T-SMA 0047-2024 轨道交通高压屏蔽线缆及连接器表面转移阻抗测试方法

CCS29.020T/SMA上海市计量协会发布IT/SMA0047-2024 2规范性引用文件 3术语和定义 4三同轴法测量高压屏蔽线缆的表面转移阻抗 5管中管法测量高压屏蔽连接器或者屏蔽线缆组件转移阻抗 6测试报告 附录A（规范性）阻抗匹配器 附录B（资料性）不同负载条件对截止频率的影响 附录C（资料性）散射参数S21与表面转移阻抗ZT的转换 30附录D（资料性）表面转移阻抗的推荐限值与等级 T/SMA0047-2024本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由上海市计量协会电磁兼容专业委员会提出。本文件由上海市计量协会归口。本文件起草单位：上海凌世电磁技术有限公司、上海市计量测试技术研究院、中车奇宏散热技术有限公司、特灵顿（上海）检测认证服务有限公司、奥尔托射频科技（上海）有限公司、苏州信科检测技术有限公司、上海三菱电梯有限公司、南京纳特通信电子有限公司、上海欣项电子科技有限公司、上海电子信息职业技术学院。本文件主要起草人：杨润泽、马士平、赵大勇、田禾箐、杨天矾、周益华、黄敏昌、王绎维、叶东辉、贾孟军、金善益、乐玉平、陈倩、姜世玲。本文件2024年8月首次发布。T/SMA0047-2024轨道交通高压屏蔽线缆及连接器表面转移阻抗测试方法本文件规定了轨道交通高压屏蔽线缆及连接器的屏蔽效能测试程序和技术方法，测试频率范围为9kHz~30MHz（可根据被测线缆长度和测试装置进行扩展）。本文件规定的测试方法适用于GB/T2900.36-2021中定义的所有类型的车辆，如高速列车、机车、客车、地铁、轻轨车辆、有轨电车和中低速磁悬浮列车等。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。T-CSAE189-2021电动汽车高压屏蔽线缆及连接器表面转移阻抗测试方法IEC62153-4-1金属通信线缆试验方法第4-1部分：电磁兼容电磁屏蔽测量的介绍（Metalliccommunicationcabletestmethods—Part4-1:Electromagneticcompatibility(EMC)—Introductiontoelectromagneticscreeningmeasurements）IEC62153-4-3金属通信线缆试验方法第4-3部分：电磁兼容表面转移阻抗三同轴法（Metalliccommunicationcabletestmethods—Part4-3:Electromagneticcompatibility(EMC)—Surfacetransferimpedance—Triaxialmethod）IEC62153-4-7金属线缆和其他无源器件试验方法第4-7部分：电磁兼容转移阻抗、屏蔽、耦合衰减管中管法（Metalliccableandotherpassivecomponentstestmethods—Part4-7:Electromagneticcompatibility(EMC)—TestmethodformeasuringoftransferimpedanceZTandscreeningattenuationasorcouplingattenuationacofconnectorsandassemblies—Triaxialtubeintubemethod）IEC62153-4-15金属线缆和其他无源器件试验方法第4-15部分：电磁兼容转移阻抗、屏蔽、耦合衰减三同轴室法（Metalliccablesandotherpassivecomponentstestmethods—Part4-15:Electromagneticcompatibility(EMC)—Testmethodformeasuringtransferimpedanceandscreeningattenuation)—orcouplingattenuationwithtriaxialcell）cables—Part1:Genericspecification—General,definitionandrequirements）3术语和定义GB/T4365—2003界定的以及下列术语和定义适用于本文件。2T/SMA0047-20243.1内回路（Innercircuit）由线缆屏蔽层和内导体组成。3.2外回路（Outercircuit）由线缆屏蔽层和测试管的内表面组成。3.3表面转移阻抗（Surfacetransferimpedance）外回路（由测试管和屏蔽层构成）单位长度感应的纵向感应电压与内回路馈入的电流之比，反之亦然。ZT=……………………其中：Z1,Z2——分别为内回路和外回路的特征阻抗；I1——内回路的电流(下角标：n：近端，f：远端)；L——线缆长度，特指被测屏蔽层长度；λ——自由空间中的波长。zr——表面转移阻抗。图1ZT定义3.4耦合长度（Couplinglength）测试管中的线缆长度。3.5截止频率（Cut-offfrequency）3T/SMA0047-2024表面转移阻抗可测试的上限频率。4三同轴法测量高压屏蔽线缆的表面转移阻抗4.1概述测试应在（23±3℃)环境下进行。测试时周边电磁环境不应影响测试结果。该测试方法通过三同轴试验装置测量高压屏蔽线缆表面转移阻抗。三同轴装置由被测屏蔽线缆、实心金属管和匹配负载组成。被测线缆由矢量网络分析仪（或信号发生器）馈电构成干扰回路，在外回路（由金属管和屏蔽层构成）的远端测量感应电压来确定表面转移阻抗（见图1）。本文件描述了采用不同负载条件的测试方法，在对应截止频率以下各方法的测试结果均有效。4.2测试设备测试设备包含以下仪器和部件：a）矢量网络分析仪（带S参数测试功能和时域分析能力如采用信号发生器和接收机系统，则需要满足以下要求：1）信号发生器应具有与被测线缆相同的特性阻抗，或采用阻抗匹配器进行阻抗匹配。如果测量非常小的表面转移阻抗，必要时可采用功率放大器。2）接收机带有校准的衰减器，并配有低噪声放大器以测量非常小的转移阻抗。3）信号发生器和接收机应具有相同的系统阻抗。b）三同轴测试管：1）测试管的材料应具有良好的导电性和非铁磁性。2）测试管的壁厚应大于1mm。3）测试管不应太长，建议为0.5m到1.5m以保证测量表面转移阻抗时有足够高的截止频率。c）阻抗匹配器：1）初级阻抗：信号发生器的标称阻抗2）次级阻抗：被测线缆的特征阻抗3）回波损耗:大于10dB可选设备：上升时间小于200ps的时域反射计（TDR）或带时域分析功能的矢量网络分析仪。4.3校验步骤应在与测量表面转移阻抗的相同频率点上进行校验，即按照测量表面转移阻抗的规定在整个频率范围内进行对数扫描。当使用带有S参数测试功能的矢量网络分析仪时，应建立完整的双端口校准，包括设备连接线缆。当使用单独的信号发生器和接收机时，应测量连接线缆的插入损耗，并保存校验数据，以便对结果进行校正。4T/SMA0047-2024acal=20log10=-20log10………………式中：UF,cal——校验步骤信号发生器的输出电压；UR,cal——校验步骤接收机的输入电压；S21——矢量网络分析仪的S参数。