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MIL-STD-461G解析

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MIL-STD-461G解析

  • 分类:新闻资讯
  • 作者:北京世纪汇泽科技有限公司 张敬文
  • 来源:
  • 发布时间:2016-03-15 11:28

 

摘要
对最新版美军标MIL-STD-461G与前一版本之间的差异做了详尽的说明,总结了其变化的特点和趋势,分析了导致变化的部分原因。


关键词
MIL-STD-461G;发射;敏感度;适用性;步骤


Abstract
The differences between the MIL-STD-461G and MIL-STD-461F are introduced in detail. The characteristics and trends of the changes are summarized. Some of the reasons for the change are analyzed.


Keywords
MIL-STD-461G;emission;susceptibility;applicability;procedures

 

 

1 概述
MIL-STD-461G已经于2015年11月11日正式发布,用于替代MIL-STD-461F。
本次版本升级,变化较多。主要包括引用标准、测试布置、测试设备以及测试项目等几个方面。


2 详细变化
1 范围
本部分内容没有变化。


2引用文件
本部分内容的变化主要是非政府出版物部分,内容有增有减。
删掉了ANSI/NCSL Z540-1引用。
增加了ISO/IEC 17025 引用。


3 定义
本部分内容的变化主要是术语定义有所增加,另外描述的顺序也有所调整。


3.1增加了三个术语定义:
3.1.2 天线端口
3.1.4 电缆束
3.1.5 甲板下暴露


3.2本标准中使用的缩略词
本部分增加了以下缩略词

  • AMSCI:Acquisition Management System Control
  • ANSI:American National Standards Institute
  • DID:Data Item Description
  • DSPO:Defense Standardization Program Office
  • E3:Electromagnetic Environmental Effects
  • ESD:Electrostatic Discharge
  • FFT:Fast Fourier Transform
  • FWHM:Full Width Half Maximum
  • ISO:International Organization for Standardization
  • MAD:Magnetic Anomaly Detectors
  • 本部分删掉了以下缩略词
  • ISM – Industrial, Scientific and Medical


4 一般要求
4.3.5.1金属接地板
本部分对在屏蔽室外使用的金属接地板的尺寸要求变大:
在屏蔽室外使用的金属接地板应在每个方向上超出测试配置边界至少2.5米。F版中的要求为1.5米。


4.3.6 电源阻抗
本部分增加了LISN与金属接地板的搭接电阻的具体要求,同时删掉了LISN阻抗测量的周期要求。
LISN应与测试接地板或接地设施进行电搭接,且搭接电阻不应超过2.5mΩ。


4.3.7.2 额外人员和设备
本部分内容增加了如下描述:
所有设备和附属装置,包括对于特定辐射中不是主动使用的天线,应从试验区域或屏蔽室中移除。


4.3.8 EUT测试配置
本部分内容的变化较大,较多。
图2、3、4测试配置图中有一些共同的细微变化,电源插座距离LISN的距离变得尽可能近。这样可以减少电源线对测试的影响。
 

图2 通用测试配置
 

 

图3 安装到非导电表面的EUT通用测试配置
 
为新增加的测试布置,详细给出了带屏蔽机箱的落地式设备的测试配置。
 
图4带屏蔽机箱的落地式设备通用测试配置
 

 对落地式EUT的测试配置变化较大。电源线以及互连线均应沿测试桌进行布置,F版是沿地面布置。

图5 落地式设备的通用测试配置

4.3.8.2 EUT搭接
本部分增加如下描述:
EUT搭接到接地平板应在连接电缆和EMI测试之前根据安装图或设备规范进行验证。验证过程和结果应记录在EMITR中。


4.3.8.6.1 互联线束或电缆
增加了以下描述:
对互联电缆超过2m长的部分需要在测试配置后折叠,并放置在接地平面5cm高的位置。
所有电缆应放置在接地平面上方5cm处,使用非导电材料支撑。非导电材料可以是木质或泡沫。
如果EUT是高机箱,电缆走线是从顶部或接近顶部,则电缆应向下走到接地平面,然后沿测试配置边界平行走线2米长。如果EUT是落地式单元并且电缆从顶部铺设,则电缆应向下走到接地平面,然后沿测试配置边界平行走线2米长。如果电缆是从底部铺设,则电缆应向上走到接地平面,然后沿测试配置边界平行走线2米长。


4.3.8.6.2 输入(主)电源线 
增加了以下描述:
对于电源线的总长不能超过2.5米的限制给出了例外形况的说明。“对于大的EUT电缆从顶部走线或者从立式设备的底部走线,总长度将超过2.5米,但需保持最短。”“绝缘支撑可以是木质或泡沫”


4.3.10测量设备的使用 
增加了使用FFT技术的测量接收机的具体要求,描述如下:
使用FFT技术的测量接收机是可以接受的。并给出了具体的设置参数(Table II)。


4.3.10.3.1带宽 
本部分内容的变化主要是增加了有关FFT接收机的参数设置和相关注解。
表2的主要变化是增加了FFT接收机的设置参数。

 
2/ FFT接收机。FFT测量技术可用于提供FFT运算是依据ANSI C63.2。测量接收机的用户界面必须允许为FFT时域和频率步长模式的测量以同样的方式直接输入表II的参数,没有必要或机会去直接控制FFT功能。

4.3.11 测量设备的校准

本部分内容的变化主要是校准依据的标准有所变化,另外对于无源设备的校准周期提出了更符合实际的放宽要求。描述如下:

