连接器和电缆电磁屏蔽效果的测试方法研讨.doc

连接器和电缆电磁屏蔽效果的测试方法摘要：在当前电磁频谱日趋密集、电磁功率密度急剧增加、设备大量混合使用的情况下，系统电磁环境日益恶化。连接器和电缆作为系统安装过程中不可缺少的一部分，影响着系统数据传输的速度和信号传送的质量，电磁屏蔽的重要性更为突出。文章主要阐述五种测试电磁屏蔽效果的方法，并分析它们各自的特点。关键词：电磁屏蔽；测试；连接器；电缆 1 引 言??? 连接器和电缆是重要的电子元件，如果电磁屏蔽效果差，就会因为串扰、耦合等原因产生无用信号或者噪声，最终影响系统性能的稳定和寿命等，因此对连接器和电缆屏蔽效果测试方法的研究尤为重要。本文阐述五种电磁屏蔽效果的测试方法：三同轴法、管中管法、吸收钳法、模式搅拌法和GTEM室法，并对它们进行对比。2 电磁屏蔽效果的测试方法2．1 三同轴法2．1．1 活塞可调节的三同轴法?? 图1为三同轴法的结构，工作原理是测试射频泄漏源四周的泄漏能量。在测试过程中，被测连接器放置在终端接匹配负载的均匀传输线中构成完整的同轴系统，再放置在一个圆筒内，从而形成第二个同轴系统，其一端端接可调的短路活塞，而另一端则接圆锥形的过渡器，过渡器连接到匹配检波器。调节短路活，使检波器示数最大。然后，直接将检波器接至射频电源，测得保持检波器初始电平需要的衰减变化量，最后根据衰减量计算出接有被测件的装置的接人引起的总衰减量。 2．1．2 活塞不可调节的三同轴法? 图2也是一种三同轴法的结构，但是没有可调节的短路活塞。通常外同轴线阻抗总是大于5012。IEC规范中缺省值是15012，内、外系统问信号传输速率相差10％ 。由于内、外同轴线传输速率不同时会影响测试结果，因此要引入修正因数 被测件特性阻抗(通常为5011)，引入的修正值为10 l0g加(2zs／R)，z为外同轴线特性阻抗，R为 △n(见公式3) ?? 为了连接到标准接口，图2采用台阶的结构。??? 无论是台阶还是锥度，由于径向尺寸变小，在频率不断增大时，传输中都会出现高次模，由于高次模的出现会影响电磁屏蔽测试结果，因此推荐测试频率低于外同轴线截止频率。由于外同轴线截止频率低，IEC规范中规定上限频率为3 GHz一4GHz。三同轴系统理论上可以应用至12GHz。当工作频率达到更高频率时，就可能产生高次模。大多数文献资料只提到TE 模，实际上尤其在交叉极化中，还会出现其他形式的高次模。图3为三同轴线(接电缆)的仿真结果。模型的外同轴线内径为23．241ram (0．915英寸)，阻抗为108Q，在低于7．5GHz的频率范围内，大多不会出现谐振。在低于18 GHz的频率范围内，出现三个高次模，通常是TE模。增大传输线直径，当阻抗为12711时，出现10个高次模。 2．2 管中管法 ? 管中管法是三同轴法的延伸，用于测试有线电归一化值。,n 视、数据传输网络的连接器件的屏蔽性能。在GHz频段下，当前的屏蔽效果测试方法只能测试出转移阻抗，这是因为在低频工作状态下，没有达到连接器的截止频率，也就不能测试其屏蔽衰减。在用管中管方法测试连接器时，连接器与电缆配接，延长了电长度，从而降低了截止频率(低于100MHz)，实现了在低频段测试屏蔽衰减的目的。但是测得的是整个组件的衰减指标，如果用这种方法测试不接电缆的连接器是不合适的。??? 如图4所示，被测连接器或者电缆的一端与连接电缆相连，并与密封套管连接在一起。然后插入测试套管中，连接信号发生器，信号就通过电缆传输给被测件。在被测件的另一端，通过匹配转接器连接了与被测器件相匹配的特性阻抗。在测试过程中，从内部系统中的器件耦合到外部系统中的高频信号能量在系统之间双向传输，在近端短路处被反射，这样在远端就可以测到两个电磁波的叠加信号。输人电压与远端测的电压的对数比率为屏蔽衰减指标。 2．3 吸收钳法?? 用于测量被测设备通过电源线辐射的干扰功率。对于带有电源线的设备，其干扰能力可以用起辐射天线作用的电源线所提供的能量来衡量。该功率近似等于功率吸收钳环绕引线放置时能吸收到的最大功率。除电源线外的其他引线也可能以与电源线同样的方式辐射能量，吸收钳也能对这些引线进行测量。测量频段为30MHz一1GHz。 ?? 如图5所示，在测试过程中将被测电缆一端接信号源，另一端接匹配负载，在功率吸收钳的耦合端用频谱分析仪接收，然后将频谱分析仪接被测电缆另一端。记下信号源输出功率 ，记下被测电缆另一端频谱分析仪读数s 功率吸收钳耦合端频谱分析仪读数s 2．4 模式搅拌法? 虽然模式搅拌法设备昂贵，信号处理过程复杂，但是由于它可以很方便地测试形状复杂的被测件，又可以应用至很高频率范围(0．3GHz一40GHz)，因此被广泛采用。??? 在GJB1 217—1991方法3008中规定的模式搅拌法只用于测