传导电磁干扰计量测试及噪声盲源信号软分离研究

To solve the problems in conducted EMI measurement, three key points are planned to be studied in this proposal. Firstly, it is the calibration of LISN recommended by the international standards. Internal and external high frequency characters, and parasitic parameters model of LISN are to be studied. A special calibration adaptor (cable) will be designed and manufactured. Secondly, an improved dual-current-probe approach is under research. The equivalent circuit and mathematical expressions will be built. By this approach, the conducted noise impedance will be acquired easily. Thirdly, BSS analysis method is used to separate CM/DM noise source. The results deduced by the software-based method will be compared to the results measured by hardware-based method to verify the effectiveness. These three aspects differ in the research methods, but are auxiliary and relative. The benefits of this research include reducing measurement uncertainty, acquiring more useful noise parameters and knowing noise source mechanism well. This program has important theoretical significance and practical value.

针对目前传导电磁干扰测量存在的问题，本项目在三个方面对其展开关键技术研究。首先，开展标准中规定的线路阻抗稳定网络的计量校准研究，研究该网络内、外部高频特性，建立高频寄生参数模型，提出一种专用校准适配器/适配线的设计。其次，开展基于改进型双探头法的测量方法研究，建立测量系统的等效电路模型，推导该方法的数学表达，并使用该方法得到被测干扰源的内阻抗特性。再次，开展传导电磁干扰噪声源的盲源信号软分离研究，利用信号处理方法对传导噪声源进行差模和共模信号的分离，并和硬件分离结果比较，验证其一致性。这三方面传导电磁干扰研究内容互有差异，但又互相关联。研究成果能降低传导干扰测试不确定度、完善干扰源参数、深入理解噪声源机理，具有重要的理论意义和实际应用价值。

针对LISN电压法频域测量，本项目从EMI电流特性测量与分析入手，通过使用射频电流探头进行功率变换器的传导EMI测量。采用在线测量和测量信号盲源分离的方法，可获得功率变换器传导EMI源阻抗和差共模信号等关键参数。具体地，在以下4个方面展开研究。. 第一，传导EMI等效测量及关键传感设备计量校准研究。对功率变换器传导EMI产生机理进行分析，提出了基于电流特性的传导EMI等效测量方法，分析了射频电流探头原理，以及利用电流探头进行传导EMI测量，并与LISN电压特性测量进行等效转换。为保证测量的准确性和互换性，研究了关键传感设备LISN和电流探头的校准关键技术。. 第二，传导EMI源阻抗在线测量研究。为获取EMI噪声源源阻抗，针对双电流探头法馈入信号效率偏低的问题，提出了一种改进式单电流探头法，有效提高射频信号馈入效率；针对双电流探头法进行功率变换器在线测量时，测试回路耦合去耦结构复杂的问题，简化测试回路结构，提出了一种被动式单电流探头法及直接耦合式双电流探头法。. 第三，传导EMI模态分离时域测量研究。分析了传导EMI共模、差模硬件分离技术，提出了一种传导EMI模态软件分离方法，该方法利用同步并行测量时域信号，同向或反向叠加，可得传导EMI的模态分离信号。研究了传导EMI时域向频域的变换技术，分析了短时傅里叶变换和小波变换两种方法。. 第四，传导EMI模态盲源分离研究。提出了一种基于盲源分离理论的传导EMI模态分离策略。应用快速独立分量分析方法对L线、N线传导EMI信号进行双通道分离，可以去除环境噪声的影响。应用连续小波变换进行L线或N线传导EMI信号实施虚拟通道扩展，进行单通道盲源分离，该方法可以克服同步测量误差，提升函数收敛性。