一种ＥＭＩ滤波器共模／差模滤波特性及其耦合度特性测试方法技术

本发明专利技术公开了一种ＥＭＩ滤波器共模／差模滤波特性及其耦合度特性测试方法，测量步骤是：Ａ、使用矢量网络分析仪测量选定测量频率范围内ＥＭＩ滤波器的Ｓ参数和同时记录幅频特性和相频特性；Ｂ、将测量结果以复数形式代入计算公式，计算ＥＭＩ滤波器的特性参数，即共模滤波特性、差模滤波特性、共模耦合度和差模耦合度的幅频特性和相频特性。本发明专利技术方法可以直接测量ＥＭＩ滤波器的滤波特性和耦合度，即可以测量共模滤波特性、差模滤波特性、共模耦合度和差模耦合度的幅频特性和相频特性，同时简化了测量步骤，缩短了测量时间，节省了数据存储的空间，提高了数据处理的速度，效率提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种EMI滤波器共模/差模滤波特性及其耦合度特性测试方法，属于传导电磁兼容噪声滤波器特性分析与测量的

技术介绍
EMI滤波器是抑制电磁干扰的有效措施，由于电磁干扰噪声分为共模噪声和差模噪声两种，因此EMI滤波器也分为共模滤波器和差模滤波器，共模滤波器和差模滤波器在电路连接方式上有着明显不同，共模滤波器并接在火线-地线和中线-地线之间，差模滤波器并接在火线-中线之间，而通常所说的EMI滤波器是同时包含共模滤波器和差模滤波器的整体结构。传统的EMI滤波器特性测量存在以下三点不足第一，传统的EMI滤波器特性测量是利用频谱仪的插入损耗测量功能，只能分别针对单独设计好的共模滤波器或差模滤波器进行滤波特性测量，一旦将共模滤波器和差模滤波器合成为一个整体结构后，则无法进行模态噪声的滤波效果测量，即传统的滤波器特性测量法只对滤波器的设计者具有可操作性，而对于用户来说很难通过测试得到EMI滤波器的滤波特性。第二，传统方法不能测量共(差)模滤波器输出受到差(共)模输入的影响情况，即无法衡量共模与差模滤波器之间的相互关系。第三，使用频谱仪法只能得到滤波器参数的幅频特性，而无法得到相频特性，而在实际情况下，滤波器特性参数的相频特性对滤波效果影响很大。传统的EMI滤波器特性测量的上述缺点将给用户选择合适的滤波器带来很大困难，因此，准确进行整体EMI滤波器特性测量，并找到衡量共模与差模滤波器之间相互关系的分析与测试方法，同时获取滤波器特性参数的相位信息对于电磁干扰的有效抑制有着重要意义。
技术实现思路
本专利技术提出一种针对EMI滤波器共模/差模滤波特性及其耦合度特性的测试方法，通过耦合度特性衡量共(差)模滤波器输出受到差(共)模输入的影响情况，并实现了整体EMI滤波器的特性测量和相位提取。 共模和差模信号在单相EMI滤波器输入输出端的定义如图1所示，其中 和 分别为滤波器输入端火线、输入端中线、输出端火线、输出端中线和地线电位， 和 分别为滤波器输入端共模、输入端差模、输出端共模和输出端差模电压。