大电流注入探头与机载屏蔽线缆耦合解析模型

doi:10.7527/S1000-6893.2022.27053

电子电气工程与控制

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大电流注入探头与机载屏蔽线缆耦合解析模型

赵宏旭, 申海洋, 陈业, 石旭东()

中国民航大学电子信息与自动化学院，天津 300300

收稿日期:2022-02-18 修回日期:2022-04-06 接受日期:2022-07-13 出版日期:2023-03-25 发布日期:2022-07-21
通讯作者: 石旭东 E-mail:xdshi@cauc.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(51377161);航空科学基金(20182667010)

Coupling mechanism between bulk current injection probe and airborne shielded cable

Hongxu ZHAO, Haiyang SHEN, Ye CHEN, Xudong SHI()

College of Electronic Information and Automation，Civil Aviation University of China，Tianjin 300300，China

Received:2022-02-18 Revised:2022-04-06 Accepted:2022-07-13 Online:2023-03-25 Published:2022-07-21
Contact: Xudong SHI E-mail:xdshi@cauc.edu.cn
Supported by:
National Natural Science Foundation of China(51377161);Aeronautical Science Foundation of China(20182667010)

摘要/Abstract

摘要：

大电流注入（BCI）法是机载设备传导抗扰度试验的标准测试方法，探明BCI注入探头与机载设备互连线缆间的耦合机理对于进一步拓展传导抗扰度试验能力至关重要，然而目前尚无明确的解析模型可用于描述注入探头与屏蔽线缆的耦合机理。首先根据注入探头结构特征建立集总参数模型，通过测量其空载情况下反射系数求取相对磁导率以及电感、电容等寄生参数，依据戴维宁定理构建注入探头等效电路。随后按照注入探头与屏蔽线缆的空间结构关系划分耦合和非耦合区间，分别建立链路参数方程并依次进行区间级联，最终结合端接方程形成BCI注入探头与屏蔽线缆的耦合解析模型。同时基于实验平台对注入探头与屏蔽线缆所形成的多端口网络进行散射参数测试，通过对比屏蔽线缆终端耦合电压验证解析模型准确性。结果表明在低频至谐振点区间，模型与实验结果误差<3 dB，该模型可有效描述注入探头与屏蔽线缆间耦合机理。

关键词: 大电流注入, 屏蔽线缆, 集总参数, 链路参数, 传输线理论

Abstract:

The Bulk Current Injection （BCI） method is the standard test method for conducted immunity test of airborne equipment. Exploring the coupling mechanism between the BCI injection probe and the interconnecting cable of airborne equipment is very important to further expand the conducted immunity test capability. However， there is barely comprehensive analytical model to describe the coupling mechanism between the injection probe and the shielded cable. Firstly， a lumped parameter model is established according to the structural characteristics of the injection probe， and the relative permeability and parasitic parameters such as inductance and capacitance are obtained by measuring the reflection coefficient with open-circuit termination. The equivalent circuit of the injection probe is constructed according to Thevenin's theorem. Then， according to the spatial structure relationship between the injection probe and the shielded cable， the coupling and uncoupling sections are defined， and the respective chain-parameter equations are established and cascaded to gain the overall chain-parameter equation. Finally， the coupling analytical model of the BCI injection probe and the shielded cable is formed based on the termination equations. At the same time， the scattering parameters of the multi-port network formed by the injection probe and the shielded cable are tested based on the experimental platform. The accuracy of the analytical model is verified by comparing the terminal coupling voltage of the shielded cable. The results show that the error between the model and the experimental results is less than 3 dB from low frequency to resonance point， and the model can effectively describe the coupling mechanism between the injection probe and the shielded cable.

Key words: Bulk Current Injection (BCI), shielded cable, lumped parameter, chain-parameter, transmission line theory

中图分类号:

V240.3

赵宏旭, 申海洋, 陈业, 石旭东. 大电流注入探头与机载屏蔽线缆耦合解析模型[J]. 航空学报, 2023, 44(6): 327053-327053.

Hongxu ZHAO, Haiyang SHEN, Ye CHEN, Xudong SHI. Coupling mechanism between bulk current injection probe and airborne shielded cable[J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2023, 44(6): 327053-327053.

图/表 12

图 1

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参考文献 23

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主管单位：中国科学技术协会主办单位：中国航空学会北京航空航天大学

参数	数值
金属外壳外径/mm	64.5
金属外壳内径/mm	20
磁芯外径/mm	53
磁芯内径/mm	32
磁芯宽度/mm	57
金属外壳宽度/mm	70
绕组截面长度a/mm	7
绕组截面宽度b/mm	1
金属外壳厚度/mm	3

参数	数值
线长（360°端接）/mm	1 200
线芯半径（360°端接）/mm	0.24
屏蔽层外径（360°端接）/mm	0.99
绝缘层外径（360°端接）/mm	1.25
线长（引线端接）/mm	1 200
线芯半径（引线端接）/mm	0.24
屏蔽层外径（引线端接）/mm	0.99
绝缘层外径（引线端接）/mm	1.25
屏蔽层剥线长度（引线端接）/mm	70
引线长度（引线端接）/mm	90

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