專利名稱：特性評價裝置以及特性評價方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及特性評價裝置以及特性評價方法，特別涉及適合于電纜的EMC性能評價的評價裝置以及EMC性能評價方法。
背景技術(shù)：
近年來，強烈要求各種產(chǎn)品的EMC(Electro-MagneticCompatibility電磁兼容性)性能評價。
為了預(yù)測從電纜發(fā)生的無用電磁波發(fā)射，需要實施電纜的共模電流測定或者電纜附近的磁場分布測定。在專利文獻1(特開2000-147002號公報)中，記載有在超高頻下動作，對于被測定信號的電特性影響小的電流探頭。另外，在專利文獻2(特開平8-68837號公報)中記載有電纜附近的高頻磁場測定裝置。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在專利文獻1和專利文獻2中記載的技術(shù)中，不能夠同時模擬針對每個產(chǎn)品不同的電纜安裝形態(tài)。為此，需要準(zhǔn)備終端負(fù)載狀態(tài)、驅(qū)動電壓以及電纜長度等不同的各種樣品，通過測定它們的特性，進行作為電纜單體的EMC性能評價。
本發(fā)明的目的在于提供能夠模擬針對每種產(chǎn)品不同的電纜的安裝形態(tài)，容易地測定電纜的綜合EMC性能的特性評價裝置以及特性評價方法。
通過包括夾住電纜；測定流過電纜的電流的探頭；向電纜的一端發(fā)送信號驅(qū)動電纜的發(fā)射器；連接在電纜的另一端上的負(fù)載；接收來自探頭的信號的接收器；控制發(fā)射器、負(fù)載和接收器的控制單元，其控制單元選擇性地控制發(fā)射器的發(fā)送端條件和負(fù)載的終端條件，使探頭進行掃描來測定電纜的特性的特性評價裝置及其特性評價方法來實現(xiàn)本發(fā)明。
依據(jù)本發(fā)明，能夠提供以簡單的操作就可以進行電纜的EMC性能評價的EMC性能評價裝置以及EMC性能評價方法。


圖1是說明電纜的EMC性能評價裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是在差分電纜的一側(cè)信號線上施加單端電壓的電路圖。
圖3是在差分電纜上施加共模電壓的電路圖。
圖4是使用變量器在差分電纜上施加異模電壓的電路圖。
圖5是使用差分驅(qū)動器在差分電纜上施加異模電壓的電路圖。
圖6表示可變電阻的T型負(fù)載電路。
圖7表示可變電容的T型負(fù)載電路。
圖8表示可變電感的T型負(fù)載電路。
圖9表示可變電阻的π型負(fù)載電路。
圖10表示可變電容的π型負(fù)載電路。
圖11表示可變電感的π型負(fù)載電路。
圖12說明存在差分驅(qū)動成分和共模驅(qū)動成分的環(huán)境下在電纜中流過的共模電流。
圖13說明異態(tài)驅(qū)動時在電纜中流過的共模電流。
圖14說明共模驅(qū)動時在電纜中流過的共模電流。
具體實施例方式
以下，使用實施例，參照

本發(fā)明的實施形態(tài)。圖1是說明電纜的EMC性能評價裝置的結(jié)構(gòu)的圖。在圖1中，被評價電纜10固定在U字形的電纜固定夾具310上。夾住被評價電纜的電流探頭140安裝在能夠沿著被評價電纜的長度方向移動的可動臺320上。在被評價電纜10中流過的共模電流由電流探頭140在被評價電纜10的各個位置檢測。另外，這里，把沿著被評價電纜10的長度方向掃描時的最大共模電流簡單地稱為共模電流。
在被評價電纜10的發(fā)送端連接由控制單元210控制的發(fā)射器110以及切換器120，在被測定電纜10上施加信號。在被測定電纜10的另一端，連接由控制單元210控制的可變負(fù)載130。電流探頭140檢測出的電流利用由控制單元210控制的頻譜分析儀構(gòu)成的接收器150進行測定。
