电磁兼容EMC测试：有关电流监测探头系数─传输阻抗

电流监测探头系数─传输阻抗

摘要：介绍了电流监测探头通过传输阻抗测量感应电流的原理，描述了传输阻抗如何校准得到以及实际传输阻抗的应用。

在电磁兼容检测领域，电流监测探头是应用广泛的测量传感器，在GJB151B-2013《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求与测量》标准中涉及电流监测探头的项目有CE101、CS114、CS115、CS116、RS101等。

电流监测探头用来测量线上的射频电流，一般做成钳形结构，使用时两个半环可以张开夹住待测的导线，不需要和导线接触，内部有多匝线圈。电流监测探头实物如图1所示。

图1  电流监测探头

电流监测探头本质上是一个环形变压器，当电流监测探头夹在被测导线上时，被测导线其实相当于变压器的初级绕组，而电流监测探头的绕组是次级绕组。当导线（初级线圈）中通过电流时会产生磁场，由该磁场所产生的磁力线会集中在电流探头内部的环形磁芯中循环流动，根据法拉第电磁感应定律和安培环路定律，磁芯中流动的磁场会在次级线圈上感应到电动势，感应电动势在电流监测探头端接的频谱分析仪（或者测量接收机）上显示端口电压U。图2为电流监测探头测量电流示意图。 

图2  电流监测探头测量电流示意图

频谱分析仪（或者测量接收机）上测量得到端口电压需要通过电流监测探头系数（传输阻抗）实现转换。

传输阻抗（也称为转移阻抗）为电流探头测量时感应的射频电压和穿过电流探头的导线上射频电流的比值。

传输阻抗可以通过以下方法校准得到：

1)按图3所示连接校准仪器，校准夹具一端连接信号发生器，另一端连接频谱分析仪1；被校电流探头放于校准夹具中，输出接频谱分析仪2；

2)在频率范围依次选择被校频率，信号发生器输出一定量值的幅度，记录频谱分析仪1测量得到的电压值U1和频谱分析仪2读数U2；

3)按下面公式计算被校电流探头在各被校频率的传输阻抗ZT：

ZT=U2-U1+20lg50

式中:

ZT——被校电流探头的传输阻抗，dBΩ；

U1——频谱分析仪1测得的射频电压，dBuV；

U2——频谱分析仪2测得的射频电压，dBuV。 

图3  电流监测探头传输阻抗校准示意图

在实际的电磁兼容检测中，通过电流监测探头端接的频谱分析仪（或者测量接收机）测量得到端口电压U（dBμV），通过电流监测探头的系数——传输阻抗ZT（dBΩ）转换得到感应电流I（dBμA），如下面公式：

I=U-ZT

应注意的是，端口电压U减去传输阻抗ZT得到感应电流I，而电磁兼容测量软件中修正系数一般按照直接加的方式修正，可以将传输阻抗ZT（dBΩ）先转为传输导纳Y（dBΩ）再输入电磁兼容测量软件中，传输阻抗ZT（dBΩ）和传输导纳Y（dBΩ）的关系如下面公式：

Y=-ZT