如果采用了放大器，放大器的增益应该在上述提到的频段中进行测试并保存测试数据。如果采用阻抗匹配器，阻抗匹配器的衰减值应该在上述提到的频段进行测试并保存数据。（关于阻抗匹配器请参见附录A）4.4测试样品4.4.1单芯导体屏蔽线缆如图2所示准备单芯导体屏蔽线缆，线缆内导体和屏蔽层构成准同轴系统。测试样品长度不应超过耦合长度的150%。图2测试样品（单芯导体屏蔽线缆）单芯导体屏蔽线缆的一端匹配一个良好屏蔽的电阻R1，R1的值取决于测试方法，即短路或者等于内回路的特征阻抗Z1。R1的标称电阻值与Z1的误差应小于10%。如果内回路特征阻抗Z1未知，可以通过TDR功能进行测试或者采用如下公式进行计算：…………式中：εr——线缆相对介电常数D——屏蔽层内径d——内导体外径被测线缆另一端准备一个连接器用于连接到矢量网络分析仪或者信号发生器，所有的连接应保证直流接触电阻不影响最终的表面转移阻抗测量结果，直流接触电阻应小于2mΩ。5T/SMA0047-2024测试样品应放置在测试装置中，测试装置是一个三同轴形式的装置。线缆屏蔽层同时构成了内回路的外导体和外回路的内导体。外回路的外导体是一个测量管，测量管在近端与线缆屏蔽层短路。图3测试管的搭接示意图R2是阻尼电阻，它影响测试截止频率上限（具体参加附录B）。R2值取决于测试方法，即短路模式下R2等于0Ω;在阻抗匹配模式下，R2等于外回路特征阻抗的函数。为了获得最大的截止频率，R2的值可以通过以下公式计算：……………(4)……………(4)式中：d——线缆屏蔽层的外径；εr1——内回路的相对介电常数；εr2——外回路的相对介电常数。4.4.2多芯导体屏蔽线缆多芯导体屏蔽线缆也被视为准同轴系统。因此，所有芯线的两端分别连接在一起，所有芯线的屏蔽层应在两端连接在一起，如图4所示。测试样品长度不应超过耦合长度的150%。图4测试样品（多芯导体屏蔽线缆）6T/SMA0047-20244.5测试布置4.5.1概述三同轴法测量表面转移阻抗有三种不同负载匹配的方法，所有方法在其截止频率以下的测量结果都是相同的。方法A：内回路匹配且外回路有阻尼电阻在方法A中，内回路端接一个匹配的终端（负载）电阻（R1=Z1），在外回路近端测试管与线缆屏蔽层短路，在外回路远端通过阻尼电阻连接到接收端。如果内回路的特性阻抗与信号发生器阻抗不同，则使用匹配电路进行阻抗匹配。该方法的优点是具有较高的测试截止频率，但是阻尼电阻和匹配电路的使用降低了测试动态范围。方法B：内回路端接终端（负载）电阻且外回路无阻尼电阻该方法与方法A类似，区别在于没有采用匹配电路和阻尼电阻，因此有更高的测试动态范围。方法C：（不匹配）-无阻尼电阻短路在方法C中，内回路和外回路都在一侧短路，即阻尼电阻和内回路终端（负载）电阻被短路取代，并且不采用匹配电路。这种方法的优点在于它适用于测量非常低的表面转移阻抗值。4.5.2测试装置三个测试装置原理框图如图5所示。被测线缆一端应连接到信号发生器（或矢量网络分析仪）端，测试管输出端应连接到接收端。被测线缆由信号发生器馈电构成干扰回路，在外回路（由测试管和屏蔽层构成）远端测量感应电压。T/SMA0047-2024ZG——信号发生器阻抗；UR——外回路电压；LC——耦合长度；R2——阻尼电阻；I1——内回路中的输入电流。图5三同轴法测量屏蔽线缆表面转移阻抗的测试装置4.5.3测试步骤衰减值ameas应在整个测试频段内以对数扫描方式进行测量并用于计算表面转移阻抗，测试频点与校准过程保持一致。measURmeas,a=20log10UF,meas=-20log10(S21)measURmeas,(5)式中：UF,meas——测试步骤提供的电压；UR,meas——测试步骤接收器处的电压；S21——矢量网络分析仪的S参数。