共模、差模电压和滤波器端口电压的关系可以表示为 为定量分析EMI滤波器对共模噪声和差模噪声的抑制效果，定义滤波器的共模滤波特性 和差模滤波特性 其定义式为 对于EMI滤波器来说，除了要考虑共模滤波特性和差模滤波特性，同时还需考虑EMI滤波器共(差)模输出与差(共)模输入之间的关系，即把EMI滤波器看成是共模滤波器和差模滤波器的合成，考察共(差)模滤波器输出受到差(共)模输入的影响情况，为此定义滤波器的共模耦合度 和差模耦合度 如下 本专利技术为得到滤波器参数的相位信息，采用一种基于S参数测量的方法实现对EMI滤波器上述四个特性进行分析与测量，其原理是对EMI滤波器进行S参数分析，EMI滤波器可以看成一个四端口网络，如图2所示，设1号至4号端口分别为EMI滤波器火线输入对地端口、中线输入对地端口、火线输出对地端口和中线输出对地端口，1号至4号端口电压分别为 和 分别代表火线输入对地电压 中线输入对地电压 火线输出对地电压 和中线输出对地电压 EMI滤波器的信号流图如图3所示，其中 和 分别为1号端口至4号端口的入射波和反射波，3号端口和4号端口没有输入，故有 是1号端口的反射系数， 是1号端口到2号端口的传输系数， 是1号端口到3号端口的传输系数， 是1号端口到4号端口的传输系数， 是2号端口的反射系数， 是2号端口到1号端口的传输系数， 是2号端口到3号端口的传输系数， 是2号端口到4号端口的传输系数。其中，而(即 是j号端口到i号端口的传输系数； 是i号端口的反射系数； 和 统称为S参数或散射参数)。由图3可知，且 第N号端口电压与入射波和反射波的关系为 EMI滤波器的四个特性参数可以分别通过S参数表示，其分析过程如下 (1)测量共模滤波特性时，由于滤波器输入噪声为共模噪声 即而根据式(2)，输出共模噪声根据式(3)及图3，可得 (8) (2)测量差模滤波特性时，由于滤波器输入噪声为差模噪声 即而根据式(1)，输出差模噪声根据式(4)及图3，可得 (9) (3)测量共模耦合度时，由于滤波器输入噪声为共模噪声 即而根据式(1)，而输出差模噪声根据式(5)及图3，可得 (10) (4)测量差模耦合度时，由于滤波器输入噪声为差模噪声 即而根据式(2)，输出共模噪声根据式(6)及图3，可得 (11) 由式(8)至(11)可见，可以通过测量滤波器的S参数，然后计算得到EMI滤波器的上述四个特性参数。需要说明的是，上述电压值，阻抗值、入射波、反射波、S参数、共模滤波特性、差模滤波特性、共模耦合度和差模耦合度等在写法上加了一个上标“·”，表示这些量均为矢量，矢量需要以复数形式记录，即同时需要以幅值信息和相位信息表示一个矢量，如S参数 可以复数形式表示为AS11是 的幅值，θS11是 的相位。本专利中通过适量网络分析仪测量滤波器的S参数，同时记录S参数的幅频特性和相频特性，然后将S参数以复数形式代入式(8)至(11)，得到EMI滤波器的共模滤波特性、差模滤波特性、共模耦合度和差模耦合度。 本专利技术中基于S参数测量的EMI滤波器特性测量新方法的测量步骤如下 (1)使用矢量网络分析仪测量选定测量频率范围内EMI滤波器的6组S参数，即 和 同时记录幅频特性和相频特性。 (2)将测量结果以复数形式代入式(8)至式(11)，计算EMI滤波器的特性参数，即共模滤波特性、差模滤波特性、共模耦合度和差模耦合度的幅频特性和相频特性。 