人工電源網絡阻抗計量校準

1. 概述

依據EMC標準CISPR16-1-2以及GB/T6113.102，人工電源網絡（AMN）和線路阻抗穩定網絡（LISN）的主要功能之一，是向EUT電源端提供規定的阻抗。

標準建議允差：模值±20%，相角±11.5°。

那么，標準“規定的阻抗”是如何得來的？在計量時如何準確測試網絡真實阻抗？采用的儀器、功能、適配器和校準方法，都有什么要求?影響測量結果的關鍵因素有哪些？

2. 標準中網絡阻抗數據來源

2.1.   標準中規定的網絡阻抗參數

標準中的網絡數據分頻段A (9~150kHz) 和頻段B (150k~30MHz) 分別給出，對應兩種V型網絡：50Ohm|50uH+5Ohm 和 50Ohm|50uH。同時標準中數據表標注說明，用于頻段A的50Ohm|50uH+5Ohm網絡，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標準規定的人工電源網絡，采用50Ohm|50uH+5Ohm的設計。

2.2.   網絡阻抗參數數學建模和驗證

采用CST構建50Ohm/50uH+5Ohm的網絡模型，分析復阻抗Z參數，仿真結果的網絡阻抗數值與標準上述內容規定的數值一致。

3. 人工電源網絡阻抗計量方法

依據標準，人工電源網絡的阻抗是復阻抗，包括模值和相角。因此，最合適的測量儀器是矢量網絡分析儀。為了獲得準確測試結果，必須采用合適的校準方法。

3.1.   校準方法

標準規定：

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

3.2.   測量方法

矢量網絡分析儀的基本功能是S參數測量，同時，絕大多數矢量網絡分析儀具有Z參數測量功能(自動通過S參數換算，給出Z參數曲線)。

矢量網絡分析儀Z參數測量結果，可以顯示為線性幅度模值Ohm，同時也可顯示相角，度°。

4. 影響測量結果的重要因素分析

4.1.   適配器地線長度影響

人工電源網絡的阻抗相角，是以網絡的接地外殼作為參考0度。

校準后的適配器接地端子，與外殼接地點之間的連接長度應該為0，校準參考面以外的延長接地線，其長度影響人工電源網絡的相位測試結果：

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，假設校準是在同軸端完成的（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。

調整接地線L2的長度：0/20/105/200/400mm

4.2.   網絡內部地線長度影響

阻抗校準測量過程中，人工電源網絡的接地端子，內部導體與網絡的接地外殼之間，通常有接地線，其長度L0也會影響相角，對應人工電源網絡真實相角。如下圖，L0由0改變為200mm，相角由0.3°變為7.5°。

這也是在實際人工電源網絡阻抗測量時，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果可能不一樣。但是，總的要求是，相角允差±11.5°。

5.  總結

•  標準中人工電源網絡的阻抗數值來自于相應網絡模型的數學網絡分析，例如50Ohm|50uH+5Ohm網絡：

  

• 使用矢量網絡分析儀測量；
  

• 轉接適配器接地連接長度盡量短，且有專用OSM校準件；

• 校準參考面是轉接適配器的DUT連接端子；

• 參考面后接地延長線的長度，對應相位增加值。