4.6测试结果4.6.1表面转移阻抗计算8T/SMA0047-2024测试的衰减值根据以下公式转换得到表面转移阻抗（具体细节请参考附录C对于测试方法A：………………对于测试方法B：……………对于测试方法C：………………式中：Z0Z1ZTameasacalapadLC——耦合长度；R2——外回路中的阻尼电阻。4.6.2截止频率截止频率长度乘积根据以下公式给出（详细过程请参考附录B对于测试方法A：fcut×LC≈80MHz×m (9)例如耦合长度为1m的被测样品，对应的表面转移阻抗可测试上限频率为80MHz。对于测试方法B：fcut×LC≈30MHz×m 对于测试方法C：fcut×LC≈25MHz×m 9T/SMA0047-2024式中：fcut——表面转移阻抗可测试上限频率；LC——耦合长度。5管中管法测量高压屏蔽连接器或者屏蔽线缆组件转移阻抗5.1概述测试应在（23±3℃)环境下进行。测试时周边电磁环境不应影响测试结果。管中管法测试对象为高压屏蔽连接器或者由屏蔽线缆及连接器组成的屏蔽线缆组件。管中管法是基于三同轴装置，该装置由被测样品（屏蔽连接器或屏蔽线缆组件）、实心金属管和射频延伸管组成。如果将射频延伸管连接到靠近被测连接器的线缆上（见图7则测量的是连接器与其测试适配器之间以及连接器与连接线缆之间的表面转移阻抗总成。如果不将延伸管连接到线缆上（见图8），则测量的是连接器与其测试适配器之间、连接器与连接线缆之间以及连接线缆的表面转移阻抗总成。这种测试步骤再现了连接器的实际应用场景。没有连接线缆的单独连接器测试是毫无意义的。5.2测试设备测试设备包含以下仪器和部件：a）矢量网络分析仪（带有S参数测试功能）或满足以下要求的信号发生器和接收机系统：1）信号发生器应具有与被测装置相同的特性阻抗，或采用阻抗匹配器进行阻抗匹配。如果测量非常小的表面转移阻抗，必要时可采用功率放大器。2）接收机带有校准的衰减器，并配有低噪声放大器以测量非常小的转移阻抗。3）信号发生器和接收机应具有相同的系统阻抗。b）三同轴测试管（对于尺寸较大的连接器或线缆组件，可以用三同轴测试室取代三同轴测试管）1）三同轴测试管或三同轴测试室的材料应具有良好的导电性和非铁磁性。2）三同轴测试管或三同轴测试室的壁厚应大于1mm。3）三同轴测试管或三同轴测试室不应太长，建议为0.5m到1.5m以保证测量表面转移阻抗时有足够高的测试截止频率。c）射频延伸管（管中管）1）射频延伸管的材料应具有非铁磁性和良好导电性。2）射频延伸管与三同轴测试管构成的回路特性阻抗应设计为50Ω。3）射频延伸管壁厚应大于1mm，使得射频延伸管的转移阻抗相较于被测样品的转移阻抗可以忽略不计。d）测试适配器包括两个匹配部件，以匹配测试中的连接器，如图6所示。在测试过程中，将两个被测连接器连接至其测试适配器端。测量中无法分离被测连接器和测试适配器各部分对结果的影响，也不可能单独对测试适配器进行校准。因此，测试报告中应标注适配器的类型和设计细节。来自不同制造商的不同测试适配器可能导致不同的测试结果。测试适配器的设计应遵循以下要求：T/SMA0047-20241）测试适配器外壳的材料应与实际应用中保持一致。例如，如果被测连接器是应用在牵引逆变器端口处，那么测试适配器外壳的材料应该与牵引逆变器箱体的材料一致。2）测试适配器外壳的厚度应大于1mm，其转移阻抗相当于被测连接器的转移阻抗才能够忽略。3）匹配头以及它与测试适配器外壳的连接应该与实际应用保持一致。图6测试适配器可选设备：上升时间小于200ps的时域反射计（TDR）或带时域分析功能的矢量网络分析仪。