一种电磁干扰的测量设备及测量方法与流程

1.在第一方面，本发明涉及一种测量设备，用于测量并获得由被测设备(eut)生成的电磁信号或噪声或电磁干扰(emi)(从现在起，称为传导发射)，以及eut的z或y或s参数或可以从上述参数或从电压和电流计算的任何其他有意义的参数集(从现在起，称为表征参数)。
2.测量设备可用于设计滤波器以衰减由eut或匹配网络产生的传导发射。
3.本发明的第二方面涉及一种适于用本发明的第一方面的设备执行方法步骤的测量方法。


背景技术：

4.在现有技术中，通过两个单独的设备，例如借助于针对干扰信号的频谱分析器，以及针对eut的表征参数的阻抗分析器或网络分析器，独立地执行对由eut生成的传导发射和对eut的表征参数的测量。
5.在现有技术中，接受使用上述两个单独的设备作为执行测量的必要设备，但是它表现出若干问题。首先，如果eut在测量端口处产生传导发射，则其通过eut的表征参数的表征可能非常差(传导发射干扰测量)。
6.此外，使用那些单独的测量设备提供在不同时间和在不同的操作条件下的测量，使得人们无法知道哪个是在与获得表征参数的测量的确切地相同的时间和相同的操作条件下由eut产生的传导发射，反之亦然。
7.这是很大的缺点，这使得对于需要这两种类型的测量信息(例如，用于对eut进行建模)的技术人员来说非常困难且容易出错。因此，这两种信息通过估计联系起来，该估计始终是误差来源，阻碍了满足一些规定所要求的严格的低误差容限。
8.一些现有技术的文档在下面被标识和简要描述，因为它们示出了一些仪器和/或方法的相关示例，该仪器和/或方法可以用于测量eut的激励相关参数(例如，阻抗、s参数、混频器的转换损失、转换效率等)。
9.us2002053899a1描述了一种通过放置在信号发生器，接收器和eut之间的开关矩阵来测量具有多于两个端口(多端口)的eut的s参数的测试集。该仪器包括信号处理，以将常规的s参数变换为一侧的混合模式s参数以及另一侧的时域表示(相当于反射计测量)。
10.gb2466028a描述了一种用于分析高功率和高频放大器的行为的高频非线性测量系统。该测量系统包括由滤波器、定向耦合器和分路器形成的多路复用器和解多路复用器，改进了先前的仅使用多路复用器和解多路复用器的、在某些频率下表现出差的传输和反射特性的测量系统。
11.论文“measurement of passive r,l,and c components under nonsinusoidal conditions:the solution of some case studies”，luigi ferrigno et al.,ieee transactions on instrumentation and measurement,vol.57,no.11,november 2008,pp 2513-2521，描述了一种方法，该方法基于线性系统标识和模态参数估计技术在测量信号是
非正弦的条件下找到无源r，l和c分量的值。
12.wo2013127911a1描述了一种用于在给定的频率下表征具有至少两个端口的频率转换装置(诸如混频器，同相/正交调制器和解调器等)的反射波的方法。所提出的方法通过使用单端口网络分析器测量反射系数，同时在eut的另一个端口施加已知阻抗和用于镜像抑制的滤波器，来确定(具有集成lo的)eut的频率转换因子。该方法需要假设上转换和下转换之间的互易性。
13.us6356852b1描述了一种接口，该接口允许将两端口网络分析器连接到多端口eut(即，具有多于两个测试端口)。接口装置具有至少两级开关，并且适于耦合在eut的测试端口和双端口网络分析器之间。
14.然而，虽然上面引用的现有技术文献公开的仪器或方法仅被设计成测量eut的一些特定参数(诸如s参数或频率转换)，但是它们都没有被构建成测量eut的激励无关参数和激励相关参数，更不用说以相干和整合的方式。
15.因此，有必要通过提供一种允许对eut产生的传导发射及其表征参数进行测量的测量设备来提供一种替代的方案以覆盖现有技术中所发现的空白。


技术实现要素：

16.为此，本发明涉及一种测量设备，包括：
[0017]-具有n个端口的任意波形发生器，其中n是自然数，其被配置和布置成生成n个测试信号的组合(在所有频率下线性独立)，每个端口一个，并且将所生成的n个测试信号注入到耦合网络的n个端口；
