生器的输出端通过电流探头后连接双踪示波器的CH1通道，电流探头的输出端 连接双踪示波器的CH2通道；

利用信号发生器在所需测量的频段内输出相应的频率信号，则测得双踪示波器的CH1通 道信号即I₁(ω)，双踪示波器的CH2通道信号即V₂(ω)；

将I₁(ω)、V₂(ω)代入下式：

V2(ω)=R2R2+jωL2·jωMI1(ω)]]>

则求得在时域中电流探头的转移阻抗；

(二)在频域中采用散射参数法对电流探头的转移阻抗进行测试

根据所需测量的频段，对矢量网络分析仪进行设置，将矢量网络分析仪的输出端通过电 流探头后连接50欧的负载阻抗再接地，电流探头的输出端连接矢量网络分析仪的输入端，将 矢量网络分析仪的输出端视为1端口，将矢量网络分析仪的输入端视为2端口，将50欧负载 阻抗的接地端视为3端口；

测量时，令1端口始终为信号输入端，分别测量1端口与2端口间的散射参数及1端口 与3端口间的散射参数，在任意测量条件下，无连接的端口用50欧的阻抗进行匹配；

则3端口与2端口的电压比表示为：