5.3测试样品5.3.1屏蔽连接器当测量屏蔽连接器的表面转移阻抗时，测试布置如图7所示。带有射频延伸管的被测装置应置于测试管中。射频延伸管与测试管应在近端短接，连接线缆应按照连接器制造商的相关规范与被测连接器及其测试适配器进行连接。连接线缆的一端应匹配一个良好屏蔽的终端电阻R1，R1的值取决于测试方法，即短路或者等于内电路的特征阻抗Z1。连接线缆的另一端应穿过射频延伸管后与信号发生器（或矢量网络分析仪）连接，这样连接线缆就会被射频延伸管屏蔽。在被测装置一端，连接器线缆的屏蔽层应该与射频延伸管连接并且直流接触电阻应小于2mΩ。在信号发生器（或矢量网络分析仪）端，连接线缆的屏蔽层与射频延伸管不进行连接。另外，测试样品与射频延伸管之间的距离应小于10mm，这样能够减小裸露在外的连接线缆的屏蔽层对测试结果的影响。T/SMA0047-2024图7测试样品（屏蔽连接器）5.3.2屏蔽线缆组件当测量屏蔽线缆组件的表面转移阻抗时，测试布置如图8所示。连接线缆不应被延伸管屏蔽，这样测量的结果就是连接线缆、连接器与其测试适配器之间、连接器与连接线缆之间的表面转移阻抗总成。图8测试样品（屏蔽线缆组件）5.4校验步骤5.4.1测试连接线缆校验应在与测量表面转移阻抗的相同频率点上进行校验，即按照测量表面转移阻抗的规定在整个频率范围内进行对数扫描。当使用带有S参数测试功能的矢量网络分析仪时，应建立完整的双端口校准，包括设备的连接线缆。当使用单独的信号发生器和接收机时，应测量连接线缆的插入损耗，并保存校验数据，以便对结果进行校正。acal=20log10=-20log10(S21)…………(12)T/SMA0047-2024式中：UF,cal——连接线缆校验过程中提供的电压；UR,cal——连接线缆校验过程中接收器处的电压；S21——矢量网络分析仪的S参数。如果采用了放大器，放大器的增益应该在上述提到的频段中进行测量并保存测试数据。如果采用阻抗匹配器（匹配电路阻抗匹配器的衰减值应该在上述提到的频段进行测量并保存数据。（关于阻抗匹配器请参见附录A）5.4.2剩余转移阻抗校验连接线缆与射频延伸管的连接所产生的阻抗为剩余转移阻抗。当仅测量屏蔽连接器的表面转移阻抗时，应通过测量确定剩余转移阻抗。如图9所示，连接线缆通过终端（负载）电阻R1与其特性阻抗Z1匹配。在没有测试样品的条件下，射频延伸管应采用与正式测试中同样的连接方式与连接线缆的屏蔽层进行连接，射频延伸管与屏蔽罩之间的线缆长度应小于10mm。图9剩余转移阻抗校验射频延伸管与连接线缆的连接带来的衰减值an如下所示：an=20log10=-20log10(S21)……………(13)式中：UF,cal——剩余转移阻抗校验过程中提供的电压；UR,cal——剩余转移阻抗校验过程中接收器处的电压；S21——矢量网络分析仪的S参数。衰减值水平应该比正式测量值大10dB。射频延伸管和连接线缆连接带来的剩余转移阻抗ZTr根据以下公式得到：ZTr=………………式中：T/SMA0047-2024Z0——系统阻抗(通常为50Ω)。5.5测试布置5.5.1概述三同轴法描述了三种不同的测试方法（见4.5.2测试方法A：内回路匹配且外回路有阻尼电阻；测试方法B：内回路端接终端（负载）电阻且外回路无阻尼电阻；测试方法C：（不匹配）-无阻尼电阻短路管中管法同样有三种不同的测试方法，下面给出的测试方法与三同轴测试方法B一致：内回路负载端匹配，源端不采用匹配电路，外回路无阻尼电阻。5.5.2测试装置根据方法B测量转移阻抗的测试装置如图10所示。被测设备应连接至信号发生器（或矢量网络分析仪），测量管的输出应连接至接收机。