[0018]-所述耦合网络被配置为将所述n个测试信号从所述任意波形发生器耦合到具有m个端口的eut，其中m等于、小于或大于n，并且将所述eut对这n个测试信号的响应以及由所述eut本身生成的那些信号耦合到测量单元；
[0019]-具有至少n个端口的所述测量单元被配置和布置成测量由所述耦合网络提供的电信号；以及
[0020]-处理单元，被配置和布置为处理所述n个测试信号和所述测量的电信号，以获得：
[0021]-由所述eut在其端口中的至少一些端口处产生的传导发射；以及
[0022]-所述eut的表征参数。
[0023]
如上所述，所述eut可以有少于n个端口(在这种情况下，所述eut的一些端口将保持未被使用)或多于n个端口，在这种情况下，所述eut的一些端口将保持未被测量。基于这一理解，在本部分中，所述eut将被假设为m端口装置。
[0024]
对于本发明的第一方面的测量设备的优选实施例，任意波形发生器被配置和布置成(同时或顺序地)从长度l的离散序列生成所述n个测试信号的组合，其具有自相关其中x
*
表示复共轭，[l+n]
l
表示对于n≠0，原点外的模数小于或等于的循环移位，以及互相关的模数具有小于或等于的模数。
[0025]
根据一些实施例，所述测量单元具有n、2n或3n个端口。
[0026]
对于本发明所述第一方面的测量设备，在一个实施例中，所述任意波形发生器被配置和布置成同时生成所述n个测试信号的组合和/或同时将所生成的n个测试信号注入到所述耦合网络的n个端口，并且其中：
[0027]-所述测量单元被配置和布置成同时测量由所述耦合网络提供的电信号；以及
[0028]-所述处理单元被配置和布置成用于处理所述n个测试信号和所述测量的电信号，以同时获得：
[0029]-由所述eut在其端口中的至少一些端口处生成的所述传导发射；以及
[0030]-eut的表征参数。
[0031]
对于替代实施例，所述任意波形发生器被配置和布置成将所生成的n个测试信号注入到耦合网络的n个端口，并且其中：
[0032]-所述测量单元被配置和布置成用于顺序地测量所述耦合网络提供的电信号；
[0033]-所述处理单元被配置和布置成用于对所述n个测试信号和所述测量的电信号进行处理，以顺序地获得：
[0034]-由所述eut在其端口中的至少一些端口处生成的传导发射；以及
[0035]-所述eut的表征参数。
[0036]
根据所述实施例，前述n个测试信号是覆盖要测量的频率范围的单音信号或啁啾信号或调制信号或脉冲信号或冲激信号或宽带信号。
[0037]
对于n个测试信号是脉冲的实施例的优选实现方式，它们形成伪噪声(pn)序列信号。
[0038]
根据另一实施例，处理单元包括处理装置，用于使用与所注入的n个测试信号的相关技术来处理所接收的测量的电信号，以将代表由eut生成的传导发射的数据从代表所述eut的表征参数的数据中分离。
[0039]
对于一个实施例，耦合网络包含线路阻抗稳定网络(lisn)信道，其被配置和布置为：
[0040]-将ac电源电耦合到所述eut的至少一些端口；以及
[0041]-将所述任意波形发生器和所述测量单元从所述ac电源网络电解耦。
[0042]
根据一个实施例，处理单元被配置为计算代表上述测量的电信号的数据的模态分解。
[0043]
对于一个实施例，所述处理单元包括直接施加在代表前述测量的电信号的数据的模态分解上的所述emc(电磁兼容性)检测器(峰值、准峰值和平均值检测器)。
[0044]
对于一个实施例，所述信号发生器被配置为生成并注入n个测试信号，该n个测试信号的周期小于其连接到的或要连接到的所述eut的开关周期，以表征由所述eut生成的传导发射和所述eut的表征参数随时间的变化，无论是因为信号发生器适于仅与具有总是大于由信号发生器提供的周期的已知开关周期的eut一起操作，或者优选地，因为信号发生器，特别是测试信号的周期，可以被适配到不同的eut的多个不同的开关周期。
[0045]
在这个意义上，本文在后部部分中公开了如何从测量结果(b
2m
和b
4m
