一种高斯偶脉冲大电流高功率宽频带信号线注入耦合网络及构建方法技术

一种高斯偶脉冲大电流高功率宽频带信号线注入耦合网络，它是由耦合单元和去耦单元组成；其耦合单元由电感、电容、电阻组成，其中电感电容串联添加串联谐振点，增大耦合干扰信号的频带，然后与两个并联的电阻串联，分别添加到信号线的正负两端；去耦单元由电感、电容、变压器组成，电感电容组成低通滤波器，用以滤除高频的噪声信号，串联变压器在不增加插入损耗的条件下增加共模抑制阻抗，有效抑制信号线中的共模噪声。一种高斯偶脉冲大电流高功率宽频带信号线注入耦合网络的构建方法，它有七大步骤。本发明专利技术克服了传统电容耦合的局限于一定带宽，局限于小信号干扰电压耦合的设计，拓宽了耦合频带范围，提供了较大的共模抑制阻抗。

【技术实现步骤摘要】
一种高斯偶脉冲大电流高功率宽频带信号线注入耦合网络及构建方法
本专利技术涉及一种高斯偶脉冲大电流高功率宽频带信号线注入耦合网络及构建方法。该耦合网络单元在信号线缆的抗干扰度测量时，将大电流高功率宽频带的高斯偶脉冲干扰信号注入到受试引线上，并把来自与受试设备相连的其他引线和设备的电流影响隔离开来。它属于无线电骚扰和抗扰度测量的电磁兼容领域。
技术介绍
随着工业发展的需要，电子设备日益复杂，特别是模拟电路和数字电路混合的情况越来越多，电路的工作频率越来越高，这导致了电路之间的干扰日益严重，设备所处的电磁环境更加复杂，这就对设备的抗干扰能力提出了严峻的挑战，如何对设备抗干扰能力进行有效测试显得尤其重要。去耦/耦合网络CDN(CouplingDecouplingNetwork)单元是射频感应的传导抗扰度测试系统的重要组成部分，其作用是将骚扰信号耦合到连接受试设备(EUT)的电缆上，同时避免对由同一信号或信号源供电的非受试设备产生不利的影响。去耦/耦合网络由去耦单元和网络单元组成，CDN网络的主要指标有共模阻抗，耦合系数和去耦系数。其中共模阻抗是指在受试端口上共模电压与共模电流之比；耦合系数是指在耦合装置的受试设备端口(EUT)所获得的开路电压与信号发生器输出端的开路电压之比；去耦系数是指当受试设备没有与去耦/耦合网络连接时，在去耦网络电源输入端上的残余浪涌电压与所施加电压之比。耦合网络的耦合方式应根据被试电路的功能和运行情况来加以选择，不合适的耦合网络则可能导致EUT端口的波形产生严重的畸变，不能良好的反映骚扰信号对受试设备的影响；然而去耦网络的选择既要提供较高的共模抑制阻抗，也要考虑到插入损耗的影响，去耦网络的串联阻抗常常成为限制数据传输有效带宽的主要因素。去耦/耦合网络的研究已有很多，传导骚扰抗扰度试验测试系统中的耦合网络主要包括：用于屏蔽电缆的CDN-S型耦合、用于非屏蔽不平衡线的CDN-M型耦合网络、用于非屏蔽不平衡线的CDN-AF2耦合网络、用于非屏蔽平衡线的CDN-T2型耦合网络、用于非屏蔽平衡线的CDN-T4、T8型耦合网络。但是这些方法，由于结构原因大多数耦合网络在频率达到100KHz时使用时受到限制。然而日益严峻复杂的电磁环境下，我们愈发需要考虑大电流高功率宽频带的干扰信号注入线缆后设备的抗干扰能力，目前的耦合网络还没有相关的设计。超宽带(UltraWideband－简称UWB)通信技术是一种新的无线通信技术。该技术以纳秒量级极窄脉冲为传输载体，通过脉冲的时位调制或极性调制来传输信息，特别适用于室内等密集多径场所的高速无线接入和军事通信应用中。UWB极窄脉冲占据极宽的频带，典型UWB无线通信信号具有GHz以上的带宽。其极宽的频谱范围同时覆盖了许多常规无线通信系统，包括GPS、蜂窝移动通信系统、PCS、卫星射频通信以及各种无线互连系统，UWB信号将不可避免地对常规窄带通信系统产生干扰。通过研究表明，以高斯偶脉冲为主的多高斯偶脉冲作为测试信号，可以有效地模拟同时存在的多个信号、且每个信号包含多个频率所形成的电磁环境，它比常规的脉冲骚扰信号能够更加有效的代表复杂电磁环境下的干扰信号，对于我们开展传导敏感度试验具有重要的意义。本专利技术设计的大电流高功率宽频带高斯偶脉冲信号线注入耦合网络对于进一步提高复杂电磁环境下传导敏感度试验的可靠性意义非凡。我们将大电流高功率宽频带的高斯偶脉冲通过此注入网络注入到信号线线缆中，同时把来自与受试设备相连的其他引线和设备的电流影响隔离开来，可准确的反映在复杂电磁干扰环境下，信号线线缆上受到干扰情况，有助于优化抗干扰度测试。
技术实现思路