被测样品由信号发生器（或矢量网络分析仪）馈电并形成干扰电路，在外回路的远端测量感应电压。b)屏蔽线缆组件表面转移阻抗测试装置T/SMA0047-2024Z1——连接线缆的特性阻抗；UR——外回路中的电压；图10管中管法测量屏蔽连接器及屏蔽线缆组件表面转移阻抗的测试装置5.6测试结果衰减值ameas应整个测试频段内以对数扫描方式进行测量并用于计算转移阻抗，测试频点与校验过程保持一致。ameas=20log10=-20log10(S21)……(15)式中：UF,meas——测试过程中提供的电压；UR,meas——测试过程中接收器处的电压；S21——矢量网络分析仪的S参数。对于屏蔽连接器，测量的衰减值根据以下公式转换得到表面转移阻抗：-ZTr……对于屏蔽线缆组件，测量的衰减值根据以下公式转换得到表面转移阻抗：……式中：ZT——转移阻抗；ZTr——剩余转移阻抗；ameas——测试步骤中测量的衰减值；LC——耦合长度；注1——屏蔽连接器的转移阻抗与长度无关，因注2——屏蔽线缆组件的转移阻抗与长度有关，因此转移T/SMA0047-20246测试报告测试报告应为本文件要求的一部分。但是报告的细节和内容应由委托方或用户确定。报告至少应包含以下内容：a）委托方或用户名称；b）测试机构名称；c）测试日期；d）测试设备信息；e）辅助设备信息；f）被测样品信息；g）测试软件信息；h）测试布置示意图；i）测试布置照片；j）限值及性能判据；k）测试结果；l）测试结论；m）测试环境温度。T/SMA0047-2024附录A阻抗匹配器A.1阻抗匹配电路的设计A.1.1概述阻抗匹配电路应采用一个串联电阻Rs和一个并联电阻Rp的双电阻电路（对于某些阻抗组合，例如50/75，可使用商用适配器）。A.1.2次级阻抗Z2低于初级阻抗Z1如果次级阻抗Z2低于初级阻抗Z1，则使用以下公式：RS=Z1………………配置如图A.1所示：图A.1Z2<Z1时阻抗匹配电路的电压增益km为：………………电路散射参数S21为：S21=………T/SMA0047-2024A.1.3次级阻抗Z2高于初级阻抗Z1如果次级阻抗Z2高于初级阻抗Z1，则使用以下公式：RS=Z2……………配置如图B.2所示。图A.2Z2>Z1时的阻抗匹配电路的电压增益km为：……………(A.7)电路散射参数S21为：S21=…………A.2阻抗匹配电路的测量A.2.1概述上述公式A.3）、（A.4）、（A.7）、（A.8用于计算电压增益和散射参数，在低频下计算结果准确，然而在更高的频率下，必须考虑杂散电感和电容。因此，在高频范围内需要通过测量来确定阻抗适配器的参数。A.2.2使用两个相同的阻抗匹配适配器进行测量T/SMA0047-2024在两个相同的阻抗匹配适配器可用的情况下，例如当使用50Ω到75Ω的商用同轴阻抗匹配适配器时，可以通过测量连接在一起的两个适配器的散射参数S21来获得一个适配器的衰减。一个适配器的衰减即为S21测量值的一半。A.2.3使用开路/短路法进行测量通常在使用自制阻抗匹配适配器时，很难构建两个相同的适配器。在这种情况下，可通过开路/短路测量获得适配器的衰减，即分别在次级侧开路和次级侧短路时，通过测量适配器初级侧的输入阻抗。阻抗匹配器的衰减可通过以下公式获得：ZS……………(A.9)Y=α+jβ=arctanhZS……………(A.9)ZOα——阻抗匹配适配器的衰减常数；β——阻抗匹配适配器的相位常数（弧度）；ZS——次级侧短路时适配器初级侧的输入阻抗。T/SMA0047-2024（资料性）不同负载条件对截止频率的影响B.1概述第4章中描述了基于三同轴法测量表面转移阻抗的三种不同测试装置。