)直接获得eut所需的信息。例如，如果测量的eut在其端口处具有开关模式电源，则可以容易地从所述传导发射的单个测量中提取开关周期(这些发射的频谱中的第一谐波提供开关速度)。因此，仪器不需要具有关于eut的初步信息(尽管这种情况也包括在本发明的其他实施例中)，但
是为了执行所述传导发射的测量，检测该发射的第一谐波，然后注入适合于测量该特定开关模式电源的变化阻抗的pn序列(或其他种类的激励)。这同样适用于其它类型的开关装置，例如ac-ac、ac-dc、dc-ac和dc-dc转换器。
[0046]
应该强调的是，测量是复杂的过程，其中仪器可能必须与eut交互几次以便充分对其表征。在每次迭代时，即使在如上所述的时间变化的情况下，仪器可以生成不同种类的激励(vg)以找到允许s
eut
和vn完全表征(参见本文中的后部部分中的这些参数的描述)的eut的特征。
[0047]
根据一个实施例，处理单元被配置和布置成处理所述n个测试信号和所测量的电信号，并且还设计滤波器以衰减由所述eut生成的传导发射。
[0048]
作为替代或补充上述实施例的另一实施例，处理单元被配置和布置成处理n个测试信号和所测量的电信号，并且还设计匹配网络，用于优化由eut生成的传导发射的最佳传递。
[0049]
本发明在第二方面还涉及一种测量方法，包括：
[0050]
a)生成测试信号并将测试信号注入eut的端口中的至少一些端口中；
[0051]
b)在所述测试信号已经被注入到eut的端口中的所述至少一些端口之后，接收(即，测量)来自所述至少一些端口的电信号，
[0052]
c)在所接收的电信号中同时或顺序地测量(即，处理/计算)：
[0053]-由所述eut在其端口中的所述至少一些端口处产生的传导发射；以及
[0054]-所述eut的表征参数。
[0055]
优选地，本发明的第二方面的方法包括使用本发明的第一方面的测量设备来执行所述方法步骤，其中：
[0056]-步骤a)包括通过所述任意波形发生器生成所述n个测试信号的组合作为所述测试信号，每个端口至少一个，通过所述耦合网络同时或顺序地将其注入到所述eut的端口；
[0057]-步骤b)包括通过所述耦合网络接收所述电信号，所述电信号包括所述eut对所述n个测试信号的响应以及由所述eut本身生成的所述信号；以及
[0058]
步骤c)包括：
[0059]-与所述测量单元同时或顺序地测量由所述耦合网络提供的电信号；以及
[0060]-利用所述处理单元处理所述n个测试信号和所述测量的电信号，以同时或顺序地获得：
[0061]-由所述eut在其至少一些端口处生成的传导发射；以及
[0062]-所述eut的表征参数。
[0063]
对于另一实施例，本发明的第二方面的方法包括使用本发明的第一方面的测量设备来执行方法步骤，其中：
[0064]-步骤a)包括通过所述任意波形发生器产生所述n个测试信号的所述组合作为所述测试信号，并且通过所述耦合网络将所述n个测试信号的所述组合同时或顺序地注入到所述eut的至少一些端口；
[0065]-步骤b)包括用所述测量单元同时或顺序地测量由所述耦合网络提供的电信号，包括所述eut对所述n个测试信号的所述响应以及由所述eut本身产生的所述信号；以及
[0066]
步骤c)包括：
[0067]-利用所述处理单元处理所述n个测试信号和所述测量的电信号，以同时或顺序地计算：
[0068]-由eut在其至少一些端口处生成的电磁信号或噪声或电磁干扰(emi)；以及
[0069]-eut的z或y或s参数或可以从上述参数或从电压和电流计算的任何其他有意义的参数集。
[0070]
根据本发明的第二方面的方法的实施例，所述方法包括：
[0071]-构建所述eut的电路模型或模态模型；以及
[0072]-通过预测当虚拟地将所述构建的电路和/或模态模型连接到滤波器或匹配网络组件并模拟其操作时由eut生成的传导发射的水平，设计最佳滤波器或匹配网络和/或其组件。
[0073]
对于本发明的第二方面的方法的实施例，所述设计最佳滤波器的步骤还包括执行优化过程，以便减少要虚拟地连接到所述构建的电路模型和模态模型并与其模拟的滤波器组件组合的数量。
[0074]
根据该实施例的实施方式，所述优化算法包括以下算法中的至少一种或其组合：遗传算法、梯度算法、共轭梯度算法和布罗伊登-弗莱彻-戈德法布-香农算法。
附图说明
[0075]
