Ryoko Kishikawa(研究员)和 Masahiro Horibe(组长)、电磁测量小组、物理测量研究所(所长:Yasuhiro Nakamura)、国家先进工业技术研究所(AIST;总裁:Ryoji Chubachi)与 REPIC Corporation(REPIC;总裁:Atsumi Hayashi)合作,开发了一种可以轻松校准线路阻抗稳定性的技术用于传导发射测试的网络(LISN)以及用于检查电子设备安全性的电磁兼容性(EMC)测试。
传导发射测试中,LISN用于测量电子设备产生的电磁噪声,国际标准要求事先对LISN本身进行校准,以确保测量结果的可靠性。然而,由于LISN的校准需要多种标准设备和复杂的数据分析,只有专业的校准实验室和校准公司才能进行校准,需要时间和成本。在目前的研究中,AIST和REPIC开发了第一个适合LISN校准的专用标准装置,并且简化了校准程序并实现了自动校准系统。因此,现在甚至可以在比以前更短的时间内轻松校准 LISN,即使是在 EMC 测试站点也是如此。这一发展将导致快速有效地实施导体发射测试并提高测试的可靠性。
REPIC 将在 4 月 20 日至 22 日在幕张展览馆(千叶县千叶市)举行的 TECHNO-FRONTIER 2016 上展示这项技术。
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| 开发的专用标准装置(左)和自动校准系统 |
由于智能手机和计算机等电子设备的爆炸式增长,这些设备产生的电磁波噪声导致其他设备发生故障,周围的电磁波也影响了这些电子设备的运行,因此针对这些 EMC 问题的对策越来越受到关注。近年来,随着应用范围扩展到新的技术领域,例如汽车设备、LED产品、大型太阳能发电系统中内置的逆变器等,EMC测试的需求正在稳步增加。
EMC测试包括传导发射测试、辐射抗扰度测试等多种测试,其测试方法受国际无线电干扰特别委员会(CISPR)等国际标准的规定。为了保证测试结果的可靠性,需要提前对测试设备进行校准。
LISN是一种用于传导发射测试的测试设备,其阻抗校准通常是通过将LISN的阻抗与标准设备的阻抗进行比较来进行的。 LISN,并通过复杂的数据分析根据这些结果计算出校准值。因此,LISN的校准主要由专业校准实验室和校准公司进行,存在现场校准时间、成本、难度等问题。
AIST制定了高频阻抗的国家标准,并对高频电路的设计和评估技术进行了研究和开发。 REPIC拥有先进的高频电路制造技术。只需将 LISN 与专用标准设备进行一次比较即可轻松校准值。基于这种校准方法,他们还致力于开发LISN自动校准系统。
该研发项目是在中小企业局的中小企业制造、商业和服务创新项目(2013 财年)的支持下进行的。
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图1:LISN的校准原理 传统上使用三种标准装置来显示 史密斯圆图上的那些标准设备,以及从中找到 LISN 的特性 三个值(左下),但是在开发的校准方法中,可以直接比较, 因为专用标准设备和LISN具有相同的阻抗特性(右下)。 |
开发的专用标准器件是根据国际标准(CISPR 16-1-2)规定的LISN阻抗特性设计的,并通过精确安装电感器、电容器和电阻器等小型电子部件来制造。考虑到电路与标准设备的连接器和外壳等外围部件之间的电磁干扰所产生的微小电感和杂散电容的影响,研究人员选择了部件并设计了电路图案。此外,他们还详细分析和评估了标准器件的特性,并根据结果调整了电路常数。经确认,该标准器件具有与使用 AIST 高频阻抗国家标准的 LISN 几乎相同的阻抗特性(图 2)。
基于已开发的校准技术,开发了LISN自动校准系统。使用传统方法,LISN的每次阻抗校准大约需要20分钟,但采用开发的自动校准系统,每次阻抗校准所需的时间显着缩短至约90秒(不到传统方法的十分之一)。将这种使用专用标准设备的自动校准系统引入到 EMC 测试现场,使测试人员能够对 LISN 进行现场校准。未来,预计使用 LISN 进行的排放测试可以更快、更高效地进行。
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| 图2:所开发的专用标准器件与LISN的阻抗特性比较 |
REPIC将评估包括专用标准装置在内的LISN自动校准系统的长期稳定性,并推进商业化。此外,AIST还将使用具有与测量目标特性相似的标准装置来扩展已开发的阻抗校准方法,并研究和开发适合电力电子半导体元件和设备的阻抗特性评估的校准方法。