它们都基于相同的原理，但使用不同的负载条件。以下通过理论方法分析不同测试装置的频率响应及其对截止频率的影响。B.2等效电路三同轴装置的等效电路如图B.1所示.Z1,2——内电路（线缆）和外电路（管）的特性阻抗;εr1,2——内电路（线缆）和外电路（管）的介电常数；β1,2——内电路（线缆）的相位常数，分别为外电路（管）;LC——耦合长度；ZT——转移阻抗；UG——信号发生器电压；U2f——外电路远端的电压。图B.1三同轴装置的等效电路B.3耦合方程T/SMA0047-2024在外电路近端（线缆屏蔽层和测量管之间）短路的条件下，B.1-B.8给出了在任何负载条件下内电路和外电路之间的耦合计算公式。.ZT.g………….L=2兀.………………………………………式中：Z1,2——内电路（线缆）和外电路（管）的特性阻抗;εr1,2——内电路（线缆）和外电路（管）的介电常数；β1,2——内电路（线缆）的相位常数，分别为外电路（管）;λ1,2——内电路（线缆）和外电路（管）的波长;L——耦合长度；ZT——转移阻抗；UG——信号发生器电压；U2f——外电路远端的电压。系数g（见方程式B.2）描述了试验装置的频率响应。低频时，λ>>L，系数g等于1。然而，随着频率的增加，系数开始振荡，因此测量结果也随之振荡。表面转移阻抗测量截止频率定义为在无振荡情况下测量结果偏离性插值3dB时的频率。或者换句话说，当系数g>-或者<1/时，对应的频率值。T/SMA0047-2024B.4仿真B.4.1概述以下研究，通过仿真方法说明了表B.1中不同的测试装置对测试截止频率的影响。一般来说，截止频率主要由系数g的频率特性决定。表B.1不同参数设置w=R1n/Z1r=R1f/Z1v=Z2/R2fn=εr2/εr111 1/210对于方法B和方法C，内电路近端的负载电阻R1n等于信号发生器内对于方法B和方法C，外电路远端的负载电阻R2f等于接收机内阻（一般为50Ω给出了在不同典型绝缘材料（PE、泡沫P,B.4.2方法A的试验装置对截止频率的影响对于第4章规定的试验方法A，系数v=Z2/R2f取决于1/·或/（见第4章公式（3））。以下仿真表明，相对于可测量转移阻抗的最大频率，该系数可以保证表面转移阻抗测试截止频率最大化。图中不同颜色线对应不同的系数v（v=Z2/R2f）。T/SMA0047-2024仿真参数εr1εr2n图B.2g的频率响应的仿真仿真参数εr1εr2n1.6(solidPE)0.791图B.3g的频率响应的仿真T/SMA0047-2024εr1εr2n图B.4g的频率响应的仿真仿真参数εr1εr2n5(PVC)0.477 图B.5g的频率响应的仿真当系数v=1/2或v=n（两者取最小值），则达到最高测量截止频率（即最短波长）。在图B.2和图B.5中，当v=n（=0.659和0.447）达到最高截止频率。但在图B.3和图B.4中，当v=1/时达到最高截止频率。图B.6给出了通过迭代计算得出的3dB截止波长（L/λ1在该截止波长下，系数g变为1/·、i2。该图给出了系数n=εr2/εr1和不同系数v=Z2/R2f的函数。这些曲线近似为线性曲线，可以用直线进行插值。T/SMA0047-2024图B.6方法A的3dB截止波长（L/λ1）的仿真线性插值方程用于推导截止频率-长度乘积公式，如表B.2所示。表B.2方法A的截止频率-长度乘积截止方程 注2——图B.6中的系数n=Jεr2/-在εr2=1条件下简化为n=1/Jεr1。如表B.2所示，即，如果根据试验方法A在三同轴装置中（v=0.71）测量PE绝缘-介电常数为εr2=2.3的线缆，则截止频率长度乘积约为80MHz×m。