在下文中，将参考附图描述本发明的一些优选实施例。它们仅出于说明的目的而提供，而不限制本发明的范围。
[0076]
图1是可以使用包括本发明的第一方面的测量设备的仪器生成的eut模型其中包括：a)n端口eut；b)戴维宁等效模型；c)诺顿等效模型。
[0077]
图2是根据一个实施例的电耦合到eut和电力线网络的本发明的第一方面的测量仪器/设备的框图。
[0078]
图3是根据一个实施例的本发明的第一方面的测量仪器的模型的框图。
[0079]
图4是用于分析图3的模型的频域的归一化波的定义。
[0080]
图5是两端口eut模型：s参数矩阵s
eut
表征eut的内部阻抗，并且两个电压源(v
n1
和v
n2
)表征由eut产生的传导发射，用于下面描述的方法a和b的示例所使用的实施例。
[0081]
图6示出了用于图5的eut模型的用于方法a和b的示例的eut的s参数。
[0082]
图7示出了对于图5的eut模型的也用于方法a和b的示例的两个噪声电压源的频谱幅度。为了比较的目的，绘制了a类型设备的cispr极限。
[0083]
图8示出了对于方法a的示例，在v
g1
和v
g2
关断的情况下测量的信号(1)b
2m0
和(2)b
4m0
。
[0084]
图9示出了对于方法a相同的示例，在v
g1
导通和v
g2
关断的情况下测量的信号(1)b
2m1
和(2)b
4m1
。
[0085]
图10示出了对于图8和图9所示的方法a相同的示例，在v
g1
关断和v
g2
导通的情况下测量的信号(1)b
2m2
和(2)b
4m2
。
[0086]
图11示出了对于图8、9和10所示的方法a的相同示例的eut的四个原始和估计的s参数(s
eut
)的比较。
[0087]
图12示出了图8至图11的方法a的相同示例的原始电压噪声源和估计电压噪声源vn1
和v
n2
的比较。
[0088]
图13是方法b的示例中使用的32767芯片的mls序列的第一样本。
[0089]
图14是用前一种方法获得的矩阵和用pn序列获得的矩阵的b
2m,1
和b
2m,2
的比较结果。
[0090]
图15是eut的实际s参数与估计的s参数之间的比较。
[0091]
图16是eut的干扰源与估计的干扰源(v
n1
和v
n2
)之间的比较。
[0092]
图17示出了本发明的第一方面的测量设备的耦合网络的四个不同的示例，对于不同的实施例，特别是：a)电压跟随器；b)电流计；c)变压器；d)定向耦合器。
具体实施方式
[0093]
在本部分中，将参考附图描述本发明的第一方面的测量设备以及在其操作中介入的不同信号的一些工作实施例。
[0094]
以下描述涉及本发明的设备/方法的实施例，以执行传导发射和阻抗的顺序测量(方法a)以及其同时测量(方法b)。
[0095]
执行传导发射和阻抗的顺序或同时测量的测量步骤：
[0096]
以上针对本发明的第一方面的测量设备描述的实施例允许对eut的传导发射和表征参数的计算。这些可以组合以获得eut的通用等效戴维宁/诺顿模型。在本文中，通过通用戴维宁/诺顿等效，可以理解y＝ax+y0形式的任何eut的表征(图1.a)，其中y是作为响应的电学值的列向量，x是作为激励的电学值的列向量，矩阵a囊括了设备对这些激励的响应(包含其表征参数)，并且y0包含传导发射的影响。电学值可以是电压和电流的任何组合，x、y和y0可以被理解为包含电学值的时间或频率表征(如果使用时域值，ax必须被理解为矩阵卷积)。因此，矩阵a可以是，除其它外，通常使用的参数(散射(s)参数，阻抗参数(z)，导纳参数(y)，链散射或链转移(t)参数，混合(h)参数，链(abcd)参数等)中的任一者，以及列向量y0可以表示串联电压源，并联电流源，波源等。在这些参数的图形表示中，通常混合来自不同表示的元素，如图1.b所示，其中串联电压源自然地适合使用z参数矩阵的eut表征，或者在图1.c中，其中并联电流源自然地适合使用y参数矩阵的表征。由于大多数矩阵表征可以相互转换，例如图1.b或图1.c中的那些混合图形表征也是可能的。为了测量eut的等效戴维宁/诺顿模型，该仪器同时或顺序地测量连接到其的任何eut的传导发射和表征参数，并且利用该信息构建其等效模型。
[0097]