依据本标准测量所需的主要测量设备和附件应依据ISO/IEC 17025或ISO 10012或根据可追溯到国家标准与技术研究所认可的校准程序进行校准。测量天线、电流探头和LISN等无源装置经过初次校准后,除非进行了维修,否则无须进行正式的校准。测量系统的完整性检查步骤足以决定无源装置是否可用。

5测试项目
项目描述发生了变化,所有项目均删掉了具体的频率范围,代之以更加易于理解的文字描述测试特征,使得测试项目的内含更具体易懂。删掉了F版中的CS106,增加了CS117,CS118。详见表4。

表4 发射和敏感度要求

 

对于要求矩阵的具体变化如下:
除了新增测试项目CS117、CS118和删掉项目CS106外,原有测试项目的变化主要是CS104和RS101两个项目上。
表5 要求矩阵
 

 
5 详细要求
5.4 CE101,传导发射,音频电流,电源线
5.4.1 CE101适用性
增加了如下描述:
对于安装到海军飞机上的设备,仅当平台包含反潜武器,且工作在30Hz和10kHz之间时适用,例如声纳和磁异探测仪等。
5.4.3.4 CE101测试步骤
本部分有如下变化:
5.4.3.4 b由原来的校准修改为系统完整性检查。
5.4.3.4 b (1)施加信号的频率由原来的1kHz,3kHz和10kHz修改为1.1kHz,3kHz和9.9kHz。

5.5 CE102,传导发射,射频电压,电源线
5.5.3.4 步骤
本部分增加了1个步骤如下:
5.5.3.4a (2) 在10.5kHz和100kHz频率施加90dBuV的信号到LISN的电源输出端。对于10.5kHz和100kHz频率,使用示波器高阻模式校验LISN上存在该信号并确认是否为正弦波。确认在LISN上建立了合适的信号后,断开LISN,用示波器50欧姆阻抗测量信号电压。LISN上的电压和50欧姆阻抗测量电压之比应在以下容差范围内:10.5 kHz = -14 dB (+1 dB/-2 dB),100 kHz = -3 dB (+1 dB/-2 dB)
5.5.3.4a(3)本条目中的校验信号频率由原来的10kHz,100kHz,2MHz和10MHz修改为10.5kHz,100kHz,1.95MHz和9.8MHz。

5.6 CE106,传导发射,射频电压,电源线
5.6.1CE106适用性
本部分增加了以下描述:
对于海军舰船应用且峰值发射功率大于1kW时,相对于1kW峰值功率每增加1dB,5%的排除频率将增加基频的0.1%。
排除频率= ± f * (0.05 + (0.001/dB) * (PtPk [dBm] – 60 [dBm]))
终止频率的描述修改为:
设备测试的上限频率取决于EUT发生或接收的最高频率。对于发生或接收频率低于1GHz的系统,频率上限为最高频率的20倍或18GHz,取较大者。对于发生或接收频率大于1GHz的系统,频率上限为最高频率的10倍或40GHz,取较小者。对于使用波导的设备,该要求不适用于低于8/10波导截止频率。
删掉了F版中的如下描述:
RE102适用于天线永久连接到EUT的设备的接收模式或待机模式。
5.6.2 CE106限值
c.条增加了以下描述:
对于海军舰船应用,二次和三次谐波将被抑制到-20dBm同时其他谐波和杂散发射应被抑制到-40dBm。对于发射占空比小于0.2%的限值可以放宽到0dBm。
5.6.3.4.1 b. 描述由“校准”改为“系统完整性检查”
5.6.3.4.2 b. 描述由“校准”改为“系统完整性检查”

5.7 CS101,传导敏感度,电源线
5.7.1 CS101适用性
描述修改为:
本要求适用于每相电流小于等于30A的交流设备和子系统和直流输入电源线,但不包括回线。如果系统的工作频率为150kHz或更小且工作灵敏度为1uV或更好(例如0.5uV),本要求也适用于大于30A的系统。对于直流工作的设备,本要求的适用频率范围为30Hz-150kHz。对于交流工作的设备,本要求的使用频率范围为EUT电源频率的2次谐波至150kHz。
5.7.3.1 目的
增加了以下描述:
有两种测量所施加信号的方法。方法一,使用电源输入端带有隔离变压器的示波器。方法二,使用带有传感器的测量接收机。传感器使得接收机与EUT的电源得到隔离同时降低了信号以保护接收机。

5.8 CS103,传导敏感度,天线端口,互调
5.8.1 CS103适用性
描述修改为:
当顶购方有要求时,接收机前端敏感度要求适用于通信接收机、射频功放、收发器、雷达接收机、声学接收机以及电子对抗接收机等设备和子系统,频率范围为15kHz-10GHz。

5.9 CS104,传导敏感度,天线端口,无用信号抑制
5.9.1 CS104适用性
描述修改为:
当顶购方有要求时,接收机前端敏感度要求适用于通信接收机、射频功放、收发器、雷达接收机、声学接收机以及电子对抗接收机等设备和子系统,频率范围为0Hz-20GHz。对于海军舰船和潜艇,本要求适用于所有接收机。适用频率范围是待评估单元前端设计的函数。

