如何測試人工電源網(wǎng)絡(luò)中阻抗？有哪些影響因素？

1.概述

依據(jù)EMC標(biāo)準(zhǔn)CISPR16-1-2以及GB/T6113.102，人工電源網(wǎng)絡(luò)（AMN）和線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)（LISN）的主要功能之一，是向EUT電源端提供規(guī)定的阻抗。

標(biāo)準(zhǔn)建議允差：模值±20%，相角±11.5°。

那么，標(biāo)準(zhǔn)“規(guī)定的阻抗”是如何得來的？在計量時如何準(zhǔn)確測試網(wǎng)絡(luò)真實阻抗？采用的儀器、功能、適配器和校準(zhǔn)方法，都有什么要求?影響測量結(jié)果的關(guān)鍵因素有哪些？

2.標(biāo)準(zhǔn)中網(wǎng)絡(luò)阻抗數(shù)據(jù)來源

2.1.標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)阻抗參數(shù)

標(biāo)準(zhǔn)中的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分頻段A (9~150kHz) 和頻段B (150k~30MHz) 分別給出，對應(yīng)兩種V型網(wǎng)絡(luò)：50?|50uH+5? 和 50?|50uH。

同時標(biāo)準(zhǔn)中數(shù)據(jù)表標(biāo)注說明，用于頻段A的50?|50uH+5?網(wǎng)絡(luò)，如果滿足頻段B的要求，也可用于150k~30MHz頻段B的測試。

因此，目前市面上常見的，用于9kHz~30MHz滿足CISPR標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的人工電源網(wǎng)絡(luò)，采用50?|50uH+5?的設(shè)計。

2.2.網(wǎng)絡(luò)阻抗參數(shù)數(shù)學(xué)建模和驗證

采用CST構(gòu)建50?/50uH+5?的網(wǎng)絡(luò)模型，分析復(fù)阻抗Z參數(shù)，仿真結(jié)果的網(wǎng)絡(luò)阻抗數(shù)值與標(biāo)準(zhǔn)上述內(nèi)容規(guī)定的數(shù)值一致。

3.人工電源網(wǎng)絡(luò)阻抗計量方法

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，人工電源網(wǎng)絡(luò)的阻抗是復(fù)阻抗，包括模值和相角。因此，最合適的測量儀器是矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。為了獲得準(zhǔn)確測試結(jié)果，必須采用合適的校準(zhǔn)方法。

3.1.校準(zhǔn)方法

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：

NOTE Because EUT connectors are not optimized for radio frequencies up to 30 MHz, the measurement of the network impedance is carried out with special measurement adaptors to enable short-length connections. The OSM (open/short/matched) calibration of the network analyzer is used to characterize the adaptors,taking the insertion loss and the conductor lengths of the adapters into account.

所以，校準(zhǔn)參考面不能在同軸接口，是在轉(zhuǎn)接適配器電源插頭和地線接頭之間；轉(zhuǎn)接適配器的地線盡量短且應(yīng)使用銅薄板等形狀較為固定的連接方式；OSM校準(zhǔn)件，需要針對所用適配器的特殊設(shè)計。因為頻率相對較低，30MHz以下，因此這些校準(zhǔn)件可以用微帶和50?電阻設(shè)計和制作，或者連同適配器直接購買。

3.2.測量方法

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的基本功能是S參數(shù)測量，同時，絕大多數(shù)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀具有Z參數(shù)測量功能(自動通過S參數(shù)換算，給出Z參數(shù)曲線)。

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀Z參數(shù)測量結(jié)果，可以顯示為線性幅度模值?，同時也可顯示相角，度°。

4. 影響測量結(jié)果的重要因素分析

4.1.適配器地線長度影響

人工電源網(wǎng)絡(luò)的阻抗相角，是以網(wǎng)絡(luò)的接地外殼作為參考0度。

校準(zhǔn)后的適配器接地端子，與外殼接地點之間的連接長度應(yīng)該為0，校準(zhǔn)參考面以外的延長接地線，其長度影響人工電源網(wǎng)絡(luò)的相位測試結(jié)果：

如果f=30MHz，?L=200mm

所以，200mm的接地延長線，會讓相角測試值比實際值大7.2o 。

上述分析可以通過CST仿真完成，假設(shè)校準(zhǔn)是在同軸端完成的（參考面R1），那么接地延長線的長度L2，對高頻段相位測試的影響非常大；對模值影響不大。

調(diào)整接地線L2的長度：0/20/105/200/400mm

4.2.網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部地線長度影響

阻抗校準(zhǔn)測量過程中，人工電源網(wǎng)絡(luò)的接地端子，內(nèi)部導(dǎo)體與網(wǎng)絡(luò)的接地外殼之間，通常有接地線，其長度L0也會影響相角，對應(yīng)人工電源網(wǎng)絡(luò)真實相角。如下圖，L0由0改變?yōu)?00mm，相角由0.3°變?yōu)?.5°。

這也是在實際人工電源網(wǎng)絡(luò)阻抗測量時，相角大于0.3°，而且，不同的接地端子連接地線長度不同，所以連接不同接地端子相角測量結(jié)果可能不一樣。但是，總的要求是，相角允差±11.5°。

5. 總結(jié)

標(biāo)準(zhǔn)中人工電源網(wǎng)絡(luò)的阻抗數(shù)值來自于相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)模型的數(shù)學(xué)網(wǎng)絡(luò)分析，例如50?|50uH+5?網(wǎng)絡(luò)：

使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量；

轉(zhuǎn)接適配器接地連接長度盡量短，且有專用OSM校準(zhǔn)件；

校準(zhǔn)參考面是轉(zhuǎn)接適配器的DUT連接端子；

參考面后接地延長線的長度，對應(yīng)相位增加值。