GJB151A_152A与民用标准的对比_辐射敏感度对比_孙宏亮.

1、电磁环境专题GJB151A/152A与民用标准的对比(W)辐射敏感度对比 孙宏亮(中国航天科工集团第二研究院二零三所，北京100085)Comparison of GJB151A/152A and Civilian Standard (W)Sun Hon glia ng(No.203 In stitute of Second Academy of China Aeros pace Science and In dustry Grou p, Beijing 100854)1引言GJB151A/152A-97中的辐射敏感度测试项目共有三项，包括 RS101、RS103和RS105O其中RS101为

2、磁场辐射敏感度，RS103为电场辐射敏感度，RS105为瞬 态脉冲辐射敏感度。在国内现行民标中没有与 RS105相对应的测试项目。本篇对 RS101、RS103与具有类似要求的电磁兼容民用标准作对比，表 1给出了与这两 个测试项目相对应的民用标准与国际标准13,14,15,16。GJB151A/152A-97RS101 30Hz100kHz磁场辐射敏感度RS103 10kHz40GHz电场辐射敏感度2 RS101 与 GB/T 17626.8、GB/T 17626.9和 GB/T 17626.10对比RS101制定的目的是为了检验EUT通过外壳和连接电缆感应外界磁场辐射的敏感 度。GB/T17

3、626.8、GB/T17626.9和GB/T17626.10制定的目的是为了建立一个具有共 同性和重复性的基准，以评价分别处于工频磁场、脉冲磁场和阻尼振荡磁场中的 电气和电子设备的性能。表2列出了这两类标准的几个共性问题比较。对应国际标准 IEC 61000-4-8 (1993) IEC 61000-4-9 (1993) IEC 61000-4-10 (1993)IEC 61000-4-3(1995)表1 RS101和RS103对应的民用标准与国际标准对应的民用标准GB/T 17626.8-1998电磁兼容试验和测量技术 工频磁场抗扰度试验 GB/T 17626.9-1998电磁兼容试验和测量

4、技术 脉冲磁场抗扰度试验 GB/T 17626.10-1998电磁兼 容试验和测量技术阻尼振荡磁场抗扰度试验GB/T 17626.3-1998电磁兼容 试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验表 2 RS101 与 GB/T 17626.8、GB/T 17626.9 和 GB/T 17626.10 共性问题比较 标准RS101适用平台 除空军和空间系统外，其余军种都适用家用、商业和工业电气电子设备家用、商业和工业电气电子设备 安装在高压变电所中的电子设备 频率范围30Hz100kHz限值分类或等级 海军和陆军限值 短时（五个固定等级一个50Hz 或 60Hz感应线圈和辅助试验仪器；浸入法 感应线

5、圈和辅助试验仪器；浸入法 感应线圈和辅助试验仪器；浸入法电流源（试验发生器）、 电流源（试验发生器）、 电流源（试验发生器）、开放等级）；连续（两个固定等级一个开放等级） 上升时间6.4 fs；持续时间16 g 三个固定等级和一个开放等级三个固定等级和一个开放等级 测试场地、设备和方法屏蔽室或半电波暗室；干扰源、发射天线；邻近法 屏蔽室或试验场； 屏蔽室或试验场； 屏蔽室或试验场；GB/T 17626.8GB/T 17626.9GB/T 17626.10 0.1MHz 和 1MHz2007年第6期31 电磁环境专题下面从标准适用的平台、频率范围、测试方法和限值等几个方面对两者的异同性 作进一步

6、说明。（1）适用平台商业和工业电气电子设备，前者的 稳定磁场试验适用于公用或工业 短时磁场试验与稳定磁场的试验GB/T 17626.10 适用于RS101适用于设备和分系统，包括所有电缆接口，但对电磁感应或耦合天线不适 用。对于海军飞机而言，该要求仅适用于预安装在具备反潜能力飞机上的设备。 对于陆军地面设备，该要求仅适用于具备扫雷或探雷功能的机动车辆设备。当有 特殊说明时该要求也适用于海军地面设备。GB/T 17626.8 和 GB/T 17626.9 都适用于家用、 测试包括稳定持续和短时作用两种磁场抗扰度， 低压配电网络或发电厂的各种型式的电气设备。等级不同，其最严等级适用于安装在电力设施

7、中的设备。 安装在高压变电所中的电子设备。（2）频率范围RS101的测试频率范围为30Hz100kHz，与低频辐射发射RE101的测试频率范 围相对应。GB/T17626.8只对电源频率有要求，通常为 50Hz或60Hz频率，测试 波形为正弦波。GB/T17626.9为脉冲磁场，脉冲的上升时间为 6.4 s持续时间16 pS,由此可知该脉冲所能产生的最高干扰频率为50kHz左右。GB/T17626.10提供了频率分别为100 kHz和1MHz两种阻尼振荡干扰磁场，重复率在 100 kHz时 至少每秒40个，1MHz时至少每秒400个，36个周期波后幅度衰减为峰值的 50%。（3）测试方法RS1