5.10 CS105 ,传导敏感度,天线端口,交调
5.10.1 CS105适用性
描述修改为:
当顶购方有要求时,接收机前端敏感度要求仅适用于通常处理调幅射频信号的接收机。频率范围为30Hz-0GHz。

5.11 CS109,传导敏感度,结构电流
5.11.1 CS109适用性
描述修改为:
本要求适用于工作频率不高于100kHz且工作灵敏度等于或优于1uV(例如0.5uV)的设备和子系统,频率范围为:60Hz-100kHz。本项目不适用于手持设备。

5.12 CS114,传导敏感度,大电缆注入
5.12.1 CS114适用性
描述修改为:
本要求适用于全部互联电缆包括电源电缆,频率范围为:10kHz-200MHz。对于安装到舰船或潜艇上的EUT,对EUT的完整电源电缆(高位线和回线,共模测试)在频率范围4kHz-1MHz增加了限值为77dBuA的共模测试。
5.12.2 CS114限值
描述修改为:
当给注入探头输入按图CS114-1校验并按要求施加调制的测试信号时,EUT不应出现任何故障、性能降低或偏离规定的指标值超出设备或子系统规范中给出的指标允差。图CS114-1中的相应曲线可以从表VI中选取。如果受试电缆上的实际感应电流在整个频率范围内达到以下数值时(曲线5=115dBuA,曲线4=103dBuA,曲线3=95dBuA,曲线2=89dBuA,曲线1=83dBuA),即使定向耦合器上监测的正向功率低于校验值,当EUT不敏感时,也认为它满足要求。
本要求不适用于接收机天线的同轴电缆,水面舰船和潜艇除外。
5.12.3.3配置
校准配置中同时加入了电流探头,使得校验值与实际情况更加符合。
 
图CS114-3 校准配置
5.12.3.4 步骤
增加了下面一条:
c.校验。在电流探头保持在校准配置中时,按照图CS114-4校验测试系统,执行扫描。
(1) 设置信号源为10kHz(调制是可选的且不该有影响)。
(2) 将5.12.3.4b(4)中确定的功率电平施加到注入探头,同时监视监测探头的感应电流。
(3) 使用最小驻留时间和表II中的两倍步长在要求的频率范围内扫描,保持前向功率为在5.12.3.4b(4)中确定的校准电平。验证校准时的前向功率和感应电流处于电流测试限值的3dB容差范围内。
 
图CS114-4 校验配置

5.13 CS115,传导敏感度,大电缆注入,脉冲激励
5.13.3.4c(2)(d)删掉了“确认敏感度门限电平高于限值”的描述。

5.14 CS116,传导敏感度,阻尼正弦瞬态,电缆和电源线
5.14.1 CS116适用性
本部分增加了测试频率范围的描述:
本要求适用于所有互联电缆、电源电缆和每根高电位电源线,频率范围为10kHz-100MHz。电源回线和中性线无须单独进行测试。对于潜艇应用,本要求仅适用于那些连接到耐压壳体外部的电缆。

5.15 CS117,传导敏感度,雷电感应瞬态,电缆和电源线
新增项目。
5.15.1 CS117适用性
本要求适用于所有安全关键设备的互联电缆,包括完整的电源线以及每根高位线。还适用于某些非安全关键功能设备,其互联电缆/电气接口连接到执行安全关键功能设备或其电器接口/电气接口是执行安全关键功能设备的一部分。当订购方有要求时,也适用于实行非安全关键功能的设备。本要求受限地适用于在甲板上走线的水面舰船设备。


5.15.2 CS117限值
当按表7规定的电平施加图CS117-1~CS117-8信号时,EUT不应出现任何故障、性能降低、或偏离规定指示值,超过独立设备或子系统规范中指示的容差。表7中瞬态的选用依据以前的经验考虑了缺省的数值和波形,且当主平台雷电瞬态不存在时将用于确定设备功能。当存在可用的平台雷电瞬态数据的情况下,这些数据可用于裁剪不同的等级或波形,由采购方确认。注意,电源线以及测试步骤部分定义的电缆束中电源线的应独立测试,测试电平在表7中定义。

5.15.3 CS117测试步骤
5.15.3.1 目的
本测试步骤用于确认EUT承受耦合到其电缆和电源线上的雷电瞬态的能力。

5.15.3.2 测试设备
测试设备如下:
a. 雷电瞬态发生器
b. 注入变压器
c. 示波器
d. 电流监视探头
e. 衰减器,50Ω,当电流监视探头需要时
f. 电压监视探头,高阻
g. 监视环,低阻线圈
h. 校准环,低阻线圈
i. 电容,直流输入端口≥28000uF,交流输入端口10uF
j. LISN

5.13.3.3 配置
测试配置如下:
a. 如图2~图5所示,如4.3.8节所述,保持EUT的基本测试配置。对于直流电源在LISN输入端高位线和回线之间应连接最小28000uF的电容,对于交流电源在LISN输入端高位线、回线和地之间应分别连接10uF的电容。
b. 校准。按图CS117-9配置测试设备校准波形,包含短路电流和开路电压。
c. EUT测试:
(1) 按图CS117-10,图CS117-11,图CS117-12配置测试设备.
(2) 将注入变压器和电流监视探头放置到EUT的某个线束上。
(3) 电流监视探头距离EUT连接器5-15cm。如果连接器和基座的总长度超过15cm,则将电流监视探头放到连接器基座尽可能近的地方。
(4) 注入变压器距离电流监视探头的距离为5-50cm。
(5) 将监视环放入注入变压器中连接电压监视探头。

