EMC测试中的电流注入技术

文章综述了在系统电磁兼容性(EMC)测试中替代直接辐照的电流注入技术的最新研究成果。电流注入技术主要有两种：大电流注入(BCI)和直接电流注入(DCI)。BCI技术主要用于辐射敏感度测试，尤其是测试电缆束对射频耦合的敏感度。DCI技术是一种用在高场强辐射场(HIRF)下系统级EMC安全裕度测试的新技术，研究的热点是其相对自由场辐照的有效性及等效关系。     

直接电流注入在电磁兼容中的频率应用范围

利用点匹配法计算了直接电流注入模拟装置中高阶模的频率,给出了不同截面尺寸的模拟装置与其有效使用频率范围的关系,装置的特性阻抗与其最高使用频率范围呈反比的关系.根据理论计算和对作者研制的模拟装置内场强与频率关系的测量,对直接电流注入技术在电磁兼容测试中的频率应用范围进行了评估,其有效使用频率范围在400MHz以下.     

直接电流注入与自由场照射之间等价性的评估

介绍了直接电流注入技术在导弹EMC性能测试中的具体应用。文中一方面从理论上分析了直接电流注入技术及其模拟测试装置,评价了直接电流注入技术代替自由场照射的可行性;另一方面通过导弹自由场照射的理论计算及试验测试,评价了直接电流注入技术代替自由场照射的有效性。为导弹的高EMC安全裕度测试提供了一个简单、经济、有效的测试方法。     

DCI 试验注入电流的一种确定方法

在飞机级高强辐射场(High-intensity radiated fields,HIRF)试验中,直接电流注入(Direct current injec鄄 tion,DCI)法是一种用于在低频段替代辐射场照射法的试验方法。根据两种试验方法在电缆端口上电流响应结果的 等价性,通过传递函数建立了辐射场场强与直接注入电流间的关系式。在此基础上,采用数值仿真的方法模拟计算 了一个机体模型内部各电缆端口上的电流传递函数,并进一步确定了DCI 法所需的注入电流值。该方法对于飞机 级HIRF 试验的开展具有重要的指导意义。     

电流注入探头的仿真研究

电流注入探头作为一种高效的大电流注入技术广泛运用于电磁兼容性试验。提出了电流注入探头的两种电路模型:集中参元电路模型和分布式传输线模型。并将实测的探头参数与两种仿真模型的结果对比,表明分布式传输线模型与实际情况更为吻合。     

直接注入模式可见光和红外传感器的注入效率

固体成像传感器包括可见光CCD,IRCCD,CMOS和红外焦平面阵列,其信号由光电二极管经注入栅沟道直接输入到转移级是基本的注入模式.本文总结了近30年来的发展成果,阐述了直接注入效率的理论和基本公式,得出在取样频率低的情况下,增大注入栅的跨导和光电二极管的阻抗是提高注入效率的最有效方法;在光电二极管低阻抗的情况下,采用电流镜像直接注入新设计,其注入栅的跨导可趋于无限大,因而可使注入效率接近100%.分析了电路的新设计方法,研制了64元线列InSb电流镜像直接注入电路.初步测试表明,注入效率与理论分析接近.     

电流注入CMOS混频器的设计及特性分析

分析并比较了两种基于电流注入技术的混频器的性能;定量地解释了跨导互补的电流注入混频器线性降低的原因。分析表明,相对于双平衡Gilbert混频器,两种基于Gilbert单元的电流注入混频器的性能,如增益、噪声和线性,都有所改善;传统电流注入混频器具有更好的线性特性,而跨导互补的电流注入混频器在增益和噪声方面则有更好的表现。基于TSMC 0.18μm CMOS混频器的仿真结果,对理论分析进行了验证。     

基于定向耦合装置的宽频带差模电流注入试验技术

本文对一种新型的宽频带差模电流注入试验技术进行了研究.以设备端口的响应电压相等作为等效依据,建立了差模电流注入与辐照响应的分析模型和强场条件下注入电压源外推模型,确定了差模电流注入与强场辐照等效应满足的条件.研究了工程上差模电流注入的实现技术,确定了辅助试验设备的功能、结构设计方案,推导了注入电压与辐照场强之间的等效对应关系,提出了基于定向耦合装置的宽频带差模电流注入试验新方法.通过对典型射频前端系统进行辐照与注入试验研究,验证了该试验方法的有效性.     

一种基于光电转换技术的表面电流探头

本文介绍了一种基于光/电转换技术的表面电流探头的设计方案.它可用于测试直接电流注入装置内导体的表面电流强度.在强电磁场环境下,该系统有抗干扰能力强、测试精度高的特点.本文给出了电流探头结构设计和电路设计方案,并给出其传输阻抗校准曲线.     