8、01 与 GB/T17626.8、GB/T17626.9 和 GB/ T17626.10 的测试存在较大的差异。 以下从测试布置和测试设备两个方面加以阐述。1）测试布置为排除外界干扰的影响，RS101测试通常在屏蔽室内进行，EUT放置于离地80 cm高的导电接地平台上，通过LISN供给电源，EUT电缆离导电平台高度为5cm, GB/T17626.8、GB/T17626.9 和 GB/T17626.10三者的测试布置基本相同， EUT通过0.1m厚的绝缘支架放于接地平面（ERP）上，EUT外壳与安全地相 连。两类测试最重要的区别在于辐射场的施加方式不同，一般 RS101采用邻近法测 试，即利用直

9、径为12cm的环形天线沿EUT的接缝或表面缓慢移动，寻找敏感部 位，而GB/T17626系列则采用浸入法测试，即将EUT放置于大环感应天线的中心位置，天线的直径应根据EUT的实际大小来确定，保证在三个互相垂直的方向上都能包围EUT并具有足够的场均匀性。两种测试方法的示意见图1和图2所示。邻近法测试的优点是不受 EUT尺寸 大小的限制，并能准确定位敏感位置。浸入法测试具有全面、快速和合理的优 点。图1 RS101邻近法测试rtiT垮图2 GB/T17626浸入法测试RS101测试用的干扰电流源在15A的电流。GB/T17626.8的试验发生器要 1100A，短时工作时为3001000A。1001

10、000A。GB/T17626.10 要求输出范围为2）测试设备两类测试用到的最主要的仪器是试验发生器，30Hz100kHz范围内，要产生至少为 求在稳定持续工作时输出电流范围为GB/T17626.9要求的输出电流范围为10100A。RS101使用规定尺寸和匝数的小环天线，相辐射天线也是一个重要的测试设备， 对而言，GB/T17626用到的辐射天线尺寸依据EUT的具体尺寸确定，由产生规定 场强确定所需天线的匝数。GB/T17626和RS101都需要进行电流测试，GB/T17626使用传感器（电流探头或 分流器）来调节和测量注入感应线圈的电流，瞬态电流测量仪表应具有10MHz的带宽，并具有满足要求

11、的准确度。RS101 一般使用电流探头和接收机来实时监 测注入的干扰电流。两类测试在使用的辅助仪器上也存在一些区别，如RS101使用满足GJB151A-97所规定的LISN和接地平面，GB/T17626测试中未使用LISN，但要求在电源线、 控制线和信号线上使用终端网络和防32 2007年第6期电磁环境专题 逆滤波器。GB/T17626使用的接地平面可以作为感应线圈的一部分来产生磁场。（4）限值根据不同的使用环境，GB/T17626确定了不同的试验等级，见表 2。由于RS101 和GB/T17626.8、GB/T17626.9与GB/T17626.10的干扰磁场特性和覆盖频率范围 不同，且两类

12、标准给出的限值单位不同，因此，无法进行直接对比。选择GB/T17626中与RS101使用环境最接近的工业环境（试验等级 4）限值，进行单 位转化，见表3, 与 RS101的对比结果见图3。表3 GB/T17626工业环境（等级4）限值标准 GB/T17626.8 GB/T 17626.9限值（A/m）转化限值（dBpT）点是RS101所未覆盖的频率范围。因此，在特定测试频点上，GB/T17626.9与GB/T17626.10的工业级限值要比RS101更加严格，但由于覆盖频率范围的差异 较大，对两类设备作兼容性评估时，须慎重考虑。3 RS103与 GB/T17626.3 对比RS103制定的目的

13、是为检验EUT通过外壳和连接电缆感应外界辐射电场的承受能 力，以确保在各种电磁场中工作的设备不降低性能。 GB/T17626.3制定的目的是 建立电气、电子设备受到射频电磁场辐射时的性能评定依据。表4列出了这两类标准的几个共性问题比较。持续：短时：300172152磁场强度（dBpT）陆军极限GB/T17626.8施加的干扰磁场为定频50Hz或60Hz，其持续稳定干扰限值为152 dBpT,短时作用限值为172 dBpT,比RS101的陆军和海军限值宽松。GB/T17626.9施加的脉冲磁场覆盖了工频至 50kHz的频率范围，从图3可以看 出，GB/T17626.9的工业级限值除低频端相对 R