5.15.3.4 步骤。
测试步骤如下:
a. 测量设备通电预热,达到稳定工作状态。


b. 校准。使用校准配置按如下步骤校验波形。
(1) 连接瞬态信号发生器至注入变压器的初级。
(2) 对于每个波形,在指定的测试等级(VT或IT),记录校准环开路电压波形和短路电流波形。确认波形符合图CS117-1至CS117-6所示波形参数。让瞬态信号发生器产生极限电平的电压和电流(VL或IL)和波形是没有必要的。然而如果瞬态信号发生器有能力达到指定的极限电平(VL或IL),则记录和验证此时的极限波形。
(3) 对于多脉冲和多脉冲群测试,还应依据图CS117-7和图CS117-8验证适用的脉冲样式和时间参数。
(4) 使用相反的极性重复5.13.3.4 b(2)至5.13.3.4 b(3)。


c. EUT测试。
(1) EUT和测试设备通电预热,达到稳定工作状态。
(2) 施加瞬态信号,增加信号发生器的输出直至达到指定的测试电平(VT或IT)或极限电平(VL或IL)。调整信号源或者注入变压器配置去达到指定的测试电平(VT或IT),除非首先到达了极限电平(VL或IL)。如果注入变压器配置发生了变化则重新进行校准。记录波形和得到的幅度电平。如果在测试电平(VT或IT)之前达到了极限电平(VL或IL),测试将被重新评估以确定测试是否可接受如下:
(a) 如果瞬态信号发生器在校准期间产生了符合的极限波形(幅度和波形),测试是可接受的。
(b) 如果测试期间得到了特定的极限波形且处于图CS117-1至图CS117-6所示波形的容差范围内,测试是可接受的。
(c) 如果以上条件均没得到满足,则使用能满足极限波形要求的其他瞬态信号发生器在同一根电缆束上重复测试。这种情况下,相关的极限电平(VL或IL)成了测试电平(VT或IT),测试电平成了极限电平。使用替代的瞬态信号发生器重新校准。
测量电压或电流波形电平时,将忽略由设备噪声导致的短时脉冲或高频噪声、开关瞬态或负载影响。
(3) 对于多脉冲测试,使用在5.13.3.4c(2)中建立的信号发生器参数,施加一个最小为10的多脉冲应用同时监视EUT的工作,多脉冲瞬态之间的最大时间间隔不超过5分钟。
(4) 对于多脉冲群测试,使用在5.13.3.4c(2)中建立的信号发生器参数,每3秒施加一个多脉冲群应用,连续施加,持续时间最小为5分钟。
(5) 使用相反的极性重复5.13.3.4 c(2)至5.13.3.4 c(4)。
(6) 在与EUT的每个连接器接口的每根线束上重复5.13.3.4 c(2)至5.13.3.4 c(5)。对于电源线,在完整的电源线(高位线和回线)以及去除了回线和外壳接地线(绿线)的电源线上重复5.13.3.4 c(2)至5.13.3.4 c(5)。对于包含互联电缆和电源线的连接器,在完整电缆、电源线(包含高位线和回线)、去除了回线和地线的电源线上分别重复5.13.3.4 c(2)至5.13.3.4 c(5)。


5.15.3.5 数据提供。
将提供如下数据:
a. 提供在每个电缆上进行测试的波形和幅度的列表。
b. 提供校准波形的图形。
c. 提供在每个电缆上进行的测试波形的图形;每个极性一个图例。
d. 提供每个敏感度门限电平数据和相关波形。
e. 提供电流探头和衰减器的校准数据。
f. 提供在每个接口连接器上是否满足由5.15.3.4c确定的敏感度评估要求。
 

 

图CS114-3 校准配置
 

5.12.3.4 步骤
增加了下面一条:
c.校验。在电流探头保持在校准配置中时,按照图CS114-4校验测试系统,执行扫描。
(1) 设置信号源为10kHz(调制是可选的且不该有影响)。
(2) 将5.12.3.4b(4)中确定的功率电平施加到注入探头,同时监视监测探头的感应电流。
(3) 使用最小驻留时间和表II中的两倍步长在要求的频率范围内扫描,保持前向功率为在5.12.3.4b(4)中确定的校准电平。验证校准时的前向功率和感应电流处于电流测试限值的3dB容差范围内。
 

图CS114-4 校验配置
5.13 CS115,传导敏感度,大电缆注入,脉冲激励
5.13.3.4c(2)(d)删掉了“确认敏感度门限电平高于限值”的描述。

5.14 CS116,传导敏感度,阻尼正弦瞬态,电缆和电源线
5.14.1 CS116适用性
本部分增加了测试频率范围的描述:
本要求适用于所有互联电缆、电源电缆和每根高电位电源线,频率范围为10kHz-100MHz。电源回线和中性线无须单独进行测试。对于潜艇应用,本要求仅适用于那些连接到耐压壳体外部的电缆。
5.15 CS117,传导敏感度,雷电感应瞬态,电缆和电源线

