电流探头和电流注入探头校准规范

1本规范适用于电磁兼容检测领域传导骚扰测量中使用的电流探头（或称电流2引用文件度3术语和计量单位4概述4.1电流探头本规范所指的电流探头也称电流测量探头或电流监测探头，通常作为传导骚2（a）原理示意图4.2电流注入探头（电流钳）5计量特性35.2电流注入探头6校准条件6.1环境条件6.2测量标准及其它设备4校准夹具应置于具有良好接地的参考接地平面上，参考接地平面的尺寸应超7校准项目和校准方法7.1校准项目表1校准项目表1237.2校准方法s!1模式，当电流探头被从夹具内移至夹具外的附近区域时，传输系数s!1应至少减5（a）归一化测量（b）测量S!150Ω负载，测量校准夹具两端口间的电压传输系数S!1，并按下式计算试验夹具的!1=7.2.2.1对VNA通电预热20分钟后进行初始化设置：测量模式为S!1；频率范围6铁氧体铁氧体磁环铁氧体磁环端口端口2(5Ω)端口1(50Ω)端口2(50Q)端口1(50Q)（a）s21,1测量（b）s21,2测量21,221,1T7.2.3.1若插入阻抗校准是在前面的转移阻抗校准之后进行，则可以省略77.2.4.1对VNA通电预热20分钟后进行初始化设置：测量模式为s!"；频率范围7.2.4.3如图4（a）所示进行连接，测量得到电压传输系数s!","，将结果记录于8铁氧体铁氧体磁环铁氧体磁环端口端口2(5Ω)端口1(50Ω)端口2(50Ω)端口1(50Q)（a）s21,1测量（b）s21,2测量S!1,1g)进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和应用有9原始记录格式………＜2.5:1………21………传输系数S21,2………传输系数s21,2实测值插入阻抗zins/Ω………传输系数s21,1实测值传输系数s21,2实测值………注21,1z$=50Ω)21,1校准证书内页格式ΩS………插入阻抗Zins/Ω………………%%%%%%%%%校准不确定度评定示例C.1电流探头转移阻抗校准的不确定度评定Z(s!","–在校准夹具两端口间测得的电压传输系数，用线性表示，无量纲；s!",!–在校准夹具输入端口至电流探头输出端口间测得的电压传输系数，对公式（C.1）两边取对数后，将连乘形式的测量s!","–在校准夹具的两端口间测得的传输系数，用分贝dB表示；s!",!–在校准夹具的输入端口和电流探头的输出端口间测得的传输系数，()假设ZT=f>s!",",s!",!@函数中各输入量彼此互不相关。照理说，使用同一台矢量网络分析仪测量传输系数s!","和s!",!，它们应该是相关的。但用公式（C.1）计算得到的灵敏系数出现负号的情况下，利用平方和计算度反而是最大的（它的值要比各输入量完全正相关，且灵示，还可以按照线性模型处理，方差合成定理的形式有的标准不确定度都要改成相对标准不确定度，绝对!",">s!",!!=S21,1和δRS21,2–测量电压传输系数s!","和s!",!时，对测量装置、布局和矢量网络分析仪测量重复性的量化。此处假设其估计值为零，即但由于修正不切实际或值太小不值得修正，这种情况下只关注其不确定度，!",">s!",!@21,121,2s21,1s21,221,2时，由测量装置、布局和网络分析21,1@这项不确定度可从所使用的网络分析仪生产厂家的厂家官网上下载的网络分析仪不确定度计算工具，2)矢量网络分析仪测量校准夹具输入端口至电s21,1)重复性修正s21,121,2i)表C.2重复性修正项δRs21,2（频率：30MHz，测量次数：10）"#,"s21,2s21,2i)5）由矢量网络分析仪接收机端口与待校准MHz-3GHz反射系数为：RL/20=+NA间宽度不大于(δM+-δM一标准偏差（即标准不确定度）不大于其半宽度被±maxrel影响量IL,iUrel(IL,i)或urel(IL,i)或相对标准不确定度urel(IL,i)例因子pi相对不确定度分量piurel(IL,i)或urel(IL,i)S21,121S21,221δRs21,1011/δRs21,2011/δM01√2U形/相对合成标准不确定度：uc,rel(ZT)=√Σui,rel(ZT)2扩展不确定度（k=2U(ZT)=U(ZZT=S21,2–S21,1+34C.2电流探头插入阻抗校准的不确定度评定（GUM法）inszinss21,1s21,2zo根据公式（C.11假设zins=f(s21,1,s21,2)函数2–是灵敏系数，单位为Ω,计算公式为：z1)+z2)+Z1Z2ZUc,random,rel(zins)-由随机relz1)–测量阻抗z1（校准夹具内没有电流探头）时，由测量装relz2)–测量端口阻抗z2（校准夹具内有电流探头）时，由测量relz1,z2,评定方法与C.1.2相同，以频率30MHz为例0.2913，可称其为估计值，换算为对数是-10.71dB，21,121,12)校准夹具内有电流探头时，矢量网络分析仪21,2@21,221,23)测量阻抗z1（校准夹具内没有电流探头）时，由测量装置、布局和网络分析z1表C.4重复性修正项δRz1（频率：30MHz，测量次数：10）-----s(δRz1)urel(δRz1)2sz2z2+NA间宽度不大于(δM+−δM一相对标准不确定度不大于其半宽度被√2相除所得±rel重复性修正项δRz!δRz!s(δRz!)urel(δRz!)