一种高频电路辐射电磁干扰分析方法技术

本发明专利技术公开了一种高频电路辐射电磁干扰的分析方法。两个同型号的近场电场探头或近场磁场探头，分别接数字双踪示波器的两个输入端；将上述两个近场探头置于不同位置对高频电路进行测量；对上述示波器得到的时域信号进行盲信号分析，根据信号分析结果可区分出高频电路中的单个辐射源。分别将近场电场探头和近场磁场探头连接频谱分析仪输入端，测量上述单个辐射源的近场电场和近场磁场大小，比较近场电场和近场磁场的大小可得每个辐射源的电磁干扰是由共模辐射引起，还是由差模辐射引起。该方法省时、简便、实用，同时可以为高频电路辐射ＥＭＩ抑制提供指导。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是对高频电路辐射电磁干扰(EMI)特性分析方法，具体说是基于盲 信号分析方法对高频电路的EMI辐射源进行搜索定位，根据源定位结果对EMI辐射源进行 特性诊断，属于电磁兼容

技术介绍
目前电力电子产品的EMI问题越来越突出，这一方面是因为高频器件被广泛应用 与产品之中，另一方面是由于产品的复杂化、微型化程度越来越高，所以高频电路的辐射 EMI解决方法变得日趋重要。然而，可用于高频电路的辐射EMI解决方法种类繁多，辐射EMI 抑制方法也多种多样，可见省时省力的选择有效的辐射EMI解决方案势在必行。对高频电路辐射电磁干扰的分析通常采用远场测量或近场测量，其中，远场测量 方法即是采用开阔场(OATS)测量或者电波暗室(Anechoic chamber)对被测电路进行测量 的方法，但OATS或电波暗室造价昂贵且建造周期较长，同时测量费用较高。近场测量即是 采用近场电磁场测量系统对被测电路的EMI进行测量(如HITACHI生产的EMI TESTER系 列等)，但此类系统只能给出被测电路的辐射场强大小的结果，却不能对这些高频电路的特 性(即辐射源由电场引起的还是由磁场引起的)给出说明。同时此类系统的测量方式为扫 描式测量，即需要对高频电路的整个区域进行逐点扫描，因此测量过程较为耗时。此外上述 近场电磁场测量系统的价格也较为昂贵，推广应用比较困难。
技术实现思路
技术问题本专利技术所要解决的技术问题，在于克服现有技术存在的缺陷，提出一种 高频电路辐射电磁干扰分析方法。该方法首先通过盲信号分析方法对被测高频电路中的辐 射源进行区分，然后直接利用近场探头对辐射源进行频域测量，即可得出待测高频电路的 辐射EMI是由共模辐射引起，还是由差模辐射引起，而不需要对整个被测电路进行扫描。技术方案基于盲信号分析的高频电路辐射电磁干扰分析方法原理，当多个信号源之间相互独立时，利用盲信号处理技术可以对这些信号源产生的混合信号进行重构，最 后可获得单个信号源产生的信号。对于高频电路的辐射电磁干扰来说，电路中往往有多个辐射源，因此通常将这些 辐射源等效为电偶极子和磁偶极子进行分析，即电偶极子共模辐射源和磁偶极子差模辐射 源。如图1(a)所示为任意两个电偶极子在空间某位置处沿径向传播方向的电场强度示意 图。图1(b)为任意两个磁偶极子在空间某位置处沿径向传播方向的磁场强度示意图。由 图可知，电偶极子在空间某位置处产生的复合场强大小为[Er =ErlCosa1 +Er2Cosa2磁偶极子在空间某位置处产生的复合场强大小为Er=O<( 2 )Hr =HrlCosP1 +Hr2CosP2由此可见，一方面，空间中任意位置处的电场强度可看作是由若干个独立电偶极子产生电场的线性叠加，而磁场强度可看作是由若干个独立磁偶极子产生磁场的线性叠 力口。也即是说，在高频电路中的多个辐射源之间相互独立。进而可知，利用盲信号分析技术 可以对高频电路的辐射电磁干扰问题进行分析，通过对高频电路混合辐射电磁场的测量， 可以得到电路中多个辐射干扰源情况。另一方面，在空间任意位置处电偶极子(即共模辐射源)产生的辐射场以电场为 主，磁偶极子(即差模辐射源)产生的辐射场以磁场为主。因此，对于电偶极子共模辐射 源，利用电场探头可实现有效测量，而磁场探头的测量结果较小，或基本无输出。对于磁偶 极子差模辐射源，利用磁场探头可实现有效测量，而电场探头的测量结果较小，或者基本无 输出。共模辐射场大小为Efl jldlk sinQ e-jkrθ 4πωε0Γ(3)差模辐射场大小为TdSk^sin0 e,kr φ 4πωε0Γ(4)由于电磁场的测量需要利用测定电磁场感应电压来实现，所以利用电场探头和磁 场探头进行辐射场测量，可由如下公式实现。电场探头测得的共模辐射场大小为Etffi (μν/ηι) = UdBUv)+AFdB(1/m)(5)利用磁场探头测得的差模辐射场大小为Htffi UA/m) = UdBUv)+AFdB(1/m.fi) (6)其中，Utffiiuv)可以由频谱分析仪测量得到，而AFm·和AFdm/w)由探头厂商提供， 由公式(5)和(6)，利用近场电磁场探头可测得电磁辐射干扰源的电磁场强度大小。