新增项目。
5.15.1 CS117适用性
本要求适用于所有安全关键设备的互联电缆,包括完整的电源线以及每根高位线。还适用于某些非安全关键功能设备,其互联电缆/电气接口连接到执行安全关键功能设备或其电器接口/电气接口是执行安全关键功能设备的一部分。当订购方有要求时,也适用于实行非安全关键功能的设备。本要求受限地适用于在甲板上走线的水面舰船设备。
5.15.2 CS117限值
当按表7规定的电平施加图CS117-1~CS117-8信号时,EUT不应出现任何故障、性能降低、或偏离规定指示值,超过独立设备或子系统规范中指示的容差。表7中瞬态的选用依据以前的经验考虑了缺省的数值和波形,且当主平台雷电瞬态不存在时将用于确定设备功能。当存在可用的平台雷电瞬态数据的情况下,这些数据可用于裁剪不同的等级或波形,由采购方确认。注意,电源线以及测试步骤部分定义的电缆束中电源线的应独立测试,测试电平在表7中定义。
5.15.3 CS117测试步骤
5.15.3.1 目的
本测试步骤用于确认EUT承受耦合到其电缆和电源线上的雷电瞬态的能力。
5.15.3.2 测试设备
测试设备如下:
a. 雷电瞬态发生器
b. 注入变压器
c. 示波器
d. 电流监视探头
e. 衰减器,50Ω,当电流监视探头需要时
f. 电压监视探头,高阻
g. 监视环,低阻线圈
h. 校准环,低阻线圈
i. 电容,直流输入端口≥28000uF,交流输入端口10uF
j. LISN

5.13.3.3 配置
测试配置如下:
a. 如图2~图5所示,如4.3.8节所述,保持EUT的基本测试配置。对于直流电源在LISN输入端高位线和回线之间应连接最小28000uF的电容,对于交流电源在LISN输入端高位线、回线和地之间应分别连接10uF的电容。
b. 校准。按图CS117-9配置测试设备校准波形,包含短路电流和开路电压。
c. EUT测试:
(1) 按图CS117-10,图CS117-11,图CS117-12配置测试设备.
(2) 将注入变压器和电流监视探头放置到EUT的某个线束上。
(3) 电流监视探头距离EUT连接器5-15cm。如果连接器和基座的总长度超过15cm,则将电流监视探头放到连接器基座尽可能近的地方。
(4) 注入变压器距离电流监视探头的距离为5-50cm。
(5) 将监视环放入注入变压器中连接电压监视探头。

5.15.3.4 步骤。
测试步骤如下:
a. 测量设备通电预热,达到稳定工作状态。
b. 校准。使用校准配置按如下步骤校验波形。
(1) 连接瞬态信号发生器至注入变压器的初级。
(2) 对于每个波形,在指定的测试等级(VT或IT),记录校准环开路电压波形和短路电流波形。确认波形符合图CS117-1至CS117-6所示波形参数。让瞬态信号发生器产生极限电平的电压和电流(VL或IL)和波形是没有必要的。然而如果瞬态信号发生器有能力达到指定的极限电平(VL或IL),则记录和验证此时的极限波形。
(3) 对于多脉冲和多脉冲群测试,还应依据图CS117-7和图CS117-8验证适用的脉冲样式和时间参数。
(4) 使用相反的极性重复5.13.3.4 b(2)至5.13.3.4 b(3)。
c. EUT测试。
(1) EUT和测试设备通电预热,达到稳定工作状态。
(2) 施加瞬态信号,增加信号发生器的输出直至达到指定的测试电平(VT或IT)或极限电平(VL或IL)。调整信号源或者注入变压器配置去达到指定的测试电平(VT或IT),除非首先到达了极限电平(VL或IL)。如果注入变压器配置发生了变化则重新进行校准。记录波形和得到的幅度电平。如果在测试电平(VT或IT)之前达到了极限电平(VL或IL),测试将被重新评估以确定测试是否可接受如下:
(a) 如果瞬态信号发生器在校准期间产生了符合的极限波形(幅度和波形),测试是可接受的。
(b) 如果测试期间得到了特定的极限波形且处于图CS117-1至图CS117-6所示波形的容差范围内,测试是可接受的。
(c) 如果以上条件均没得到满足,则使用能满足极限波形要求的其他瞬态信号发生器在同一根电缆束上重复测试。这种情况下,相关的极限电平(VL或IL)成了测试电平(VT或IT),测试电平成了极限电平。使用替代的瞬态信号发生器重新校准。
测量电压或电流波形电平时,将忽略由设备噪声导致的短时脉冲或高频噪声、开关瞬态或负载影响。
(3) 对于多脉冲测试,使用在5.13.3.4c(2)中建立的信号发生器参数,施加一个最小为10的多脉冲应用同时监视EUT的工作,多脉冲瞬态之间的最大时间间隔不超过5分钟。
(4) 对于多脉冲群测试,使用在5.13.3.4c(2)中建立的信号发生器参数,每3秒施加一个多脉冲群应用,连续施加,持续时间最小为5分钟。
(5) 使用相反的极性重复5.13.3.4 c(2)至5.13.3.4 c(4)。
(6) 在与EUT的每个连接器接口的每根线束上重复5.13.3.4 c(2)至5.13.3.4 c(5)。对于电源线,在完整的电源线(高位线和回线)以及去除了回线和外壳接地线(绿线)的电源线上重复5.13.3.4 c(2)至5.13.3.4 c(5)。对于包含互联电缆和电源线的连接器,在完整电缆、电源线(包含高位线和回线)、去除了回线和地线的电源线上分别重复5.13.3.4 c(2)至5.13.3.4 c(5)。