根据本发明的第一方面的测量设备的实施例，在图2中示出了可以执行这些测量的仪器的框图。设计为测量n个端口的eut(如果eut具有少于n个端口，则eut的一些端口将保持未使用；如果eut具有多于n个端口，则eut的端口中的一些端口将保持未被测量；基于这一理解，在下文中，对于本文描述的实施例，eut将被假设为n个端口装置)。该仪器包括n个端口任意波形发生器；kxn个端口测量单元，k通常为1，2或3；n个耦合网络，其将依赖于任意波形发生器产生的信号的信号注入到eut的端口，并将依赖于eut对上述激励的响应的信号注入到测量单元的kxn个端口。处理单元将执行下文详述的大多数计算。在图2所示的特定实施例中，耦合网络包括典型的lisn信道的电路，因为其旨在表征eut的干线或电源终端。设计用于表征其他类型的终端的本发明的不同实施例中，将不具有通过lisn信道连接到干线的耦合网络。
[0098]
任意波形发生器和测量单元可以工作在基带配置中，或者包括混频器，升频器，降频器等。测量单元包含kxn个信号测量装置，其可以是实际的或等效的(如果需要可以使用多路复用模式)。
[0099]
处理单元可以嵌入到物理仪器中或者被托管在外部pc或云中。
[0100]
耦合网络可以在各种配置中进行，这些配置都不是指开关矩阵。例如，使用功分器和定向耦合器、阻抗桥、循环器、电压或电流探针等。这一定义意味着在这样的耦合网络中，所有端口总是互连(与在输入多于输出(反之亦然)的开关矩阵中可能发生的情况相反，其中只有那些位于开关位置的端口是互连的)。
[0101]
为了证明仪器的可行性，可以如图3中所示和如下所述对其进行建模。在该分析中，假设四端口耦合网络，虽然三端口耦合网络足以用于所执行的分析。在实际实施中，第四端口可以例如与适当的耦合网络一起使用，以感测由任意波形发生器注入的信号的电平。在下面的分析中，耦合网络是非常普遍的。分析在频域中执行。由于任何信号都允许时域或频域表征，所执行的分析是通用的。出于分析的目的，使用归一化波，但是应当理解，仪器可以测量其他种类的电信号(其可以表示为归一化波的组合)。对于以下分析，耦合网络的端口1具有参考阻抗，其等于对应的任意波形发生器端口的内部阻抗。端口2和端口4具有参考阻抗，其等于相应测量单元端口的输入阻抗(假设k＝2的值，尽管可以对k的其他值执行类似的分析)。
[0102]
图2的框图的n个信号发生器可以在不失一般性的情况下通过它们的开路电压v
gi
和内部阻抗来表征，以及k
·
n个测量单元端口(在图3中，2n)可以在不失一般性的情况下通过它们的输入阻抗和来表征。任意波形发生器和测量单元装置借助于n个耦合网络被耦合到eut端口，n个耦合网络在不失一般性的情况下，再次通过其s-参数矩阵，来表征。
[0103]
在不失一般性的情况下，以下分析是在针对每个eut端口有两个测量单元端口的假设下执行的。还可以对每个eut端口(k)有任意数量的测量单元装置执行分析。特别地，通过使相关的矩阵的相关s参数等于0，可以容易地考虑k＝1的情况。
[0104]
如图4所示，已经使用对归一化波(并且因此，s参数)的非常一般的定义来执行以下分析。用于归一化波的定义的参数k和z0指示在端口下方。可以看出，为了简化计算，n个耦合网络的在端口1、2和4处使用的不同参数z0上的值等于任意波形发生器的内部阻抗和测量单元端口的输入阻抗。在其端口3处的k和z0的值被设置为适应eut的端口处的期望的波定义。
[0105]
令其为以下列向量：
[0106][0107]
其中＝1,...,4。如果eut和耦合网络的s参数矩阵是
[0108]
和
[0109]
其中i＝1,...,n，使其为对角矩阵
[0110][0111]
其中i＝1，...，4，j＝1，...，4。最后，使其为对角矩阵
[0112][0113]
其中j＝1，...，4
[0114]
然后，
[0115]
b＝s
euta[0116]a1m
＝k
1mvg
[0117]a3m
＝k
3mvn
+b
[0118]b3m
＝k
3mvn
+a
[0119]b1m
＝s
11ma1m
+s
13ma3m
[0120]b3m
＝s
31ma1m
+s
33ma3m
[0121]b2m
＝s
21ma1m
+s
23 a
3m
[0122]b4m
＝s
41ma1m
+s
43ma3m
.