本专利技术的优点在于，第一，可以直接测量EMI滤波器的滤波特性和耦合度，通过共模\差模滤波特性衡量EMI滤波器对共模噪声和差模噪声的抑制效果，通过耦合度特性衡量共(差)模滤波器输出受到差(共)模输入的影响情况，并能过提取测量结果的相位信息，即本专利技术可以测量共模滤波特性、差模滤波特性、共模耦合度和差模耦合度的幅频特性和相频特性；第二，相对于对比文献1(专利“基于散射参数的EMI滤波器性能测试方法”，申请号200910034869.7，)，对比文献1中分别建立了EMI滤波器电路模型和模态模型，以及电路模型与模态模型之间的变换关系，其中，模态模型中表示共模输入端口到共模输出端口的S参数 即为滤波器的共模滤波特性，表示差模输入端口到差模输出端口的S参数 即为滤波器的差模滤波特性，表示共模输入端口到差模输出端口的S参数 即为滤波器的共模耦合度，表示差模输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＥＭＩ滤波器共模／差模滤波特性及其耦合度特性测试方法，其测量步骤如下：Ａ、使用矢量网络分析仪测量选定测量频率范围内ＥＭＩ滤波器的Ｓ参数＊↓［３１］、＊↓［４１］、＊↓［３２］、＊↓［４２］、＊↓［１１］和＊↓［２２］，同时记录幅频特性和相频特性；Ｂ、用下式计算ＥＭＩ滤波器的共模滤波特性、差模滤波特性、共模耦合度和差模耦合度的幅频特性和相频特性：ＥＭＩ滤波器的共模滤波特性的幅频特性和相频特性＊↓［ＣＭ］＝＊↓［ＯＣＭ］／＊↓［ＩＣＭ］＝１／２（＊↓［３］＋＊↓［４］）／＊↓［ＩＣＭ］＝１／２＊（＊↓［３］＋＊↓［４］）／＊↓［ＩＣＭ］＝１／２（＊↓［１］（＊↓［３１］＋＊↓［４１］）／（＊↓［１］＋＊↓［１］）＋＊↓［２］（＊↓［３２］＋＊↓［４２］）／（＊↓［２］＋＊↓［２］））＝１／２（（＊↓［３１］＋＊↓［４１］）／（１＋＊↓［１１］）＋（＊↓［３２］＋＊↓［４２］）／（１＋＊↓［２２］））ＥＭＩ滤波器的差模滤波特性的幅频特性和相频特性＊↓［ＤＭ］＝＊↓［ＯＤＭ］／＊↓［ＩＤＭ］＝（＊↓［３］－＊↓［４］）／＊↓［ＩＤＭ］＝＊（＊↓［３］－＊↓［４］）／＊↓［ＩＤＭ］＝１／２（＊↓［１］（＊↓［３１］－＊↓［４１］）／（＊↓［１］＋＊↓［１］）－＊↓［２］（＊↓［３２］－＊↓［４２］）／（＊↓［２］＋＊↓［２］））＝１／２（（＊↓［３１］－＊↓［４１］）／（１＋＊↓［１１］）－（＊↓［３２］－＊↓［４２］）／（１＋＊↓［２２］））ＥＭＩ滤波器的共模耦合度的幅频特性和相频特性＊↓［ＣＭ］＝＊↓［ＯＤＭ］／＊↓［ＩＣＭ］＝（＊↓［３］－＊↓［４］）／＊↓［ＩＣＭ］＝＊（＊↓［３］－＊↓［４］）／＊↓［ＩＣＭ］＝＊↓［１］（＊↓［３１］－＊↓［４１］）／（＊↓［１］＋＊↓［１］）＋＊↓［２］（＊↓［３２］－＊↓［４２］）／（＊↓［２］＋＊↓［２］）＝（＊↓［３１］－＊↓［４１］）／（１＋＊↓［１１］）＋（＊↓［３２］－＊↓［４２］）／（１＋＊↓［２２］）；ＥＭＩ滤波器的差模耦合度的幅频特性和相频特性＊↓［ＤＭ］＝＊↓［ＯＣＭ］／＊↓［ＩＤＭ］＝１／２（＊↓［３］＋＊↓［４］）／＊↓［ＩＤＭ］＝１／２＊（＊↓［３］＋＊↓［４］）／＊↓［ＩＤＭ］＝１／４（＊↓［１］（＊↓［３１］＋＊↓［４１］）／（＊↓［１］＋＊↓［１］）－＊↓［２］（＊↓［３２］＋＊↓［４２］）／（＊↓［２］＋＊↓［２］））＝１／４（（＊↓［３...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵阳，王恩荣，陆婋泉，褚家美，颜伟，董颖华，李世锦，闻枫，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]