引言:

在使用FCC电流探头进行共模传导电流(CE)测量时,如果测量的是非常小的共模电流,我们就需要特别关注整个测试系统的信噪比,因为FCC电流探头与接收机(频谱分析仪EMI接收机)两个设备在射频电流测量过程中都会携带不同的噪声,这会严重影响测试结果的准确性。本文将重点讨论如何提高FCC电流探头的信噪比的因素和解决方法。

影响电流探头信噪比的因素:

所有FCC生产的电流探头都具有宽带特性,因此它们都能够同时响应各种频率需求。响应信号包括有意信号(测试中电线/电缆上存在的故意操作信号)、无意信号(例如传导共模电流)和噪声(例如:测试中电线/电缆附近辐射源耦合的噪声)。在噪声环境中,在给定频率下使用FCC电流探头正确测量共模电流的能力取决于以下三个因素:

频谱分析仪(或接收机)

  • 使用的分辨率带宽(RBW)设置
  • 与所用RBW相关的SA噪声地板(平均值)

参考阅读:如何提高频谱分析仪的信噪比?

被测电线/电缆的信号和噪声特性

  • 电线/电缆未通电时,被测电线/电缆上的环境噪声
  • “系统”噪声(包括CM CE电流),当电线/电缆
  • 受试设备通电
  • 电线/电缆上的其他有意/无意信号

参考阅读:如何保证被测量线缆的共模电流测量的可重复性?

电流探头在不同测量频率下的阻抗

  • 传输阻抗(ZT)(有时也叫转移阻抗)

在被测电线/电缆上存在的任何传导共模 (CE-CM)电流将被FCC电流探头拾取并传输,这些电流包括由被测物产生的,以及从附近的电磁场源(环境噪声)感应的,所以电流探头输出处的电流等于以上两种电流的集合,最终,它们会被电流探头的传输阻抗Zt转换为电压,并在频谱分析仪上显示出来。

如何提高FCC电流探头的信噪比:

从上面可知,FCC电流探头只会被自身的传输阻抗所影响,所以只要被测线缆上有干扰信号,在不考虑频谱分析仪和被测线缆的情况下,根据I=U/R,我们只要选择传输阻抗更小的电流探头,我们就能得到更大的输出信号,当电流探头输出信号远大于频谱分析仪的底噪,我们就不需要考虑电流探头测试过程中信噪比的影响了。

但是,在实际的电流探头选购过程中,传输阻抗较小的FCC电流探头一般单价较高,所以还是需要在购买预算和实际使用需求中平衡。我们整理了全部的FCC电流探头产品目录,目录用表格对比显示了所有的探头型号和传输阻抗的对比。

案例说明:

当测量CISPR25标准要求的传导电流法测试时,我们一般使用EUTTEST代理销售的FCC电流探头 F-52B,它的转移阻抗如下图所示:

FCC电流探头 F-52B 的转移阻抗Zt

FCC电流探头 F-52B 的转移阻抗Zt

F-52B的标称使用频率为10kHz-400MHz,从图中可以得到它的转移阻抗为 -20dBΩ ~ 15dBΩ ,能看出来在整个可用频率范围内是非线性的,当转移阻抗为最大的15dBΩ时,我们将能得到很小的电流探头输出电流,反之当转移阻抗为最小的-20dBΩ时,我们可以得到很大的输出电流。从之前的分析来说,就是转移阻抗小时,输出信号大,可以基本不用考虑信噪比的影响,但是当转移阻抗变大时,输出信号小,我们就要考虑输出信号是否满足测试需求了,因为CISPR25标准的等级5限值线在高频时是很低的。

CISPR25 电流法等级5需要很低的底部噪声

CISPR25 电流法等级5需要很低的底部噪声

电流探头的转移阻抗是固定的,你不能做任何修改。所以最终我们还是要返回同时考虑影响电流探头信噪比的三个因数来解决高频测量时的影响。其他两个因素的解决方法我们在参考上门的参考文献里都做了详细解释,这里不再重复列出。

总结:

上一节我们说明了提高FCC电流探头的信噪比是很简单的,但是如开篇说的一样,共模电流测试系统是多个设备组成的,我们还是要把频谱分析仪的特性还有被测样品的特性考虑进去,并全部加以优化,才能对被测样品进行标准的CE电流法测试,最终通过产品认证等需求。