[发明专利]阻容式分压器的方波响应装置、方波响应优化方法及系统

权利要求书

1.一种阻容式分压器的方波响应装置，其特征在于，所述装置包括：

直流源表，与方波发生器相连接，用于输出直流电压至阻容式分压器；

信号发生器，与方波发生器相连接，用于输出预设的控制信号至方波发生器，以触发方波发生器产生方波信号；

方波发生器，与阻容式分压器相连接，用于根据所述直流电压和预设的控制信号产生方波信号；

阻容式分压器，通过屏蔽电缆与示波器相连接，用于对所述方波信号进行分压，并通过屏蔽电缆传输至示波器；

示波器，用于显示经过分压的方波信号对应的方波响应波形。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阻容分压器的低压臂所在的PCB板外设置有一屏蔽外壳，低压臂所在的PCB板通过螺丝与高压臂相连接，在调节低压臂参数时能够直接将低压臂所在的PCB板从连接螺丝(3)上旋下。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：分别设置在阻容分压器的高压臂和低压臂上的均压环，所述均压环用于减小杂散电容影响。

4.一种基于如权利要求1-3中任一项所述的阻容式分压器的方波响应装置的方波响应优化方法，其特征在于，所述方法包括：

方波发生器根据直流源表输出的直流电压和信号发生器发送的控制信号触发产生方波信号输入至阻容分压器，并利用示波器显示经过分压的方波信号对应的方波响应波形；

当示波器显示所述方波响应波形时的过冲或稳定时间不满足预设的方波响应要求时，基于阻容式分压器的分压比适配原则调节所述阻容式分压器低压臂的电阻和电容，使阻容式分压器的高低压臂电阻的分压比与高低压臂电容分压比相等；

基于阻抗匹配原则调节低压臂输出端口电阻，使低压臂输出端口电阻与屏蔽电缆的波阻抗大小相等，实现方波响应优化。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述分压比适配原则，包括：

其中，R₁和R₂分别为高压臂电阻和低压臂电阻，C₁和C₂分别为高压臂电容和低压臂电容，R_m为阻容分压器和方波发生器之间的阻尼电阻，C_p为高压臂对地的杂散电容；K为阻容式分压器的分压比。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过阻抗分析仪利用开短路法测量屏蔽电缆的波阻抗，包括：

其中，R_k为屏蔽电缆的波阻抗；L为屏蔽电缆终端短路时的测量电感，C为屏蔽电缆终端开路时的测量电容。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在基于阻抗匹配原则调节低压臂输出端口电阻，使低压臂输出端口电阻与屏蔽电缆的波阻抗大小相等后，

若示波器显示所述方波响应波形时的过冲或稳定时间仍不满足预设的方波响应要求，则通过增加或减少低压臂电阻的数量，调节方波响应过冲；通过增加或减少低压臂贴片电容数量，调节方波响应稳定时间；采用电容值小于预设电容值的贴片电容进行电容值微调，直至方波响应稳定时间达到最小，实现此时方波响应稳定时间参数达到最优；以及

按照预设的夹角增长步长改变阻容分压器和方波发生器之间的高压引线与地面间的夹角并重复进行方波响应波形的输出，直至确定使方波响应波形参数质量最优的高压引线夹角值，并根据最优的高压引线夹角值调整高压引线夹角，实现方波响应优化。