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

ICS29.020

CCSS35

T/SMA

团体标准

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

TestMethodforSurfaceTransferImpedanceofHighVoltage

ShieldedCablesandConnectorsinRailwayApplications

2024-08-30发布2024-09-15实施

上海市计量协会发布

T/SMA0047-2024

目次

前言.............................................................................II

1范围................................................................................1

2规范性引用文件......................................................................1

3术语和定义..........................................................................1

4三同轴法测量高压屏蔽线缆的表面转移阻抗..............................................3

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..................................9

6测试报告...........................................................................15

附录A（规范性）阻抗匹配器.........................................................16

附录B（资料性）不同负载条件对截止频率的影响.......................................19

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.......................................34

I

T/SMA0047-2024

前言

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

草。

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。

II

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

1范围

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（Metallic

communicationcabletestmethods—Part4-1:Electromagneticcompatibility(EMC)—Introductionto

electromagneticscreeningmeasurements）

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（Metallic

communicationcabletestmethods—Part4-3:Electromagneticcompatibility(EMC)—Surfacetransfer

impedance—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:Electromagnetic

compatibility(EMC)—Testmethodformeasuringoftransferimpedanceandscreeningattenuationor

�）

couplingattenuationofconnectorsandassemblies—Triaxialtubeintu�bemethod��

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—Part

4-15:Electromagneticcompatibility(EMC)—Testmethodformeasuringtransferimpedanceandscreening

attenuation)—orcouplingattenuationwithtriaxialcell）

IEC61196-1同轴通信线缆第1部分：总规范：总则、定义、要求和试验方法（Coaxialcommunication

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。

1

T/SMA0047-2024

3.1

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。

U

2……………………

ZT

I1L

（1）

其中：

Z1,Z2——分别为内回路和外回路的特征阻抗；

U1,U2——分别为内回路和外回路的电压(下角标：n：近端，f：远端)；

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；

——自由空间中的波长。

——表面转移阻抗。

图1Z定义

��T

3.4

耦合长度（Couplinglength）

测试管中的线缆长度。

3.5

截止频率（Cut-offfrequency）

2

T/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。

3

T/SMA0047-2024

U

F,cal………………（2）

acal20log10-20log10(S21)

UR,cal

式中：

UF,cal——校验步骤信号发生器的输出电压；

——校验步骤接收机的输入电压；

UR,cal

——矢量网络分析仪的参数。

S21S

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：

60D

Z1ln…………（3）

rd

式中：

——线缆相对介电常数

r

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。

4

T/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：

D

RA60ln50

2d

……………(4)

Amin[2,r1]

r2

式中：

D——测量管的内径；

d——线缆屏蔽层的外径；

内回路的相对介电常数；

r1——

外回路的相对介电常数。

r2——

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）

5

T/SMA0047-2024

4.5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。

a)测试方法A:内回路匹配且外回路有阻尼电阻

6

T/SMA0047-2024

b)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

c)测试方法C:（不匹配）-无阻尼电阻短路

图中：

ZG——信号发生器阻抗；

Z1——被测线缆特征阻抗；

U1——内回路输入电压；

U2——外回路输出电压；

UR——外回路电压；

LC——耦合长度；

——终端（负载）电阻；

R1

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。

UF,meas

ameas20log1020log10(S21)…………

UR,meas

(5)

式中：

——测试步骤提供的电压；

UF,meas

UR,meas——测试步骤接收器处的电压；

——矢量网络分析仪的参数。

S21S

4.6测试结果

4.6.1表面转移阻抗计算

7

T/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：

Z

aa(a10log10(0))

meascalpadZ

R(ZR){1}

10220………………

ZT10(6)

Z0LC

对于测试方法B：

aa

{meascal}

R1Z020

ZT10……………(7)

2LC

对于测试方法C：

aa

{meascal}

Z020

ZT10………………(8)

2LC

式中：

Z0——系统阻抗（通常为50Ω）；

——内回路特征阻抗；

Z1

ZT——表面转移阻抗；

ameas——测试的衰减值；

acal——测试设备无法消除的连接线缆衰减值；

apad——匹配电路的衰减值；

LC——耦合长度；

R1——内回路中的终端（负载）电阻；

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：

…………………

fcutLC80MHzm(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：

fcutLC30MHzm………………(10)

对于测试方法C：

fcutLC25MHzm………………(11)

8

T/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：

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T/SMA0047-2024

1）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。

10

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。

UF,cal

acal20log10-20log10(S21)…………(12)

UR,cal

11