14、S101的限值稍宽松外，其余频率 范围均严于RS101。在100kHz作用频率点上，GB/T17626.10的限值远比RS101 严格，且1MHz频 GB/T17626.8- GB/T17626.9）GB/T17626.10海军极限频率（Hz）图3 RS101与GB/T17626限值对比表4 RS103与GB/T 17626.3共性问题比较项目应用平台未加限定，适用所有军种EUTGB/T 17626.3未加限定范围频率范围40GHz （频率可剪裁）1000MHz测试场地 试验设备 半电波暗室信号发生器；功率放大器；发射天线；场强探头等其他监测装置10kHz80MHz :框天线80MHz1GHz

15、:对数周期天线140GHz:双脊喇叭天线或其他天线 （018GHz可用GTEM小室代替）校准方式 调制方式 扫描速率（10倍频程/S）扫描步长（ft调谐频率）驻留时间（S）限值（V/m）10kHz1GHz电场探头，距离发射天线1m;1GHz以上电场探头或喇叭天线放于 EUT位置频率调制，50%占空比，1kHz方波30Hz1MHz : 4.3 >10-3 1 30MHz : 2.2 X0-3 30MHz1GHz: 1.1 X0-3 30Hz-1MHz : <% ft 1 30MHz : < 0.5 ft 30MHz- 1GHz: < 0.25 ft> 3不短于EUT

16、操作和反应时间510<% ft推荐采用全电波暗室信号发生器；功率放大器；EMI滤波器；发射天线；偶极子天线等其他监测装置80MHz200MHz :双锥天线200MHz1GHz:对数周期天线（可用圆极化天线或其他宽带天线替代）场强探头或天线距离发射天线距离1或3m,对均匀域中的16个点分别校准幅度调制，调制深度80%, 1kHz正弦波1.5 >0-3发射天线2007年第6期33电磁环境专题以下从标准适用的平台、频率范围、测试配置、测试方法和限值等几个方面对两 者的异同性作进一步说明。（1）适用平台RS103适用于设备和分系统壳体及所有互连电缆，适用的平台见表 5。除有特殊 规定外，本

17、要求不适用于带天线接收机的调谐频率。 GB/T 17626.3作为一个通用 的标准，不对具体的设备或系统作规定。（2）频率范围RS103测试频率范围覆盖了 10kHz40GHz，10kHz以下通常采用磁场辐射测试 而非电场辐射测试。10kHz18GHz是目前最为常用的测试频率范围，但随着军 用EUT使用频谱的扩展，1840GHz范围内的测试也变得更为重要。GB/T17626.3测试频率范围覆盖801000MHz，生活中常见的电磁辐射干扰可以 由电台、电视台、固定或移动式无线电发射台及各种工业辐射源产生，由这些源 产生的辐射往往覆盖801000MHz以外的频率范围，对于80MHz以下的辐射干 扰

18、通过传导敏感度测试来考核，见 GB/T17626.69。 GB/T17626.3把个人使用的 移动电话作为辐射源的考虑重点，而其载频又在不断往高频发展，因此 GB/T17626.3的测试频率的上限也应往高频调整8。（3）测试配置RS103与GB/T17626.3在测试配置上有较大区别。为隔离外界电磁环境的干扰和 辐射场的均匀性，RS103通常被要求在半电波暗室内进行，EUT放置于离地 80cm高的导电接地平台上，通过LISN供给电源，EUT电缆离导电平台高度为 5cm,发射天线距离EUT的距离为1m,发射天线的数量与摆放位置由测试边界 和频率决定，见表6。表5 RS103适用平台频率范围 10

19、kHz2MHz 230MHz 30MHz 1GHz 1 18GHz 1840GHz 频率范 围 10kHz 200MHz 200MHz 1GHz 1GHz 以上适用军种陆军飞机，其他任选陆军舰船、陆军飞机及海军，其他任选全部适用全部适用全部任选天线数目测试边界W3m单个天线；测试边界 3m：测试边界宽度除以3取整满足EUT 和350mm连接电缆在天线3dB波束宽度内满足EUT和70mm连接电缆在天线3dB波束宽度内GB/T17626.3的测试要求在电波暗室内进行，为防止EUT因接地而产生场的失真，台式 EUT应放在0.8m高的非金属工作台上，落地 式EUT则应放在0.1m高的绝缘支架上。测试用

20、电缆为长度 1m的非屏蔽电缆， 测试布置见图5所示。（4）测试方法RS103与GB/T17626.3在测试方法上也有一定区别，两类标准的测试方法区别见 表4中概述。RS103对发射天线并不是严格限定的，实施指7南中指出可以使用任何电场发生装置，如天线、长线TEM小室、GTEM小室（优先采用）或平行板线，只要能产生要求的电场，且电场特性满足均匀性要求。同样，GB/T17626.3对天线也没有严格限定，除常规天线外，标准还给出了 几类可替代天线（见表4）。此外，对于小型EUT，还可采用TEM小室和带状线测试法。0. ooiA那用諒««则科町"諒««