EMC性能評價裝置500具有用于根據(jù)所測定的電流、發(fā)射器110的振幅、可變負(fù)載130的負(fù)載值以及切換器120的路由信息計算電纜的EMC性能的運算單元220。EMC性能評價裝置500還裝備有保存由運算單元220計算出的結(jié)果的省略了圖示的存儲裝置、和用于顯示運算結(jié)果的顯示單元230。
EMC性能評價裝置500通過以下的動作評價電纜的EMC性能。另外，作為接收器使用了頻譜分析儀，但也可以使用網(wǎng)絡(luò)分析儀，還可以使用內(nèi)裝有跟蹤發(fā)生器的頻譜分析儀來代替發(fā)射器和接收器。
通過選擇發(fā)射器110和切換器120，在被評價電纜10上施加任意驅(qū)動狀態(tài)的信號。即，設(shè)定任意的發(fā)送端條件。另外，根據(jù)可變負(fù)載130設(shè)定任意的電纜終端條件。由固定在可動臺320上的電流探頭140進行電纜的任意位置中的電流計測。用接收器150測定由電流探頭檢測出的信號。
發(fā)射器110、切換器120、可變負(fù)載130、臺控制單元240、接收器150的每一個都由控制單元210控制。臺控制單元240控制可動臺320。接收器150向控制單元120傳送所測定的信號。
使發(fā)射器110的振幅、切換器120的路由信息、可變負(fù)載130的負(fù)載值相對應(yīng)由接收器150所測定的信號在運算單元220中進行處理，存儲在作為控制單元210的一部分的存儲裝置中。另外，在顯示單元230上顯示運算結(jié)果。
另外，控制單元210和運算單元220也可以不分離而用一臺運算裝置(CPU)進行控制以及運算?？刂茊卧?10、運算單元220和顯示單元230也可以是一臺計算機。把發(fā)射器110和切換器120合起來稱為電纜驅(qū)動發(fā)射器。有時也簡單地把電纜驅(qū)動發(fā)射器稱為發(fā)射器。臺控制單元240移動探頭140，也可以把電纜固定夾具310固定在可動臺320上，移動電纜10。
可由圖1所示的評價裝置測定的被評價電纜10為同軸電纜、平行雙線電纜、雙絞電纜、平板電纜、多芯電纜，無論是否有屏蔽外殼都能夠測定。
使用圖2至圖5說明發(fā)射極110和切換器120的結(jié)構(gòu)。這里，圖2是在差分電纜的一側(cè)信號線上施加單端電壓的電路圖。圖3是在差分電纜上施加共模電壓的電路圖。圖4是使用變量器在差分電纜上施加異模電壓的電路圖。圖5是使用差分驅(qū)動器，在差分電纜上施加異模電壓的電路圖。
在圖2中，發(fā)射器110包括電壓源111和驅(qū)動源阻抗112。切換器120由協(xié)調(diào)動作的兩個開關(guān)121、兩個匹配阻抗122構(gòu)成。切換器120通過協(xié)調(diào)切換兩個開關(guān)122，在差分電纜的一側(cè)的信號線上連接發(fā)射器110施加信號。另一側(cè)信號線連接匹配阻抗112。在差分電纜的兩條信號線上，對每一側(cè)施加信號測定共模電流。EMC性能評價裝置500通過在運算單元230把所得到的兩個共模電流進行加法或減法運算，能夠計算出在異模驅(qū)動以及共模驅(qū)動時的電纜中流過的共模電流。如果在差分電纜的雙方同時輸入信號，則難以觀測共模電流。但EMC性能評價裝置500對每一側(cè)施加信號，根據(jù)加法運算計算共模驅(qū)動(流過信號線的電流的朝向相同)時的共模電流。另一方面，減法運算得到的是差分驅(qū)動(流過信號線的電流的朝向相反)時的共模電流。
在圖3中，發(fā)射器110包括電壓源111和驅(qū)動源阻抗112。切換器120由兩個匹配阻抗122構(gòu)成，兩個匹配阻抗122都連接到發(fā)射器110。如果把圖3的結(jié)構(gòu)適用于EMC性能評價裝置500中，則能夠測定共模驅(qū)動時的共模電流。
在圖4中，發(fā)射器110包括電壓源111和驅(qū)動源阻抗112。切換器120包括把次級側(cè)中點抽頭接地的變量器123和兩個匹配阻抗122，單端電壓由變量器123變換為異模電壓。