[0123]
从这些等式中，遵循以下：
[0124]b3m
＝(ins
33mseut
)-1s31ma1m
+(i
n-s
33mseut
)-1s33m
(i
n-s
eut
)k
3mvn
[0125]a3m
＝s
eut
(i
n-s
33mseut
)-1s31ma1m
+(in+s
eut
(i
n-s
33 s
eut
)-1s33m
)(i
n-s
eut
)k
3mvn
。
[0126]
根据这些，可以容易地计算图3的电路的所有端口处的所有其他波(并且因此，电压和电流)。
[0127]
根据这些等式，可以设想若干测量策略(时域，频域，混合域或扩展频谱)。
[0128]
例如，可以在几个阶段丰富的两种非常基本的方法，将如下所述。
[0129]
方法a：
[0130]
假设eut发射固定干扰。首先，当vg＝0(a
1m
＝0)时，测量vn的影响，获得
[0131]b2m0
＝s
23 a
3m
＝s
23
(in+s
eut
(i
n-s
33 s
eut
)-1s33m
)(i
n-s
eut
)k
3mvn
[0132]b4m0
＝s
43ma3m
＝s
43m
(in+s
eut
(i
n-s
33mseut
)-1s33m
)(i
n-s
eut
)k
3mvn
[0133]
如果随后以vg≠0(a
1m
≠0)而适当地定时(与干扰或与50-hz干线信号，...同步)测量，测得以下波，
[0134]b2m
＝s
21ma1m
+s
23ma3m
[0135]
＝(s
21m
+s
23mseut
(i
n-s
33mseut
)-1s31m
)a
1m
+b
2m0
[0136]b4m
＝s
41ma1m
+s
43ma3m
[0137]
＝(s
41m
+s
43mseut
(i
n-s
33mseut
)-1s31m
)a
1m
+b
4m0
[0138]
如果n是线性独立的(在所有频率下)(列)向量a
1m，k
，k＝1，...，n被生成，并且其响应被测量，可以构建以下激励和响应矩阵(由列向量构成)，
[0139]
a＝[a
1m，1
…a1m，n
]
[0140]
b2＝[b
2m，1-b
2m0
…b2m，n-b
2m0
]
[0141]
b4＝[b
4m，1-b
4m0
…b4m，n-b
4m0
]，
[0142]
有：
[0143]
b2＝(s
21m
+s
23mseut
(i
n-s
33mseut
)-1s31m
)a
[0144]
b4＝(s
41m
+s
43seut
(i
n-s
33mseut
)-1s31m
)a。
[0145]
由于a是可逆的，因此可以从任一表达式计算s
eut
。例如，
[0146][0147]
一旦s
eut
已知，可以容易地计算vn。
[0148]
示例a：考虑使用图5的表征建模的双端口eut的情况(选择一个，尽管可以使用上述任何其他表征)，它由表征eut的内部阻抗(其表征参数)的s参数网络(s
eut
)和表征eut产生的干扰的两个噪声电压源(v
n1
和v
n2
)组成。eut的端口1是线路接地端口，端口2是中性接地端口。在该示例中使用的s参数(基于实际测量)在图6中示出，并且两个噪声电压源的幅度在图7中示出。一些cispr限制也仅以比较的目的而画出。
[0149]
针对仪器所考虑的耦合网络每个都具有cispr-1650ω//50μh的lisn信道、限制器衰减器和定向耦合器。
[0150]
这一情况的测量步骤是：
[0151]
a.n个端口的eut(n为任意个)连接到仪器并导通。
[0152]
b.仪器测量耦合网络的端口2和端口4处的信号，其中两个发生器v
g1
和v
g2
关断。所测量的信号是被定义为b
2m0
和b
4m0
的信号。图8示出了该测量。