表C.6电流探头插入阻抗zins测量的不确定影响量不确定度或误差界U,u,MPE包含因子k或除数概率密度分布函数标准不确定度u(zins,i)灵敏系数ci不确定度分量ciui(zins)相对不确定度分量ui,rel(zT)符号估计值ΩΩS21,12正态S21,22正态δRz101正态//δRz201正态//δM0√2//相对合成标准不确定度：uc,rel(zins)=√Σui,rel(zins)2相对扩展不确定度（k=2Urel(zins)=kuc,rel(zins)%电流探头插入阻抗：|zins|=∙ AΩ扩展不确定度（k=2U(zins)=zinsUrel(zins)ΩC.3电流探头插入阻抗校准的不确定度评定（蒙特卡洛法）C.3.1概述应用程序，另一种是美国国家标准技术研究院统计工程处信息技术实验室开发的用，配置文件和评定结果可下载保存。C.3.2建立测量模型*"−_`*1zinsS!","–在校准夹具内没有电流探头的情况下测得的传输系数，为便于z(Z1Z1量不确定度有贡献的输入量均需写入测量模型，否则评C.3.3配置应用程序b)选择下列选项：输出数量的实现数、随机数生成pdf21)21)]21)]21)221)2101δRz!10110√2pdf21)21)]21)]°°21)221)2001δRz!00100π√200π√2C.3.4不确定度报告C.3.4.1阻抗模值的测量不确定度C.4电流注入探头插入损耗校准的不确定度评定在未考虑电压传输系数测量的系统重复性时，以连乘形式和连加形式的标准线性评估测量不确定度的测量模型分别为公式S!",!–在电流注入探头输入端口至校准夹具输出端口间测得的电压传输对公式（3.1）等号两边取对数，将连乘形式的测量=S!",!−S!","S!","–在校准夹具的输入和输出端口间测得的电压传输系数，用分贝S!",!–在电流注入探头的输入端口和校准夹具的输出端口间测得的电假设IL=f>S!",",S!",!@函数中各输入量彼此互不相关。照理说，使用同一台矢量网络分析仪测量传输系数S!","和S!",!，它们应该是相关的。但用公式（C.20）计算得到的灵敏系数出现负号标准不确定度是最大的（但它的值要比各输入量完全准不确定度都要改成相对标准不确定度，绝对标准不确定度平方相加也要改成相l21,1l21,22s21,1els21,2和矢量网络分析仪测量重复性的量化。此处假设其δM–对矢量网络分析仪接收机端口与待校准电流注入探头输入端口l21,1l21,2@ls21,1ls21,2lurel(s21,1)–矢量网络分析仪测量校准夹具两端口间电压传输系数时urel(s21,2)–矢量网络分析仪测量电流注入探头输入端口至校准夹具(δM)–由矢量网络分析仪接收机端口与1)矢量网络分析仪测量校准夹具端口间传输系数引入的相对标准不确定度urel(s21,1)家官网上可下载的网络分析仪不确定度计算工具，通过查表方式能够获得网络分2)矢量网络分析仪测量校准夹具输入端口至电流探头输出端口间传输系数引入3sS"#,#表C.8重复性修正项δRS21,1（频s21,1s21,1i)4)测量传输系数S!",!时，由测量装置、布局和网络分析仪测量重复性引入的标准表C.9重复性修正项δRs21,2（频率：30MHz，测量次数：10）s21,2s21,2i)RL/20=+±rel影响量IL,i相对标准比相对不确定度分Urel(IL,i)或urel(IL,i)或不确定度urel(IL,i)例因子pi量piurel(IL,i)或urel(IL,i)S21,121S21,221δRs21,1011/δRs21,2011/δM01√2U形/相对合成标准不确定度：uc,rel(IL)=√Σui,rel(IL)2IL=S21,2–S21,1电流探头转移阻抗和插入阻抗校准原理D.1电流探头转移阻抗校准原理PP端口1(50Ω)VNA端口2(5Ω)校准夹具电流探头同轴线缆V2V1(Z(S!"–利用VNA测得的电压传输系数，用分贝dB表示；公式（D.2）给出了电流探头转移阻抗的测量方法，该方法是GB/T6113.102推荐的，仅通过一次电压传输系数的测量即可得到转移电流探头输出端口间测得的传输系数S!","和S!",!，通过公式（D.4）计算电流探头S!","–在校准夹具两端口间测得的S!",!–在校准夹具输入端口至电流探头输出端口间测得的电压传输系铁氧体铁氧体磁环铁氧体磁环端口端口2(50Q)端口1(50Ω)端口2(5Ω)端口1(50Ω)(a)s21,1测量(b)s21,2测量此，转移阻抗也用分贝表示为dBΩ,为此，将公式（D.3）两边取对数，得到用T!","()!","(dB)TS!","–在校准夹具的输入和输出端口间测得的传输系数，用分贝dB表S!",!–在校准夹具的输入端口和电流探头的输出端口间测得的传输系D.2电流探头插入阻抗校准原理采用S!"的分流直通法（ShuntthruMethod利用VNA测量校准夹具输入端器在输入端测得的电压传输系数对传输线内负载的变化更敏感，这种敏感性对于时应将电流探头固定支撑在校准夹具的中央，尽量使电流探头的轴线与校准夹具的内导体重合。在某个频率处，根据下面的公式分zN21,NzN21,NS21,Nzoins221,2121,1ins不同插入阻抗方法的比较E.1概述射频场感应的传导骚扰抗扰度以及大电流注入抗扰度试验中电流监测探头的插入其中的串联直通法和分流直通法又细分为使用反射系数的S11法和使S!1法，所有方法都将有或没有电流探头的校准夹具视为串联阻抗等效电路。E.2插入阻抗校准方法E.2.1单端口反射法（Oneportreflection铁氧体铁氧体磁环端口端口1(50Q)端口2(5Ω)ZN11,N02