5.15.3.5 数据提供。
将提供如下数据:
a. 提供在每个电缆上进行测试的波形和幅度的列表。
b. 提供校准波形的图形。
c. 提供在每个电缆上进行的测试波形的图形;每个极性一个图例。
d. 提供每个敏感度门限电平数据和相关波形。
e. 提供电流探头和衰减器的校准数据。
f. 提供在每个接口连接器上是否满足由5.15.3.4c确定的敏感度评估要求。
 
 
图CS117-9 校准配置
 
图CS117-10 完整互联电缆的雷电瞬态注入
 
 
图CS117-11完整电源线(含高位线和回线)的雷电瞬态注入

 

图CS117-12不含回线和地线的电源线雷电瞬态注入

5.16 CS118,人体导致的静电放电
新增项目。
5.16.1 CS118适用性
本要求适用于具有人机界面的电子、电气和机电设备或子系统。不适用于军械。
5.16.2 CS118限值
当按表8指示的电平使用150pF/330Ω且电感不超过5uH的电路实施放电时,EUT不应出现任何故障、性能降低、或偏离规定指示值,超过独立设备或子系统规范中指示的容差。对于导电表面使用8kV接触放电。当接触放电无法进行时使用空气放电。
5.16.3 测试步骤
5.16.3.1 目的
本测试步骤用于验证EUT在加电配置中承受人体导致的静电放电的能力。
5.16.3.2 测试设备
测试设备如下:
a. ESD发生器,±2kV~±15kV(最小范围)可调,简化的发生器电路见图CS118-1和表10。
b. ESD网络,150pF/330Ω。
c. 接触放电头,见图CS118-2。
d. 空气放电头,见图CS118-2。
e. 静电表。
f. 示波器,带宽≥1GHz。
g. ESD电流靶,输入阻抗2Ω±5%,见图CS118-3。
h. 衰减器,20dB。
i. 同轴电缆,50Ω,≤1m。
j. 金属接地板。
k. 离子发生器或1MΩ电阻(1MΩ±10%)。


5.16.3.3 配置
测试配置如下:
a. 按图2~图5及4.3.8进行基本配置。
b. 测试点选择。静电放电应施加到在正常使用中可被操作人员或安装人员触及的点和面。测试点的选择应包含如下位置:在控制或键盘区域的任何导电及非导电的点以及任何其他人体可以接触的点,例如:开关、旋钮、按键、LED指示灯、缝隙、孔、外壳连接器和其他可接触区域。至少应包含每个面。
c. 校准。校准步骤如下:
(1) 安装150pF/330Ω静电网络和空气放电头到ESD发生器上。
(2) 测试设备通电预热并达到稳定工作状态。
(3) ESD发生器电压校验:
(a) 依据CS118-5配置测试设备。设定静电表以监视ESD发生器电压。
(b) 设置ESD发生器的输出为2kV。
(c) 使用经典表,验证ESD发生器的输出电压是否在期望值的±10%范围内。
(d) 在表8中的每个ESD测试等级上重复5.16.3.3c(3)。
(4) 放电电流校验。本系统测量检查应在测试之前进行并记录结果。
(a) 按图CS118-6配置静电电流靶、衰减器和示波器.
(b) 使用接触放电头配置ESD模拟器。
(c) 将ESD模拟器的接触放电头接触到电流靶上并使用示波器测量波形。验证表9和图CS118-4上的每个参数是否得到满足。


5.16.3.4 测试步骤
测试步骤如下:
a. 保持在5.16.3.3c中使用的ESD发生器接地带长度,将ESD发生器连接到测试配置中的EUT外壳接地点。
b. 在测试期间EUT以足以验证其工作的方式上电运行。
(1) 设置ESD发生器放电头电压至从表8中选定的测试等级。
(2) 在EUT的每个测试点分别施加5个正极性放电和5个负极性发电。
(3) 使用下述方法施加静电放电:
(a) 对于接触放电,将ESD模拟器放电头直接接触在测试点上再触发ESD模拟器放电。
(b) 对于空气放电,在距离测试点不会发生放电的位置上给ESD发生器充电,然后保持放电头垂直于测试点并慢慢地接近测试点,速度不要快于0.3m/s,直至放电发生或接触到放电点。在每次放电期间,应通过1MΩ电阻、离子发生器短暂地将测试点接地以去除残留电压,或者等待其耗尽。
注意:不是所有的电压等级都可以导致对绝缘表面的放电。如果测试点能承受该电压,则认为其满足要求。
(4) 在测试期间,监视EUT性能是否下降。
(5) 按表8中的每个测试等级重复测试。


5.16.3.5 数据提供
提供的数据应详尽地说明每个放电点、使用的放电头、施加的电压(包含幅度和极性)、放电类型(空气或接触)、应用的结果(是否放电)和导致的运行结果。

表8 ESD测试等级

 

表9 ESD模拟器接触放电电流校验数据

 
表10 ESD发生器一般规范
 
图CS118-1ESD发生器简图

 

图 CS118-2 ESD发生器放电头
 
 
图CS118-3 ESD电流靶简图
 
图CS118-4 理想的接触放电电流波形,8kV
图CS118-5 测量系统检查配置,放电头电压校验
图CS118-6 测量系统检查配置,放电电流校验

 