在圖5中，發(fā)射器110由兩個電壓源111構(gòu)成差分驅(qū)動器。切換器120包括兩個匹配阻抗122。兩個匹配阻抗122分別連接到電壓源111。如果把圖4或圖5的結(jié)構(gòu)適用于EMC性能評價裝置500中，則能夠測定異模驅(qū)動時的共模電流。
如果用可變元件構(gòu)成圖2至圖5的匹配阻抗122，則能夠容易地實現(xiàn)任意的驅(qū)動條件。另外，圖3至同5的切換器120不進行切換動作，是廣義的切換器。
使用圖6至圖11說明可變負(fù)載130的結(jié)構(gòu)。這里，圖6是可變電阻的T型負(fù)載電路。圖7是可變電容的T型負(fù)載電路。圖8是可變電感的T型負(fù)載電路。另外，圖9是可變電阻的π型負(fù)載電路。圖10是可變電容的π型負(fù)載電路。圖11是可變電感的π型負(fù)載電路。
圖6以及圖9的可變電阻的負(fù)載電路是可匹配終端的最一般的負(fù)載電路。圖7以及圖10的可變電容的負(fù)載電路雖然不匹配但是假設(shè)CMOS系統(tǒng)的接收器的負(fù)載電路。圖8以及圖10還考慮了可變電感負(fù)載。
在圖6至圖11中，通過變更可變元件的特性值，能夠表現(xiàn)任意的負(fù)載狀態(tài)。另外，還能夠把圖6至圖11的結(jié)構(gòu)組合起來構(gòu)成可變負(fù)載。
參照圖12至圖14定義電纜的EMC性能。這里，圖12是說明存在差分驅(qū)動成分和共模驅(qū)動成分的環(huán)境下在電纜中流過的共模電流的圖。圖13是說明異模驅(qū)動時在電纜中流過的共模電流的圖。另外，圖14說明共模驅(qū)動時在電纜中流過的共模電流。
在圖12中所示的一般的共模電流是由差分驅(qū)動成分產(chǎn)生的共模電流與由共模驅(qū)動成分產(chǎn)生的共模電流之和。然而，如果由差分驅(qū)動成分產(chǎn)生的共模電流和由共模驅(qū)動成分產(chǎn)生的共模電流混和存在，則處理非常困難。因此，模式分割成僅有差分驅(qū)動成分的圖13和僅有共模驅(qū)動成分的圖14。
在圖13中，把驅(qū)動電壓振幅表現(xiàn)為Vi_diff，把差分驅(qū)動時的共模電流振幅表現(xiàn)為Idiff_com。這時，定義從差分驅(qū)動電壓向共模電流的變換系數(shù)Ydc為Ydc＝Idiff_com/Vi_diff (1)可以把該變換系數(shù)Ydc作為電纜的第1EMC性能評價參數(shù)。
另一方面，在圖14中，把驅(qū)動電壓振幅表現(xiàn)為Vi_com，把共模驅(qū)動時的共模電流振幅表現(xiàn)為Icom_com。這時，定義從共模驅(qū)動電壓向共模電流的變換系數(shù)Ycc為Ycc＝Icom_com/Vi_com (2)可以把該變換系數(shù)Ycc作為電纜的第2EMC性能評價參數(shù)。
EMC性能評價裝置500在運算單元220中計算上述的評價參數(shù)Ydc以及Ycc。由于把圖12模式分割成圖13以及圖14，因此從任意驅(qū)動條件下的驅(qū)動電壓向共模電流的變換系數(shù)能夠用Ydc與Ycc的線性結(jié)合表現(xiàn)。即，通過評價Ydc以及Ycc，能夠表現(xiàn)電纜具有的共模變換系數(shù)即EMC性能。
電纜的EMC性能評價裝置500把評價對象的電纜進行差分驅(qū)動以及共模驅(qū)動，在運算單元220中計算Ydc以及Ycc，把運算結(jié)果保存在控制單元210中，在顯示單元230上顯示。
依據(jù)本實施例，能夠得到可以通過簡單的操作進行電纜的EMC性能評價的EMC性能評價裝置。另外，通過評價Ydc以及Ycc能夠得到電纜的EMC性能評價方法。
另外，把沿著電纜的長度方向掃描時的最大共模電流稱為共模電流，但也可以使用掃描時的平均共模電流進行評價，也可以是最大共模電流的一半的值，但并不限于這些。
