[发明专利]一种电磁干扰噪声分离器性能测试装置及测试方法

权利要求书

1.一种电磁干扰噪声分离器性能测试装置，其特征在于：由被测传导噪声分离器(1)、同相功率分配器(2)、反相功率分配器(3)、50Ω匹配负载(4)以及双端口网络分析仪(5)构成；

所述被测传导噪声分离器(1)、同相功率分配器(2)、反相功率分配器(3)、50Ω匹配负载(4)以及双端口网络分析仪(5)之间通过50Ω同轴线相连；

所述被测传导噪声分离器(1)上设有输入端口Ⅰ(11)和输入端口Ⅱ(12)，用于输入电源线噪声信号，还设有输出端口Ⅰ(13)和输出端口Ⅱ(14)，分别用于输出差模噪声分量和输出共模噪声分量；

所述反相功率分配器(2)和同相功率分配器(3)用于模拟差模信号及共模信号；其中，所述同相功率分配器(2)用于产生幅度相等的同相位信号，其上设有输出端口Ⅲ(21)、输出端口Ⅳ(22)和输入端口Ⅲ(23)；所述反相功率分配器(3)用于产生幅度相等，相位差为180°的反相位信号，其上设有输出端口Ⅴ(31)、输出端口Ⅵ(32)和输入端口Ⅳ(33)；

所述被测传导噪声分离器(1)和同相功率分配器(2)分别通过50Ω同轴线与双端口网络分析仪(5)相连，被测传导噪声分离器(1)通过50Ω同轴线与同相功率分配器(2)相连，50Ω匹配负载(4)通过50Ω同轴线与被测传导噪声分离器(1)相连；所述输入端口Ⅰ(11)与输出端口Ⅲ(21)相连，输入端口Ⅱ(12)与输出端口Ⅳ(22)相连，输出端口Ⅰ(13)与50Ω匹配负载(4)相连，输入端口Ⅲ(23)和输出端口Ⅱ(14)分别与双端口网络分析仪(5)相连；或者，输出端口Ⅱ(14)与50Ω匹配负载(4)相连，输入端口Ⅲ(23)和输出端口Ⅰ(13)分别与双端口网络分析仪(5)相连；

所述被测传导噪声分离器(1)和反相功率分配器(3)分别通过50Ω同轴线与双端口网络分析仪(5)相连，被测传导噪声分离器(1)通过50Ω同轴线与反相功率分配器(3)相连，50Ω匹配负载(4)通过50Ω同轴线与被测传导噪声分离器(1)相连；所述输入端口Ⅰ(11)与输出端口Ⅴ(31)相连，输入端口Ⅱ(12)与输出端口Ⅵ(32)相连，输出端口Ⅱ(14)与50Ω匹配负载(4)相连，输入端口Ⅳ(33)和输出端口Ⅰ(13)分别与双端口网络分析仪(5)相连；或者，输出端口Ⅰ(13)与50Ω匹配负载(4)相连，输入端口Ⅳ(33)和输出端口Ⅱ(14)分别与双端口网络分析仪(5)相连。

2.根据权利要求1所述的一种电磁干扰噪声分离器性能测试装置，其特征在于：所述同相功率分配器(2)和反相功率分配器(3)的S参数需通过校准获得，理想状态下，其值均为3dB。

3.根据权利要求1所述的一种电磁干扰噪声分离器性能测试装置，其特征在于：所述输出端口Ⅲ(21)和输出端口Ⅳ(22)的相位差为0°；所述输出端口Ⅴ(31)和输出端口Ⅵ(32)的相位差为180°。

4.一种电磁干扰噪声分离器性能测试方法，包括以下步骤：

A、在传导噪声分离器(1)工作频段范围内，将共模插入损耗、共模-差模隔离度、差模插入损耗、差模-共模隔离度四个参数进行定义：共差模分离器的差模插入损耗为IL_DM，共模-差模隔离度为TR_CM-DM，共差模分离器的差模插入损耗为IL_CM，差模-共模隔离度为TR_DM-CM；