[0153]
c.仪器测量端口2和4处的信号，其中第一发生器导通(在这种情况下为v
g1
)，并且第二个关断(在这种情况下为v
g2
)(用于产生线性独立信号的容易方案)。在该特定示例中使用的信号是具有从9khz到30mhz的平坦频谱的信号，虽然许多其他信号可以替代地使用。所注入的信号与eut交互并且部分地与由v
n1
和v
n2
生成的eut发射一起重新发射。这些信号通过耦合网络的端口2和4到达测量单元以被在其中测量。图9中示出了在这种情况下所测量的信号。
[0154]
d.在第四步骤中，仪器测量耦合网络的端口2和4中的信号，其中第二发生器导通(在这种情况下为v
g2
)，并且第一个关断(在这种情况下为v
g1
)，以及与上述频谱相似的信号，如图10所示。
[0155]
e.使用在先前步骤中完成的测量，eut，s
eut
的s参数可以使用等式1来计算。在该示例中，四个s参数被恢复，如图11所示。
[0156]
f.测量eut的s参数，可以使用下式获得噪声电压源：
[0157][0158]
将该等式应用于我们的示例，两个电压噪声源被完美地恢复，如图12所示。
[0159]
在这五个步骤之后，已经获得了构建eut的戴维宁等效模型的所有信息。
[0160]
方法b：
[0161]
现在，如果激励是扩频信号，信号发生器产生高度不相关的序列，可以同时执行所有上述测量。该系统将同时被n个伪噪声(pn)序列和记录的eut的响应激励。因此通过对所有pn序列的所有响应执行n
·
n相关性，将恢复如上所述的响应列向量，每个激励序列一个(尽管这种测量和相关的相关性是时域的，如前所述，出于分析的目的，其被频域对应量表征)：
[0162]b2m
＝(s
21m
+s
23mseut
(i
n-s
33mseut
)-1s31m
)a
1m
+b
2m0
[0163]b4m
＝(s
41m
+s
43mseut
(i
n-s
33mseut
)-1s31m
)a
1m
+b
4m0
[0164]b2m0
＝s
23ma3m
＝s
23m
(in+s
eut
(i
n-s
33mseut
)-1s33m
)(i
n-s
eut
)k
3mvn
[0165]b4m0
＝s
43ma3m
＝s
43m
(in+s
eut
(i
n-s
33mseut
)-1s33m
)(i
n-s
eut
)k
3mvn
。
[0166]
在这种情况下，由于对除激励pn序列之外的信号的相关性的扩展效应，术语b
2m0
和b
4m0
将具有低的值，并且通常可以忽略。
[0167]
然后，矩阵
[0168]
a＝[a
1m，1
ꢀ…ꢀa1m，n
]
[0169]
b2＝[b
2m，1-b
2m0
ꢀ…ꢀb2m，n-b
2m0
]≈[b
2m，1
ꢀ…ꢀb2m，n
]
[0170]
b4＝[b
4m，1-b
4m0
ꢀ…ꢀb4m，n-b
4m0
]≈[b
4m，1
ꢀ…ꢀb4m，n
]，
[0171]
可以被构建(矩阵a也是通过适当记录输入pn序列的n
·
n相关性来构建的，并且基本上是每个测量频率下的对角矩阵)，eut的s参数矩阵可以通过以下获得
[0172][0173]
一旦已知s
eut
，干扰向量b
2m0
和b
4m0
就可以从以下恢复
[0174]b2m0
＝b
2m-(s
21
+s
23mseut
(i
n-s
33mseut
)-1s31m
)a
1m
[0175]b4m0
＝b
4m-(s
41m
+s
43mseut
(i
n-s
33 s
eut
)-1s31m
)a
1m
,
[0176]
这次直接使用pn激励和它们的响应执行计算。从b
2m0
和b
4m0
，干扰向量
[0177][0178]
可以被获得。
[0179]