1、专利技术目的由于电子设备随工业发展日益复杂，数模混合电路越来越多，电路的工作频率越来越高，电磁环境中的噪声干扰更加复杂，逐渐延伸到大电流高功率宽频带范围内，对设备的抗干扰能力提出了严峻的挑战。而目前传统的耦合网络只是针对简单的脉冲干扰信号，覆盖信号频带窄，功率低，不能很好的应用到如此宽频带大电流高功率的干扰信号注入抗扰度试验中。本专利技术提供一种针对此种大电流高功率宽频带复杂干扰信号类型的信号线耦合网络的构建方法。这种耦合网络通过简单的R、L、C电路，有效的将模拟复杂噪声的超宽带大功率高斯偶脉冲信号注入到信号线缆上，观察加上干扰信号后信号线输出端的信号受干扰情况，进行设备信号线抗干扰度测试。2、技术方案(1)本专利技术是一种高斯偶脉冲大电流高功率宽频带信号线注入耦合网络，它由去耦网络和耦合网络这两部分组成。它与现已存在的耦合网络不同之处在于，该耦合网络可适用于大电流高功率宽频带的复杂干扰信号，在本设计中以大电流高功率宽频带的高斯偶脉冲干扰信号为例。信号线去耦耦合网络的结构设计本设计以大电流高功率宽频带的高斯偶脉冲信号做干扰信号为例。去耦耦合网络主要分为两部分进行设计：耦合网络，去耦网络。耦合和去耦网络的主要指标有共模阻抗、耦合网络系数，去耦网络系数。其中共模阻抗是指在受试设备端口上共模电压与共模电流之比；耦合系数是指在耦合装置的受试设备端口所获得的开路电压与信号发生器输出端上的开路电压之比；去耦系数是指干扰信号通过耦合网络耦合到信号线输入端的干扰电压与信号发生器输出端上的干扰电压之比。a.耦合网络结构设计耦合网络作用是将干扰信号注入到信号线中。我们注入的高斯偶脉冲信号具有大电流高功率宽频带的特性。一般信号耦合到EUT上的方式有电容耦合和变压器耦合，其中电容传输时，信号的相位要延迟些，用变压器传输时，信号的高频成分要损失一些。对于本例子，我们选择耦合电容来进行耦合。为了耦合宽频带的干扰信号，我们设计添加LC串联电路，这样添加了谐振点，优化了耦合网络的频率响应，扩大了宽带范围。耦合网络中还应加入串联电阻，串联电阻的参数设计可方便调节耦合到信号线网络上的电压，但是这个串联电阻不能过大，以免损耗太多能量，不能完整的将高斯偶脉冲信号耦合到信号线网络上。b.去耦网络结构设计去耦网络的作用是为浪涌波提供足够的去耦阻抗,避免浪涌窜入电网对由同一信号供电的非受试设备产生不利影响。此外,连接到同一信号的其他设备可能含有防雷器件,在不使用去耦网络的情况下,非受试设备上防雷器件会阻止EUT上浪涌的施加及影响浪涌试验结果。去耦网络用来防止浪涌窜入电网影响其他非受试设备,可以通过设计LC低通滤波器,根据选择合适的极点频率,设计电路元件参数,使其去耦性能满足标准要求，滤除高频噪声。一般来说，为了提高共模抑制阻抗，需要将LC低通滤波器的串联电感值设的较大。然而，对于频率较高的信号线来说，过大的串联阻抗抑制了信号的传输，使得到达负载端的信号能量大大削减。为了解决共模阻抗和有效传输带宽之间的矛盾，我们在去耦网络中添加了变压器，可以在保证较高频率时插入损耗不会过大的同时，提供较大的共模抑制阻抗。(1)信号线去耦耦合网络的参数设计a.耦合网络参数设计为了将大电流高功率宽频带的高斯偶脉冲干扰信号耦合到EUT端口，需要分别对耦合网络中LC串联电路参数、变压器参数、电阻参数进行设计。该耦合网络与其他CDN网络耦合单元不同之处在于添加了LC串联电路时，增加了谐振点，耦合网络的频率响应范围也相应的增大,如此可扩宽通带频率范围。在本设计中，我们选取L为0.5-1.5nH,C为0.5-1.5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高斯偶脉冲大电流高功率宽频带信号线注入耦合网络，其特征在于：它是由耦合单元和去耦单元组成；其耦合单元由电感、电容、电阻组成，其中电感电容串联添加串联谐振点，增大耦合干扰信号的频带，然后与两个并联的电阻串联，分别添加到信号线的正负两端；去耦单元由电感、电容、变压器组成，电感电容组成低通滤波器，用以滤除高频的噪声信号，串联变压器在不增加插入损耗的条件下增加共模抑制阻抗，有效抑制信号线中的共模噪声。

【技术特征摘要】
1.一种高斯偶脉冲大电流高功率宽频带的信号线注入耦合网络的构建方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：步骤一：建立大电流高功率宽频带高斯偶脉冲信号发生器电路，该高斯偶脉冲信号发生器电路由电阻、电感、电容电路连接组成微分电路，将输入到高斯偶脉冲信号发生器电路中的宽脉冲序列，经过此微分电路转换，得到需要的高斯偶脉冲信号，微分电路参数的选取将影响着脉冲信号的带宽；步骤二：设计耦合网络，耦合网络由电感、电容、电阻组成，其中电感、电容串联添加串联谐振点，增大耦合干扰信号的频带，然后与存在在两条不同信号线上的关系为并联的电阻串联，分别添加到信号线的正负两端；耦合网络设计的作用是将干扰信号耦合到信号线上；步骤三：设计去耦网络，去耦网络由电感、电容、串联...

【专利技术属性】
技术研发人员：阎照文，张伟，熊瑛，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11