如果电 场强度的测量结果大于磁场强度，则说明辐射干扰源的辐射特性以共模辐射为主，反之，以 差模辐射为主。基于上述基于盲信号分析的辐射电磁干扰分析方法原理，本专利技术的所需仪器为 数字双踪示波器和两套近场电磁场探头(包括近场电场探头和近场磁场探头)，实施步骤 是第一步将第一近场探头和第二近场探头与双踪示波器的第一通道和第二通道分 别相连，其中第一近场探头和第二近场探头型号相同，且两个同为近场电场探头或者同为 近场磁场探头；第二步将第一近场探头和第二近场探头分别放置在高频电路附近进行η次测量，并从双踪示波器中获得高频电路辐射EMI时域信号；其中，测量次数η与待测高频电路 中辐射电磁干扰源个数有关，对于高频电路，η = 4或η = 5，并且每次测量时上述两探头与 电路平面之间的距离相等，此外，任意两次测量时两探头所处的位置不能完全相同，同时需 要将相关度较差的处理结果舍去；第三步将第二步获得的高频电路辐射EMI时域信号利用盲信号分析方法进行处 理将上述待测高频电路中辐射EMI时域信号分离为单独的共模辐射信号和差模辐射信号， 从而对形成辐射EMI复合场的每个独立电磁辐射源进行重构，进一步得到各个独立电磁辐 射干扰源情况。 所述进一步得到各个独立电磁辐射干扰源情况，从而得到各辐射源是由共模辐射 引起，还是由差模辐射引起，采用的仪器为频谱分析仪和近场电磁场探头，具体步骤是第一步将近场电场探头的输出端与频谱分析仪的输入端相连，对所述的电磁辐 射干扰源，利用近场电场探头进行测量，从而可从频谱分析仪上获得近场电场探头测量结 果；第二步将近场磁场探头与频谱分析仪相连，对所述的电磁辐射干扰源，利用近场 磁场探头进行测量，从而可从频谱分析仪上获得近场磁场探头测量结果；第三步对于各个电磁辐射干扰源，把第一步和第二步测量结果进行比较，如果某 辐射干扰源由第一步获得的近场电场探头测量结果大于第二步获得的近场磁场探头测量 结果，则说明该辐射干扰源的辐射特征以共模辐射为主；如果某辐射干扰源由第一步获得 的近场磁场探头测量结果大于第二步获得的近场电场探头测量结果，则说明该辐射干扰源 的辐射特征以差模辐射为主，如果某辐射干扰源由第一步获得的近场磁场探头测量结果和 第二步获得的近场电场探头测量结果相差不大，且都比较突出，则说明该辐射源既是共模 源又是差模源，如果某辐射干扰源由第一步获得的近场磁场探头测量结果和第二步获得的 近场电场探头测量结果都明显较小，则说明该位置不属于辐射源。有益效果本专利技术通过近场电磁场探头测量和盲信号分析技术可以得出(1)从 引起高频电路电磁辐射干扰的多个辐射源中，区分出每个辐射源；(2)高频电路中的每个 辐射源辐射特征以共模为主，还是以差模为主。该方法省时、简便、实用，不需要对整个高频 电路进行逐点扫描，而只需在电路上若干个位置处的辐射干扰源进行测量，即可得出高频 电路辐射EMI特性，同时可以为高频电路辐射EMI抑制提供指导。附图说明图1电偶极子在空间某位置处沿径向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高频电路辐射电磁干扰的分析方法，其特征在于对辐射ＥＭＩ复合场中的单个辐射源进行重构，采用的仪器为数字双踪示波器和两套近场电磁场探头，具体步骤如下：第一步：将第一近场探头（１）和第二近场探头（２）与双踪示波器的第一通道和第二通道分别相连，其中第一近场探头（１）和第二近场探头（２）型号相同，且两个同为近场电场探头或者同为近场磁场探头；第二步：将第一近场探头（１）和第二近场探头（２）分别放置在高频电路附近进行ｎ次测量，并从双踪示波器中获得高频电路辐射ＥＭＩ时域信号；其中，测量次数ｎ与待测高频电路中辐射电磁干扰源个数有关，对于高频电路，ｎ＝４或ｎ＝５，并且每次测量时上述两探头与电路平面之间的距离相等，此外，任意两次测量时两探头所处的位置不能完全相同，同时需要将相关度较差的处理结果舍去；第三步：将第二步获得的高频电路辐射ＥＭＩ时域信号利用盲信号分析方法进行处理将上述待测高频电路中辐射ＥＭＩ时域信号分离为单独的共模辐射信号和差模辐射信号，从而对形成辐射ＥＭＩ复合场的每个独立电磁辐射源进行重构，进一步得到各个独立电磁辐射干扰源情况。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：褚家美，赵阳，罗永超，颜伟，李世锦，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]