该测量方案仅作为示例提供，以证明可以同时测量(广义)戴维宁等效的所有参数。如上述的更常规的测量方案的情况一样，可以执行其他测量步骤以获得相同的结果。例如，可以首先恢复干扰电平，然后是电路的s参数，或者发生器可以生成pn序列的叠加以实现测量中的代码分集，或者可以顺序地执行干扰和s参数的测量等等。如前所述，可以利用提高结果的数值精度的算法和技术(插值、多个测量、
…
)来丰富该基本测量方案。
[0180]
示例b：考虑使用图5的表征建模的eut的情况，具有图6中所示的s参数网络(s
eut
)以及图7中所示的两个噪声电压源(v
n1
和v
n2
)。
[0181]
同样，对于仪器所考虑的所有耦合网络都具有cispr-16 50ω//50μh lisn信道、衰减器(瞬态限制器)和定向耦合器。
[0182]
这一情况的测量步骤是：
[0183]
a.2个端口的eut连接到仪器并导通。
[0184]
b.仪器生成pn序列。在该示例中，32767芯片的单个最大长度(mls)序列同时在两个端口中使用，但是具有16384个样本的时移(以避免重叠干扰)。测量周期为16384个样本。图13示出了其前200个样本。
[0185]
c.同时测量a
1m
,b
2m
和b
4m
。这些时域信号与pn序列相关。图14示出了在执行与上述pn序列的互相关之后获得的b
2m,1
和b
2m,2
列向量的结果。中值滤波器已被用于平滑干扰的影响。
[0186]
d.使用等式1的eut的s参数的估计。图15示出了eut的实际的s参数与估计的s参数之间的比较。中值滤波器已被用于平滑干扰的影响。
[0187]
e.对干扰源的估计。图16示出了eut的干扰源(v
n1
和v
n2
)与估计的干扰源(v
n1
和v
n2
)之间的比较。
[0188]
上述两种方法仅作为可能的测量策略的非限制性示例来呈现。本发明包括至少包含在本文的先前部分中所述的n个测试信号的生成和注入的任何测量策略，至少具有上述自相关r
xx
和互相关r
xx
的任何测量策略。
[0189]
考虑到本文的先前部分中给出的针对术语耦合网络的定义，并且考虑图3中所示的相同端口编号，图17中示出了耦合网络的一些示例。
[0190]
具体地，图17.a)示出了用于具有单个端口(k＝1)的测量单元的耦合网络。该耦合网络由电压跟随器(电压跟随器是其输出电压随时跟随输入电压的电路)组成。
[0191]
图17.b)示出了用于具有两个端口(k＝2)的测量单元的耦合网络。在这种情况下，耦合网络由两个电压跟随器和小值电阻器组成。它允许测量eut的端口处(端口4)的电压以及它的来自电阻器两端的电压降的电流。
[0192]
图17.c)示出了使用变压器的耦合网络的示例。
[0193]
最后，图17.d)示出了仅使用定向耦合器的耦合网络的示例。在这种情况下，任意波形发生器中产生的信号的一部分到达测量单元(端口2)，并且部分到达eut(端口3)。另一方面，eut中的反射信号或其传导发射经由端口3进入并经由端口4到达测量单元。
[0194]
本发明的第一方面的测量设备比现有技术中已知的测量设备更复杂和完整，其性能非它们中的任何一个所能达到。其不仅增加了同时(或顺序地)测量z或y或s参数或可以从上述参数或从电压和电流计算的任何其他有意义的参数集以及由eut产生的电磁信号或噪声或电磁干扰(或其传导发射)的可能性，而且对于一些实施例，还构建了戴维宁或诺顿等效模型，并且作为最后的手段，找到了削减传导发射的最佳电力线滤波器。该设备旨在加快电子eut的设计和实现，降低它们的设计成本，优化其实现并加快它们的上市时间。
[0195]
本领域的技术人员可以在所描述的实施例中引入变化和修改，而不背离本发明的范围，如在所附权利要求中所定义的。例如，将上述耦合网络内部的lisn替换为其外部的一个或多个lisn。