双绞线BCI 等效替代强场电磁辐射实验研究

针对低频线缆耦合通道中最常见的双绞线电缆,以比较典型的互连线缆双绞线为研究对象,针对互连系统单端为非线性受试设备的电磁辐射敏感度进行实验研究。对连续波电磁辐射条件下双绞线传输线负载响应进行了理论推导,分析了典型互连系统辐射与注入的等效以及在高场强下的外推条件。对双绞线耦合通道大电流注入法(BCI)等效替代强场连续波电磁辐射的实验结果进行了分析,验证了BCI 等效替代强场连续波电磁辐射实验方法的准确性。     

差模定向注入等效替代强电磁脉冲辐射效应试验方法

针对电子信息装备强电磁脉冲辐射效应试验的技术需求，考虑到传统直接辐射效应试验方法费效比高、试验频点和辐射强度不便调节等缺点，提出了一种基于"差模定向注入-线性外推"原理的注入试验新方法.采用定向耦合器级联和强耦合设计方案，构建了具备干扰信号注入和前向信号监测功能的辅助试验设备，给出了基于频域传递函数法的等效注入波形获取方法，在此基础上总结归纳了差模定向注入等效替代强电磁脉冲辐射效应试验的方法步骤.以某型数据链收发组件为受试对象，分别开展了超宽带电磁脉冲和窄带高功率微波辐射与差模定向注入试验，试验结果验证了差模定向注入等效试验方法的有效性.     

注入法等效替代电磁辐照法试验技术研究

针对目前实验室条件下高强度辐射场无法构建,单一辐照法难以有效开展系统级电磁辐射敏感度及安全裕度试验的问题,对互联系统注入法等效替代电磁辐照法的试验技术进行了研究.以设备端口的响应电压相等作为等效依据,推导了注入电压与辐照场强之间的等效对应关系,确定了强场条件下注入电压源线性外推应满足的条件,提出了基于耦合模块的等效注入试验新方法.在理论分析的基础上,以典型非线性互联系统为受试对象,分别开展了单频连续波辐照与注入试验研究,结果表明：辐照场强和等效注入电压源之间为线性变化关系,替代高场强辐照试验的等效注入电压源可以采用低场强下的对应关系线性外推得到,试验结果验证了注入等效替代辐照试验方法的有效性.     

基于定向耦合网络的强电磁场辐照等效试验方法

在天线和线缆为耦合途径的情况下,提出了应用于互连系统的差模注入等效替代辐照试验方法,可将注入法的应用频率上限从400 MHz提高到数个GHz水平,并保证了非线性情况下试验的准确性.利用定向耦合器构建耦合装置,实现了差模信号的定向注入和线缆上前向电压的监测.证明了对于线性辅助设备和任意特性受试设备,场强和注入源电压的等效关系是线性的,将该关系作为外推依据,可实现注入等效强场辐照试验.同时,针对受试设备为黑箱的情况,提出将耦合装置监测端电压作为等效依据.以某天线及其射频前端组件为试验对象,验证了不同耦合途径下该试验方法的可行性和准确性.     

Electrical fast-transient test: conducted and radiated disturbancedetermination by a complete source modeling

Tests against electrical fast transient/burst (EFT) represent a serious threat for modern high-speed electronics: besides the conducted injection of high amplitude pulse, a strong radiated field is produced during this test. The prediction of the effects of this test during the equipment early design stage requires the equivalent circuit of the generator: the output waveform into a resistive 50-Ω load is not sufficient to recover the complete circuit, including inductive component and parasitic elements. These are essential to predict the disturbance produced in arbitrary loads, as the equipment under test can be viewed. This paper describes how to characterize the EFT generator by means of the measurement of the output voltage and current produced in presence of known loads; moreover, a procedure to calculate the current on the equipment power cord is shown, based on the use of a circuit simulator (PSPICE). Finally, the disturbance produced on different loads and the radiated field during the test are calculated and experimentally validated     

非屏蔽多芯线缆耦合通道大电流注入等效试验方法

从非屏蔽多芯线缆单一线对大电流注入等效替代辐照模型出发,提出了单一线对的大电流注入严格等效辐照的试验方法.以非屏蔽四芯线为试验对象,探索了非屏蔽多芯线缆终端响应规律,发现各线对并不能同时严格等效.在此基础上,提出了非屏蔽线缆耦合通道加严等效的试验方法,并进行了试验验证.试验结果证明,提出的大电流加严等效注入的方法是可以...     

A closed-form expression for estimating radiated emissions from the power planes in a populated printed circuit board

An expression for the maximum intensity of radiated emissions from a rectangular power bus structure has been derived based on an analytical cavity-resonator model. The effect of components mounted on the board is modeled by modifying the propagation constant of the waves within the power bus structure. The radiated field intensity is calculated using the equivalent magnetic current around the edges of the power bus structure together with the modified propagation constant. Measurements of a populated test board show that the derived closed-form expression estimates the level of the maximum radiation intensity with reasonable accuracy.