因此，对于0.5m的耦合长度，可测量表面转移阻抗的最大截止频率约为160MHz。T/SMA0047-2024图B.7显示了实际测量过程中在不同系数值v条件下衰减归一化电压降测量结果。从表B.2中给出的方程中，可以得到v=3的截止频率-长度乘积为18MHz×m，v=0.71的截止频率-长度乘积为80MHz×m。从测量结果中也可以得到相同结论。εr1εr2nZ2L图B.7在方法A的三同轴装置中绝缘介质为固体PE的屏蔽线缆归一化电压测量结果B4.3方法B的试验装置对截止频率的影响。试验方法B不使用阻尼电阻器，外电路远端的负载阻抗R2f为接收机的内阻（一般为50Ω)。因此，系数v=Z2/R2f仅取决于线缆屏蔽层和测量管的直径。表B.3测量管内径为65mm时系数v的典型值Z2Ωv=Z2/R2f线缆屏蔽层的直径为典型的铁路车辆屏蔽高压线缆参数表B.3中的这些值已用于以下仿真中，图B.8绘制了通过迭代计算3dB截止波长（L/λ1）的结果，在该值处，系数g变为1/。这些曲线都近似为线性，可以用直线进行插值。T/SMA0047-2024图B.83db截止波长（L/λ1）的仿真线性插值方程用于推导截止频率-长度乘积公式，如表B.4所示。表B.4方法B的截止频率-长度乘积截止方程v=2.42如表B.4所示，如果根据试验方法B在三同轴装置中（v=1.8）测量PE绝缘-介电常数为εr2=2.3的线缆，则截止频率长度乘积约为28MHz×m。因此，对于0.5m的耦合长度，可测量传输阻抗的最大频率约为56MHz。B4.4方法C的试验装置对截止频率的影响试验方法C不使用阻尼电阻，因此系数v=Z2/R2f仅取决于线缆屏蔽层和测量管的直径，这与试验方法B相同。此外，方法C不使用内电路的远端负载电阻，该电阻由短路代替。因此，系数r为零。T/SMA0047-2024表B.3中的值已用于以下仿真中，图B.9绘制了通过迭代计算3dB截止波长（L/λ1）的结果，在该值处，系数g变为1/。这些曲线都近似为线性，可以用直线进行插值。图B.93db截止波长（L/λ1）的仿真线性插值方程用于推导截止频率-长度乘积公式，如表B.5所示。表B.5方法B的截止频率-长度乘积v=2.42如表B.5所示，如果根据试验方法C在三同轴装置中（v=1.56）测量PE绝缘-介电常数为εr2=2.3的线缆，则截止频率长度乘积约为26MHz×m。因此，对于0.5m的耦合长度，可测量表面转移阻抗的最大频率约为52MHz。B4.5结论T/SMA0047-2024综上所述，通过三同轴法测量的表面转移阻抗的截止频率-长度乘积由测试负载条件和被测线缆的介电常数确定。表B.6给出了上述因素下三种试验方法的截止频率-长度乘积值。表B.6不同设置中一些典型线缆的截止频率长度乘积（f×L)3dBεr1=2.3(v=0.71)εr1=1.6(v=0.71)εr1=3.5(v=0.71)T/SMA0047-2024表B.6不同设置中一些典型线缆的截止频率长度乘积（续）（f×L)3dBεr1=3.5(v=0.71)εr1=5(v=0.71)T/SMA0047-2024（资料性）散射参数S21与表面转移阻抗ZT的转换C.1散射参数C.1.1单端口散射参数我们可以通过入射（i）和反射（r）电压、电流和功率波的平方根来描述端口，如图C.1所示。a)b)图C.1单端口U=Ui+Ur………(C.1)I=Ii-Ir=…………………………………U和I分别是单端口端子处的电压和电流，R0可以视为单端口的可视阻抗。对于实际应用，最好选择特性阻抗标称值，例如50Ω、75Ω、100Ω、120Ω、150Ω。该阻抗