阻抗稳定网络校准方法研究

曾昕 李建征 邵振龙

阻抗稳定网络校准方法研究

曾昕 李建征 邵振龙

（广州广电计量检测股份有限公司）

为使阻抗稳定网络有效溯源并形成切实可行的校准方法，保证仪表测量数据准确可靠，提出阻抗稳定网络电压分压系数、共模阻抗和相角、去耦合衰减及纵向转换损耗4个主要技术指标的校准方法。依据该测量方法，所得结果符合GB 9254—2008《信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法》中规定的典型值和范围。

阻抗稳定网络；分压系数；共模阻抗；去耦合衰减；纵向转换损耗

0　引言

阻抗稳定网络（impedance stability network，ISN）广泛应用于信息技术设备电信端口的共模骚扰测量过程，插在待测设备（EUT）与任何使EUT运行的辅助设备（AE）或负载之间的信号电缆中。其主要作用：1）将需要测试的电磁骚扰信号取出并耦合到测试用的EMI接收机；2）给EUT端口（电源或电信端）一个规定的阻抗，作为测试基准；3）对测试连接的辅助设备去耦合[1]。功能正常、运行稳定的ISN能将EUT电信端口的共模骚扰输出到接收设备，故ISN技术指标的准确性尤为重要。

1　阻抗稳定网络

为满足共模骚扰测试要求，GB 9254—2008对电压分压系数、共模阻抗和相角、去耦合衰减及纵向转换损耗4个参数给出典型值和取值范围[2]。陈炜介绍了GB 9254—2008中有关电信端口传导骚扰测试网络ISN的要求，分析其作用和指标参数要求，阐述LCL参数和测试原理；并对使用不同ISN测试产品的电信端骚扰电压所得到的曲线和数据进行比对，得出不同ISN的LCL值导致了测试结果的差异[3]。

根据校准原理及实验验证，本文给出ISN电压分压系数、共模阻抗和相角、去耦合衰减及纵向转换损耗4个技术指标的校准方法。

2　校准对象及环境

1）被测仪表：ISN T8-Cat6型阻抗稳定网络；

2）校准项目：电压分压系数、共模阻抗和相角、去耦合衰减及纵向转换损耗；

3）测试仪表：E5071C (Agilent)，满足被校频率0.15 MHz~300 MHz测量范围要求；动态范围≥60 dB；传输跟踪优于±0.2 dB（使用校准件校准后）；

4）环境：温度（23±5）℃；相对湿度（25~80）%RH；电源220 V/AC 50 Hz；周围无影响正常校准工作的电磁干扰、机械振动。

3　校准方法与实验原理

3.1　电压分压系数

电压分压系数定义为

DF=20lg|CM/EP|dB

其中，CM为ISN的EUT端口共模阻抗两端的共模电压；EP为接收机在RF端口直接测得的结果。

校准步骤：按照网络分析仪操作说明，将其设为对数传输模式；设定合适的测量频率范围，对其S12或S21进行归一化校准；连接被校阻抗稳定网络、适配器和网络分析仪，分压系数校准连接图如图1所示；记录分压系数D的校准结果。

3.2　共模阻抗和相角

共模阻抗规定了ISN从EUT端口向内看去的共模阻抗幅度和相角。

校准步骤：按照网络分析仪操作说明，在阻抗参考平面上用开路、短路和50 Ω负载对其进行校准；在阻抗参考连接点和受试设备端口之间须用短连接线；将被校阻抗稳定网络、适配器和网络分析仪连接，阻抗校准连接图如图2所示；AE端口以共模方式用短路器、开路器分别加载时，阻抗稳定网络应满足共模阻抗计量特性要求；依次改变网络分析仪频率点，记录阻抗和相角校准结果Rx和Ax。

图1　分压系数校准连接图

图2　阻抗校准连接图

3.3　去耦合衰减

去耦合衰减为ISN对来自AE并出现在EUT端口的共模骚扰的去耦（用dB表示），又称隔离度。

校准步骤：按照网络分析仪操作说明，将其设为对数传输模式；设定合适的测量频率范围，对其S12或S21进行归一化校准；将被校阻抗稳定网络、适配器和网络分析仪连接，去耦合衰减校准连接图如图3所示；根据仪器说明书或技术规范，选取测量频率点；记录去耦衰减Q的校准结果，测量频率应覆盖被校阻抗稳定网络的上下限频率。

3.4　纵向转换损耗

纵向转换损耗（LCL）为在一个单端口或双端口网络中，由互连线上纵向（不对称模式）信号在网络端子上产生无用横向（对称模式）信号程度的量度（其比值用dB表示），反映了对称模式信号的抑制。

图3　去耦合衰减校准连接图

校准步骤：按照网络分析仪操作说明，将其设为对数传输模式；设定合适的测量频率范围，对其S12或S21进行归一化校准；纵向转换损耗校准连接图如图4所示；网络分析仪发射端接LCL测试电桥PB58 balun的TX端，接收端接RX；阻抗稳定网络EUT端接0 dB LCL基准件进行归一化校准，校准后EUT端接100 Ω，64 dB LCL基准件进行验证；基准件验证后，分别选择4对RJ45 to PB58适配器接到阻抗稳定网络的EUT端，RF口接50 Ω负载，AE端接终端100 Ω适配器TERM8进行校准测量；根据仪器说明书或技术规范，选取测量频率点；记录纵向转换损耗L的校准结果，测量频率应覆盖被校阻抗稳定网络的上下限频率。

图4　纵向转换损耗校准连接图

对网络分析仪S12或S21进行归一化校准时，为减小失配误差，可以在网络仪两端分别加10 dB或6 dB衰减器；必要时可重复测量3次，取3次测量的平均值作为测量结果，其结果应符合计量特性中相应的技术指标。

4　结语

阻抗稳定网络主要技术指标包括电压分压系数、共模阻抗和相角、去耦合衰减及纵向转换损耗4个参数。本文提出4个技术指标的校准方法满足共模骚扰测试要求，测量结果符合GB 9254—2008 《信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法》中规定的典型值和范围，该方法最大相对误差、稳定度均满足工程应用要求，具有良好实用性和应用前景。

[1] 中国国家标准化管理委员会.GB 9254—2008 信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法[S].北京:中国标准出版社,2008.

[2] 中国国家标准化管理委员会. GB/T 6113.102—2008 无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范[S].北京:中国标准出版社,2008.

[3] 陈炜.GB 9254—2008中电信端口测试用ISN的相关问题[J].安全与电磁兼容,2011(5):36-39.

Research on Calibration Method of Impedance Stability Network

Zeng Xin Li Jianzheng Shao Zhenlong

(Guangzhou GRG Metrology & Test Co., Ltd.)

In order to make the impedance stability network(ISN) effective traceability and form a feasible calibration method to ensure the accuracy and reliability of the instrument measurement data, in this paper, the calibration method of the main technical indexes for ISN including the voltage division coefficient, common-mode impedance and phase angle, decoupling attenuation, longitudinal conversion loss is put forward. The measurement results meet the typical values of Information technology equipment-Radio disturbance characteristics-Limits and methods of measurement(CISPR 22:2006).

Impedance Stability Network; Voltage Division Coefficient; Common-Mode Impedance; Decoupling Attenuation; Longitudinal Conversion Loss

曾昕，男，1968年生，大学本科，工程师，主要研究方向：计量技术。E-mail:zzxin@grgtest.com