原创 解决微波电缆上屏蔽效应测试的问题(二)

解决微波电缆上屏蔽效应测试的问题(二)

作者：Rudy Fuks

与MIL-C-17不同，国际屏蔽标准包括电磁兼容(EMC)试验方法。国际标准中最为常用的屏蔽效应(SE)测试方法包括如下几种：

(1)空腔测试法(高频和低频适用)。

(2)管套管法(tube-in-tube)，这是用于连接器屏蔽效应测试的空腔测试法的改进型。

(3)线缆注入法，将一定量的电流注入电缆的屏蔽网中，并测量感应电压。注入电路构成了使一条或多条平行导线的传输线。

(4)吸收嵌位法，这是线缆注入法的替代方法。在该方法中，向电缆馈入一功率。由于电缆与周围环境间的电磁耦合，将产生表面波并沿电缆屏蔽表面向两个方向传播。与用来抑制无用的共模电流的吸收器(通常是一个铁氧体管)一起，一个表面电流变换器被用于提取表面波的能量。

(5)频率单位为GHZ的横向电磁波GTEM结构就是一个改进的TEM波，它模拟了一个自由空间环境。根据一些参考，GTEM可以用到18GHz，然而目前在IEC的标准中，其最大值仅为1000 MHz。

对于频率高于1GHz的场合，建议不要采用线缆注入法和吸收嵌位法。尽管线缆注入法的适用范围可扩展到20GHz，但这种方法在高频情况下并不多用。

波模搅拌法广泛应用于微波元件，因为它的工作频率并没有真正的上限。波模搅拌(反射)腔(与波长相比)是一个具有高传导率壁的大型腔体。其边界条件连续且随机地受旋转的传导调谐器或搅拌器的扰动。当模数足够多时，激励的磁场方向并非取决于一个源，并且场密度可实现均匀分布。为了得到正确的测量结果，模数应该在数千左右，且腔的容量应该尽可能的大。

典型的模搅拌腔有两个天线：参考天线和源天线。MIL-STD-1344规范的是长线天线。在有些参考文献中，因为它们的电压驻波比太低，这些天线被喇叭取代。天线反射是测量不准确的原因之一。有两种主要的测量方法：波模调谐法和波模搅拌法。第一种方法中，当频率低于几GHz时，天线阻抗是调谐器位置的函数，搅动器应该逐级移动。每级移动后，作为调谐器位置的函数的传输天线的输入阻抗差值得到一个校正。第二种方法中，当频率高于几GHz时，搅动器可实现连续运动。

图3为按照MIL-STD-1344标准的而建立的一个连续采样平均系统的配置。波模搅动法，适用于形状复杂的被测部件，可以达到很高频段，因为实际上该方法只对低频频率有限制。但是波模搅动试验的缺点是测量装置比较昂贵，且需要复杂的信号处理。

正如前面所说，MIL-STD 1344中的方法3008虽然规定了连接器的屏蔽效应，但只适用于频率高达10GHz的多触点连接器，而不包括同轴连接器。同轴连接器的规范位于MIL-PRF-39012(适于空腔)中。目前 IEC标准中并没有包括适用于同轴电缆屏蔽测试的波模搅拌法。作为电场辐射灵敏度测试的RS103的替代方法，波模搅拌法被引用在MIL-STD-461中，不过这个标准主要是为系统或分系统级而制定的。

在SE的测量方法中，空腔测量是最简单、最经济的方法。采用这种方法进行泄漏测量是基于收集环绕在泄漏源周围的同轴系统的泄漏能量。被测部件位于终端接匹配负载的均匀传输线中。在空腔的众多结构中，最为常见的就是John Zorzy在1961年公开的结构。在该结构中，这个略次一点的同轴系统的一端有一个可调节的短路插棒，另一端则有一个过渡到标准连接体的锥形体。

在射频同轴连接器标准MIL-PRF-39012中，使用三维腔体测试作为一个主要的参考方法。此外，在IEC方法中，使用的是一个具有足够长度的、而短路棒不可调(如图5所示)的空腔固定结构。实际上，Zorzy也只是使用可调的短路棒进行连接器的表面传输阻抗的测试，并没有用于电缆测试。对于电缆组件测试而言，其短路棒的位置是固定的。使用这种方法，测量电长度足够大的被测部件的屏蔽衰减是有效的，这也意味着频率范围必须高于截止频率(并非传统的截至点频率)。

出于这些考虑，制作一个长三维腔体是有意义的, IEC推荐的腔体长度为2m，尽管建造一个更长的腔体所需花费并不比2m的腔体多多少。这就是在MIL-T-81490和MIL-PRF-39012中，空腔腔体的长度被定义为1ft的唯一原因。当只考虑连接器测量时，在低于2-3GHz的情况下，连接器不能被认为是电长物体。对于更低频率的连接器估计，采用表面传输阻抗的方法似乎更加合理，除非人工增加连接器的电长度。