B、对几个端口功率值定义如下：

将在被测传导噪声分离器(1)设有输入端口Ⅰ(11)注入的差模功率值定义为P_DM1-1，共模功率值定义为P_CM1-1；将在被测传导噪声分离器(1)输入端口Ⅱ(12)注入的差模功率值定义为P_DM1-2，共模功率值定义为P_CM1-2；将在被测传导噪声分离器(1)设有输出端口Ⅰ(13)测得的差模功率值定义为P_DM1-3，共模功率值定义为P_CM1-3；将在被测传导噪声分离器(1)设有输出端口Ⅱ(14)测得的差模功率值定义为P_DM1-4，共模功率值定义为P_CM1-4；

C、相位定义依照功率定义方式，定义为φ_DMn-m，φ_CMn-m；其中n-m为端口号；

D、传导噪声分离器(1)将输入端口Ⅰ(11)、输入端口Ⅱ(12)输入信号的差模分量单独分离到输出端口Ⅰ(13)，共模分量单独分离到输出端口Ⅱ(14)，有如下结果：P_DM1-3(dB)＝P_DM1-1(dB)-IL_DM(dB)，P_CM1-4(dB)＝P_CM1-1(dB)-IL_CM(dB)；即：IL_DM(dB)＝P_DM1-1(dB)-P_DM1-3(dB),IL_CM(dB)＝P_CM1-1(dB)-P_DM1-4(dB)；

E、若在输入端口Ⅰ(11)，输入端口Ⅱ(12)端口注入理想的共模信号，则有P_CM1-1＝P_CM1-2，φ_DM1-1＝φ_DM1-2，P_DM1-1＝P_DM1-2＝0；同理，若在输入端口Ⅰ(11)，输入端口Ⅱ(12)端口注入理想的差模信号，则有P_DM1-1＝P_DM1-2，φ_DM1-1-φ_DM1-2＝180°，P_CM1-1＝P_CM1-2＝0；

F、对传导噪声分离器共模插入损耗进行测试：网络分析仪(5)在设定的测试频段范围内从输出端口产生测试信号，经同相功率分配器(2)分解为两个幅度相等，相位差为0°的标准共模信号，经同相功率分配器(2)输出端口Ⅲ(21)、输出端口Ⅳ(22)注入到传导噪声分离器的输入端口Ⅰ(11)、输入端口Ⅱ(12)中，在噪声分离器的另一端，测量输出端口Ⅱ(14)的共模输出信号；

由噪声分离器特性，其计算公式为：IL_CM(dB)＝S_{cc21_measured}(dB)-S_{13_splitter}(dB)；其中，S_{cc21_measured}为双端口网络分析仪的S₂₁值；S_{13_splitter}为同相功率分配器输入端口与输出端口的S参数，理想状态下S_{13_splitter}＝S_{23_splitter}＝3dB；

G、对传导噪声分离器共模-差模隔离度进行测试，信号注入方式与步骤F一致，但在噪声分离器的另一端，需要测量输出端口Ⅰ(13)的差模输出信号；

由于注入噪声源为理想共模信号，无差模分量，故其差模端口测到信号强度的理论值为0，定义其共模-差模隔离度为S_{cd21_real}，理想状态下S_{cd21_real}＝∞,但实际上，由于阻抗匹配精度及元件寄生参数等不可控因素的影响，结果无法达到理论值，实际应用可认为S_{cd21_real}≥30db为接受条件；

H、对传导噪声分离器差模插入损耗进行测试，网络分析仪(5)在设定的测试频段范围内从输出端口产生测试信号，经反相功率分配器(3)分解为两个幅度相等，相位差为180°的标准差模信号，经反相功率分配器(3)输出端口Ⅴ(31)、输出端口Ⅵ(32)注入到传导噪声分离器输入端口Ⅰ(11)，输入端口Ⅱ(12)中，在噪声分离器的另一端，测量输出端口Ⅰ(13)的差模输出信号。