线缆匹配状态对线缆屏蔽性能测试的影响

摘要

随着科技的进步，各种电子设备、电器及电子系统越来越多，结构越来越紧凑，其所产生的电磁环境也越来越复杂。屏蔽线缆因其良好的屏蔽效果得到广泛应用，目前主要用转移阻抗和屏蔽衰减来衡量线缆的屏蔽性能。国内外对线缆的屏蔽性能及其测试技术进行了深入的研究，相关国际组织给出了测试技术的测试标准。这些测试方法基本都要求测试系统的阻抗与线缆的特性阻抗匹配，对于与测试系统不匹配的受试线缆需要在测试装置和受试线缆之间加阻抗匹配网络进行测试。但是设计制作阻抗匹配阻抗网络过程相对比较复杂，且对制作精度要求较高。另外，不同特性阻抗的线缆需要制作不同的阻抗匹配网络，所以测试过程费时费力。如果能够通过测试直接计算得到不匹配线缆的屏蔽性能，不仅实现了线缆的快速化测试而且能够消除阻抗匹配网络可能带来的误差。 为了实现不加匹配网络直接测试得到不匹配线缆的屏蔽性能，本课题从线缆匹配状态对线缆屏蔽性能测试的影响出发，建立三同轴测试系统的传输线模型，从多导体传输线理论出发，并结合频域多导体传输线方程的解，推导得到不匹配线缆屏蔽性能的修正公式，并通过实验验证公式的有效性。主要研究内容如下： 1.阐述了编织型线缆的基本结构和主要参数，介绍了编织型线缆转移阻抗的理论计算方法。分析线缆屏蔽性能相关测试技术的特点，并详细介绍了三同轴法和GTEM小室法。 2.从传输线理论出发建立受试线缆的不匹配端面模型，对不匹配线缆与仪器相接和与终端电阻相接的不匹配端面进行建模分析，由不匹配端面构成的级联网络的衰减分析其对线缆屏蔽性能测试的影响。并具体分析不匹配线缆单端不匹配和双端不匹配两种不同匹配状态对测试的影响，给出了SYV-75-5-41同轴线缆的相关具体数值分析。 3.建立三同轴测试系统的多导体传输线模型，并根据频域多导体传输线方程的解得到线缆转移阻抗计算公式，由此推出不匹配线缆的修正因子，进而分析受试线缆两端在不同匹配状态下修正因子与散射参数的关系，最终得到不匹配对线缆屏蔽性能测试产生的失配衰减。 4.由失配衰减推导出测试不匹配线缆转移阻抗和屏蔽衰减的修正公式，并分别通过三同轴法和GTEM小室法测试不匹配线缆的转移阻抗和屏蔽衰减，对比由阻抗匹配网络测试结果和修正公式计算结果，验证修正公式的有效性。 5.介绍了一种简便的测试不匹配线缆的双短路三同轴法—柔性三同轴法，对不匹配线缆转移阻抗进行了测试分析，并比较了导电铜箔和编织层分别作为金属管时的转移阻抗，确定了其有效的测试频率范围。

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