盡管我們已經(jīng)示出和描述了根據(jù)本發(fā)明的幾個實施方式，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于此，而正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道的那樣，容易得到許多變化和修改，因此我們不希望限于本文示出和描述的細節(jié)，而希望覆蓋所有這樣的改變和修改，正如所附權(quán)利要求書的范圍涵蓋的那樣。
權(quán)利要求
1.一種特性評價裝置，包括夾住電纜，測定在上述電纜中流過的電流的探頭；向上述電纜的一端發(fā)送信號，驅(qū)動上述電纜的電纜驅(qū)動發(fā)射器；連接在上述電纜另一端上的負(fù)載；接收來自上述探頭的信號的接收器；控制上述電纜驅(qū)動發(fā)射器、上述負(fù)載和上述接收器的控制單元，掃描上述探頭或者上述電纜來測定上述電纜的特性，該特性評價裝置的特征在于上述電纜驅(qū)動發(fā)射器構(gòu)成為能夠選擇多個發(fā)送端條件，上述負(fù)載構(gòu)成為能夠選擇多個終端條件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特性評價裝置，其特征在于上述電纜驅(qū)動發(fā)射器由發(fā)射器和切換器構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特性評價裝置，其特征在于上述負(fù)載由可變負(fù)載構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特性評的裝置，其特征在于上述特性是共模電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的特性評價裝置，其特征在于把上述電纜的掃描范圍的最大共模電流作為上述電纜的上述特性。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求4的任一項所述的特性評價裝置，其特征在于上述電纜驅(qū)動發(fā)射器和上述接收器以網(wǎng)絡(luò)分析儀或者帶跟蹤發(fā)生器的頻譜分析構(gòu)成。
7.一種特性評價方法，其特征在于包括設(shè)定電纜的終端條件的步驟；設(shè)定上述電纜的發(fā)送端條件的步驟；驅(qū)動上述電纜的步驟；測定與被驅(qū)動的上述電纜的位置相對應(yīng)的多個共模電流的步驟；從上述多個共模電流求解評價用共模電流并進行顯示的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的特性評價方法，其特征在于上述評價用共模電流是上述多個共模電流的最大值。
全文摘要
本發(fā)明提供模擬針對每種產(chǎn)品而不同的電纜的安裝形態(tài)，能夠容易地測定電纜綜合EMC性能的特性評價裝置以及特性評價方法。本發(fā)明的特性評價裝置具備向成為測定對象的電纜的一端發(fā)送信號的電纜驅(qū)動發(fā)生器、連接在上述電纜另一端上的負(fù)載、檢測上述電纜的共模電流的探頭、接收由上述探頭檢測出的信號的接收器、控制上述電纜驅(qū)動發(fā)生器、上述負(fù)載和上述接收器的控制單元，上述電纜驅(qū)動發(fā)生器構(gòu)成為在上述信號發(fā)送中能夠選擇多個發(fā)端條件，上述負(fù)載構(gòu)成為能夠選擇對于向上述電纜發(fā)送的上述信號的多個終端條件，上述電纜的特性通過沿著該電纜的長度方向掃描該上述探頭與上述電纜的相對位置進行測定。
文檔編號G01R19/00GK1924591SQ20061012660
公開日2007年3月7日 申請日期2006年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月30日
發(fā)明者難波明博 申請人:株式會社日立制作所