21、律EMtHKM无 方式礼»4检»为im畀低S为im图4 RS103测试布置表6 RS103的天线数目图5 GB/T17626.3测试布置342007年第6期电磁环境专题30MHz以上，RS103与GB/T17626.3都要求EUT进行发射天线为垂直和水平两个极化方向的测试，30MHz以下，由于调整测试设备进行水平测试很困难， RS103只要求垂直极化测试。由于RS103施加的辐射场强远比GB/T17626.3大，因此RS103需要大功率放大器 和动态范围很大的场强监测装置。GB/T17626.3在测试前需进行场地均匀性校验，使用各向同性场强监测天线（探头），一次检验构成均匀

22、场的16个点。测试时将EUT的各个侧面依次与均匀场平面重合，施加校准得到的功率电平，测 试过程中不用实时监测场强值，为开环测试。RS103在进行完校准后采用闭环电场传感器监测法或开环接收天线预校准法测试。辐射干扰信号特性区别见表4,在扫描速率、扫描步长和驻留时间上，两类标准 都有一定区别，这里不再详述。（5）限值RS103的极限值与使用平台的环境直接相关，在标准的表5中将平台环境分为8种情况，然后根据设备使用寿命期间预期将遇到的环境电平来规定不同平台的极 限值，并按陆海空三军设备的频率范围来选择对应的极限值，由于使用环境存在 较大的可变性，某些限值可以适当剪裁。GB/T17626.3依据EUT

23、的最终安装环境确定了 1、2、3级试验等级，分别对应 1V/m、3 V/m和10V/m。将RS103的限值按陆海空三军分类后与 GB/T17626.3的 对比分别见图&图7和图&很明显，GB/T17626.3在其覆盖的频率范围内，除第三级限值比 RS103的水下设 备严外，其余限值均远小于 RS103O此外，由于GB/T17626.3覆盖的频率 加之测试方法的不同，范围相对 RS103来说极为有限，故对符合GB/T17626.3的民用设备作军用无法作出合理评估。若只针对1GHz以下频带，则可以把传导敏感度测试 GB/T17626.6 （9kHz80MHz）作为GB/T17626

24、.3的低频补充来考虑。可以肯定的是，满足RS103的军用设备一定能满足GB/T17626.3要求。只有在某些特定条件下（如特定频率或特定使用条RS101件），可以对满足民标的商用设备与军品作电磁兼容性评估。一般而言， 与RS103要比相应的民用标准更加严格。141fF1JH7i7$IQ10s01i11IMlOM1厂It）厂IQQ10电场强度（V/m） 频率（Hz）1）飞机（内部或外部）； 下）；4）舰船（非金属，GB/T17626.3 第一级；9）2）所有舰船（甲板上）； 甲板下）；5）水下；6）GB/T17626.3 第二级；10） GB/T17626.3 第三级3）舰船（金属，甲板地面；7

25、）空间；8）图6陆军RS103与GB/T17626.3限值对比电场强度（V/m）频率（Hz）1飞机（外部；2）飞机（内部）；3）所有舰船（甲板上）；4）舰船（金属, 甲板下）；5）舰船（非金属，甲板下）；6）水下；7）地面；8）空间；9）GB/T17626.3 第一级；10） GB/T17626.3 第二级；11） GB/T17626.3 第三级图7海军RS103与GB/T17626.3限值对比I CD打I4TOkIDQIi 1 厶 h J b丄A h 丿 h丄丄J-J.IMlOM1ODM1GHOG4结论通过对GJB151A/152A-97与相应民用标准辐射敏感度项目各方面的对比，可以得 出如

26、下结论：军用与民用标准的辐射敏感度项目在制定依据、目的、控制对象等 方面都具有很大的相似性，但在测试方法、频率范围和干扰信号特性等方面存在 较大差异。频率（Hz）电场强度（V/m）1）飞机（外部）；2）飞机（内部）；3）地面；4）空间；5）GB/T17626.3 第一级；6） GB/T17626.3 第二级；7） GB/T17626.3 第三级图8空军RS103与GB/T17626.3限值对比（下转第47页）2007年第6期35电磁环境专题（a） L值较小L l_ H)"|电容Cd,如有空间，接两级共模电感更好，对图 1所示的测试曲线，如采用两级 共模电感，则不论低频段还是高频段，其共模干扰均大幅下降。C1、对金属外壳的电子镇流器来说，为抑制中频段的共模干扰，须接共模电容C2,该电容还必须与大地相连，否则作用很小；为避免在高频段出现干扰尖峰， 建议在接共模电容C1、C2时，采用图6所示电路。对于塑