5.17 RE101,辐射发射,磁场
描述修改为:
本要求适用于设备和子系统壳体及其电缆接口的辐射发射,频率范围:30Hz-100kHz。本要求不适用于天线辐射。对于海军飞机本要求仅适用于带有反潜战设备且工作频率30Hz和10kHz之间,例如声学接收机或磁异探测器等。
5.17.3.4b
其描述由“校准”修改为“系统完整性检查”。
5.17.3.4b(4)
欧姆表测量传感器线圈的电阻由“约10欧姆”修改为“5到10欧姆之间”
5.18 RE102,辐射发射,电场
5.18.1 RE102适用性
描述修改为:
本要求适用于设备和子系统壳体以及所有互联电缆的辐射发射。对于永久性安装了天线的设备本要求不适用于发射机基波频率及必要的占用带宽的信号。本要求适用性如下:
a. 地面 2MHz-18GHz
b. 水面舰船 10kHz-18GHz
c. 潜艇 10kHz-18GHz
d. 飞机(陆军和海军反潜) 10kHz-18GHz
e. 飞机(空军和海军) 2MHz-18GHz
f. 空间 10kHz-18GHz


5.18.3.4c
描述修改为:
使用图RE102-5的系统检查路径,从每个天线所使用的同轴电缆端至数据输出设备执行整个测量系统的评估,对于有源杆天线频率为:10.5kHz(仅用于在10kHz-2MHz范围内需要测量的情况),2.1MHz,12MHz和29.5MHz;对于双锥天线频率为:197MHz;对于大双脊喇叭天线频率为:990MHz;对于小双脊喇叭天线,频率为17.5GHz。对于安装了无源匹配网络的杆天线,在每个波段的中心频率处进行评估。当某个天线的测量路径发生变化时(例如: 同轴电缆、增减预放大器或使用了测量接收机的不同端口)需要进行系统检查。系统检查路径的校验将在受影响的波段的上端频率附近进行。
5.18.3.4d(1)
增加了一下描述:
目测检查每个天线是否有物理损坏。


5.19 RE103,辐射发射,天线杂散和谐波输出
5.19.1 RE103适用性
描述修改为:
当测试发射机天线不可拆卸时,本要求可替代CE106。当处于发射模式且发射不超过RE102的适用限值时,则认为满足本要求。优先使用CE106,除非设备和子系统的设计特性妨碍其使用。对于使用有源天线或天线阻抗具有非标准阻抗曲线的系统,优先使用RE103方法。本要求适用于频率范围10kHz-40GHz,但不适用于EUT发射信号带宽或基频的±5%频率范围,取较大者。对于海军舰船应用且峰值发射功率大于1kW时,相对于1kW峰值功率每增加1dB,5%的排除频率将增加基频的0.1%。
排除频率= ± f * (0.05 + (0.001/dB) * (PtPk [dBm] – 60 [dBm]))
根据EUT的工作频率范围,试验的起始频率如下:
工作频率范围(EUT) 试验起始频率
10kHz-3MHz 10kHz
3MHz-300MHz 100kHz
300MHz-3GHz 1MHz
3GHz-40GHz 10MHz

设备测试的上限频率基于EUT发生或接收的最高频率。对于发生或接收频率小于1GHz的系统,上限频率为最高频率的20倍或18GHz,取较大者。对于发生或接收频率大于等于1GHz的系统,上限频率为最高频率的10倍或40GHz,取较小者。对于使用波导的设备,本要求不适用于低于0.8倍波导截止频率的频率范围。
5.19.2 限值
描述修改为:
除二次和三次谐波外,所有杂散发射至少应比基波电平低80dB。二次和三次谐波应抑制到-20dBm或低于基频80dB,取抑制要求较松者。对于海军舰船应用,二次和三次谐波应抑制到-20dBm且其他所有谐波和杂散发射应抑制到-40dBm,如果发射的占空比小于0.2%则限值可以放宽到0dBm。
5.19.3.4 c 
描述由“校准”修改为“系统完整性检查”。


5.20 RS101,辐射敏感度,磁场
5.20.1 RS101适用性
描述修改为:
本要求适用于设备或子系统的壳体,包括电缆接口,频率范围:30Hz-100kHz。本要求不适用于通过天线的电磁耦合。对于陆军和海军地面设备,本要求仅适用于具有扫雷或探雷能力的车辆。对于海军舰船和潜艇,本要求仅适用于工作频率是100kHz或更小且工作灵敏度为1uV或更高(例如0.5uV)的设备和子系统。对于海军飞机,本要求仅适用于安装在具有反潜战能力飞机上的设备,以及安装在飞机外部有可能被电磁发射系统启动的设备。


5.21 RS103,辐射敏感度,电场
5.21.1 RS103适用性
描述修改为:
本要求适用于设备和子系统的机壳以及所有互联电缆。要求的适用性如下:
a. 2MHz-30MHz 陆军和海军适用,其他全部为选用*
b. 30MHz-18GHz 全部适用
c. 18GHz-40GHz 全部选用*
*仅当采购方有要求时适用
对于陆军和空军:连接天线的接收机调谐频率无要求。
5.20.2 限值
描述修改为:
当按表11要求施加调制电场辐射时,EUT不应出现任何故障、性能降低或偏离规定的指示值,或超出单个设备或子系统规范中给出的指标允差。在30MHz及其以下,应满足垂直极化场限值要求。在30MHz以上,应同时满足水平和垂直极化场限值要求。不接受圆极化场。
对于只有永久性连接天线的接收机EUT,除非系统规范中有其他描述,在接收机整个工作频段内出现性能降低是允许的。在带内暴露到辐射场后接收机应能满足其性能要求。
5.20.3.2 测试设备
测试设备中F版中的c 接收天线一项被删掉。在G版中只保留了电场传感器方法。
5.20.3.3 布置
在本节,所有关于使用接收天线方法的布置描述已全部删掉。
本部分在F版中按校准和测试分别描述。而在G版中,描述不再按校准和测试布置分类,而是重点介绍电场传感器和发射天线的布置方法。
5.20.3.4 步骤
删除了F版中的关于校准部分的描述。
细化了调制信号的具体要求。
5.20.3.4 c(1)(a)
设置信号源为1kHz脉冲调制,50%占空比。对于每个信号发生器/调制源组合,验证驱动信号处存在调制。确保调制的频率、波形和深度(从峰值到基线最小为40dB)是正确的。使用适当的放大器和发射天线,在测试起始频率建立电场。逐步增加电场电平直到达到适用的限值。
5.21.3.5 数据提交
该部分删掉了F版中关于接收天线法部分的描述。


5.22 RS105,辐射敏感度,瞬态电磁场
5.22.1 RS105适用性
描述修改为:
本要求适用于暴露在外部电磁场环境中的设备和子系统。对于水面舰船,包括外部、甲板上和甲板下暴露的安装。对于陆军飞机上用于安全目的的关键性安全设备和子系统,当其安装在外部时,不要求适用。
5.22.3.2 测试设备
本部分中示波器的带宽由F版的“500MHz”修改为“700MHz”。

 

3 测试项目变化总结
3.1 增加的项目
CS117
CS118
3.2 删掉的项目
CS106
3.3 无实质变化的项目
CS103:适用范围部分增加了频率范围的描述。
CS104:适用范围部分增加了频率范围的描述。
CS105:适用范围部分增加了频率范围的描述。
CS109:适用范围部分增加了频率范围的描述。
CS115:在测试步骤中删掉了“确认敏感度门限电平高于限值”的描述。
CS116:适用范围部分增加了频率范围的描述。
3.4 变化较小的项目
CE101:适用范围有所变化,校验频率有细微调整。
CE102:在系统完整性检查中增加了一个步骤,同时校验频率有细微调整。
CE106 &RE103
适用性部分有较大变化。
1. 针对海军舰船应用且发射功率大于1kW时,排除频率有所放宽。
2. 测试的上限频率的确定有了更具体的说明。对于最高频率小于1GHz的,上限频率为20倍最高频率或18GHz,取大者。对于最高频率大于1GHz的,上限频率为10倍最高频率或40GHz,最小者。
3. 对海军舰船应用的限值提出了新的要求。
RE101&RS101:
适用范围部分,增加了频率范围描述,增加了海军飞机适用的限定条件。
系统完整性检查部分,环传感器线圈电阻范围修改为5~10Ω.
RE102
1. 适用范围部分内容有些变化。
2. 系统完整性检查部分的频率有小幅调整。
RS105
1. 适用范围部分内容有些变化。
2. 测试设备部分示波器的带宽由F版的“500MHz”修改为“700MHz”
3.5 变化较大的项目
CS101
1. 适用范围部分对于电流大于30A的EUT有了更多的限值。
2. 测试步骤中增加了使用带有传感器的测量接收机的新的测量方法。传感器使得接收机与EUT的电源得到隔离同时降低了信号以保护接收机。
CS114
1. 限值要求有所变化。
F版的要求是:“如果受试电缆上的实际感应电流高于限值6dB,即使定向耦合器上监测的正向功率电平低于检验值,当EUT不敏感时,也认为它满足要求。”
G版的要求是:“如果受试电缆上的实际感应电流在整个频率范围内达到以下数值时(曲线5=115dBuA,曲线4=103dBuA,曲线3=95dBuA,曲线2=89dBuA,曲线1=83dBuA),即使定向耦合器上监测的正向功率低于校验值,当EUT不敏感时,也认为它满足要求。”
2. 校准配置中增加了电流监测探头及其校准装置,使之与实际情况更加符合。
3. 增加了系统校验配置,以校验测试系统的测量容差是否正常。
RS103
1. 适用范围,本部分内容有较大变化。
2. 限值,本部分对只有永久性连接天线的接收机EUT增加了放宽要求。
3. 测试方法,删掉了使用1GHz以上的接收天线法,全频段只允许使用电场传感器方法。

 

4 总结
测试布置部分对电缆的布置方法、EUT的放置等有了更明确的要求。对于屏蔽室外测试所需的金属接地板的尺寸要求更大。另外变化最大的是落地式设备的测试布置中电缆的摆放位置要求。
测试设备部分变化最大的是引入了FFT接收机,并给出了详细的设置参数。
测试项目部分变化最大。增加了CS117和CS118测试,删掉了CS106测试。原因是CS106测试的本质可以被CS115和CS116测试所替代。CS101测试方法中增加了使用接收机加传感器的测试方法,可以更好地避免交流电源工作频率对测量结果的影响。CS114的校准配置中考虑了电流监测探头的影响,另外增加了系统校验的具体配置和步骤。RS103的校准不再允许使用接收天线方法,因为天线可能会对电场产生较大的干扰。其他测试项目的适用范围、测试配置、测试设备和测试方法方面均有不同的变化。
总体感觉,此次版本升级,在适用范围部分有了更具体更细致的约束。测试配置和测试方法的变化更加符合实际需要,也更加合理。
 

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