導讀:本文主要介紹美軍標MIL-STD-461E與國軍標GJB151A/152B-97軍用設備和分系統的電磁兼容性規范,在檢測項目、方法、頻率、要求的不同之處,以及相應的技術準則。


關鍵詞:電磁兼容敏感度傳導發射、GJB151A軍用設備和分系統電磁發射和敏感度要求


一、簡介

1993年美軍方頒布了MIL-STD-461D與MIL-STD-462D軍用設備和分系統電磁發射和敏感度要求及測試標準。之后,我國經過4年多的時間在理解、吸收、消化、發展的原則下,軍標中心在1997年頒布了GJB151A-97{軍用設備和分系統電磁發射和敏感度要求》和GJB152-97{軍用設備和分系統電磁發射和敏感度測量》,以代替國軍標GJB151/152-86。該規范根據我國軍用設備和分系統研制和生產的現狀,在原美軍標17項的基礎上增加了2項(而原國軍標GJB151/152-86是22項),即:CE107電源線尖峰信號(時域)傳導發射測試和CS106電源線尖峰信號傳導敏感度測試。其余項目沒有變化,只是在檢測頻段上做了相應修改。該規范經過三年的實際運用,為我國軍用設備的研制,以及軍用設備和分系統在電磁兼容領域的發展與國際接軌起到了推動作用。


1999年8月20日美軍方又頒布了MIL-STD-461E{分系統和設備電磁干擾特性的控制要求》,該標準規定了電子、電氣、機電分系統和設備電磁干擾特性的控制要求及測量方法,供美軍國防部的單位和機構在設計或采購電子、電氣、機電分系統和設備時使用,又可以作為其他分系統或系統的一個部分使用,安裝的平臺既可以是飛機、導彈,又可以是水面艦艇。本標準zui適用的產品有如下特點:機殼不密封,機殼之間的互連存在著電氣不連續,從主電源獲得電能的電源輸入端。本標準不能直接用于殼體內部或整個平臺內部的電子模塊,但可以此為基礎提供電子模塊使用的合適要求。


MIL-STD-461E把電磁發射和敏感度要求與測試合二為一,既包含了電磁干擾的控制要求,又包含了電磁干擾的測量方法。從檢測項目來看,規定了17項要求;但從這些要求的內容上看,大部分都或多或少地有了變化。從文章的編排結構來看,與GJB151A-97的編排完全不一樣,全文分為7章,即:范圍、適用文件、定義、一般要求、詳細要求、說明和附錄;而GJB151A-97分為5章,即:范圍、引用文件、定義、一般要求、詳細要求。只是461E各章既包含了151A的內容,也包含了152B的內容。152B的第4章“一般要求”被合并到461E的“一般要求”中,第5章“詳細要求”被合并到461E的“詳細要求”中,在461E的“詳細要求”一章中,17項(151A/152A是19項,包括CE107和CS106)要求各自為一個相對完整的小單元,既包括了適用范圍和限值,又包括了試驗方法,其中試驗方法又分為目的、試驗設備、布置、操作步驟和試驗數據幾個部分?,F分別就461E與GJB151A和GJB152B的區別作一簡單的介紹。


二、一般要求

在461E的“一般要求”一章中,相對151A和152B而言,461E的主要變化為有:對于10kHz一30MHz內發射測試,用10kHz-150kHz、150kHz-30MHz頻段劃分(而GJB151A/152B是10—250kHz、250kHz-30MHz頻段劃分),以便與民用標準(如CISPR22)協調;


對于敏感度測試,無論是模擬設備的掃描速率,還是數字合成式設備的步長及駐留時間,都有不同,例如駐留時間由GJB152B的“至少一秒”而461E為“3秒或受試設備的響應時間,取大者”;對于CS114和RS103試驗,461E規定調制脈沖的ON/OFF比至少為40dB。


對于試驗的一般布置作了一些修改,以使測量布置更明確,測試數據重復性更好。


CS116已適用于所有的設備和分系統,CS115的適用范圍也大大拓寬,幾乎也適用于所有的設備和分系統;這樣傳導敏感度中的幾個常規項目:CS101、CS114、CS115、CS116對于所有的電子、電氣、機電設備和分系統幾乎都是必測的項目。


三、詳細要求

詳細要求中共17項檢測項目,除了CS103、CS104、CS105和RE103沒有作修改外,其他的要求均有不同程度的修改。上面的4項要求相對其他的要求而言,適用的范圍較窄,因此,可以說461E對所有常用的要求都作了修改,具體說明如下:


3.1低端起始頻率


該標準低端起始頻率為30Hz,而GJB15IA的起始頻率為25Hz。


3.2 CE101


該要求不再適用于艦船。測試布置圖中要求線路阻抗穩定網絡(LISN)的信號輸出端口接50n阻抗。


3.3 CE102


要求在101Hz,100kHz,2MHz,10MHz進行系統校驗;測試布置圖中要求LISN的空間信號輸出端口接50n阻抗。


3.4 CE106


GJB151A只適用于發射機和接收機,不適用于不能拆卸的固定式天線設備;E版本規定還適用于放大器。


3.5 CS101


本要求的頻率范圍從50kHz拓展到150k比(GJB151A中只能為50kHz)。新增一條功率限值曲線,以便在受試設備的阻抗太小以至注入的電壓達不到規定的電壓限值時使用。根據該功率曲線限值推算。供本試驗使用的功率信號源的輸出功率,在30Hz一5kHz約需160w左右。


3.6 CS103、CS104、CS105


三項要求沒有作修改,內容與GJB151A/152B-97相同。


3.7 CS109


本試驗的試驗方法有所改進,即在信號發生器的輸出端和殼體注入2點之間加一個耦合變壓器,以改善阻抗匹配并與地隔離。電流的監測由使用電壓表或示波器改為使用電流探頭和測量接收機。


3.8 CS114


試驗的頻率范圍從10kHz-200MHz(GJB151A為101Hz-400MHz),因為該規范認為用這種試驗方法在200-400MHz頻段內的有效性值得懷疑;潛艇的限值分為潛艇內和潛艇外兩種;不再要求進行環路阻抗的測量;并具體規定了注入探頭的zui大插入損耗曲線。


3.9 CS115


雖然限值和測量方法沒有變化,但擴大了本要求的使用范圍。對于地面上使用的設備和分系統,本要求由有限適用或不適用到全部適用;對于在水面艦艇和潛艇使用的設備和分系統,本要求由不適用到有限適用。


3.10 CS116


本要求的適用范圍現已擴大到所有平臺上的設備和分系統。GJB151A規定除了需抗的zui大值和zui小值后得出的。461E版本征求意見稿雖然沒有規定在諧振頻率上需要試。


3.11 RE101


GJB151A規定了小環天線距離受試設備7cm和50cm上的限值,而461E版本不要求50cm的限值,只規定了7cm的限值。另外天,將適用于海軍的限值做了很大調整。本要求僅適用于受試設備的表面和電連接器,不在適用于電纜部分。


3.12 RE102


GJB151A/152B-97對使用在空間平臺上的設備和分系統沒有這方面的要求,但E版本對用于EMI測量的雙脊喇叭天線有如下的尺寸規定:


200-1000MHz 69×94.5cm


1-18GHz 24.2×13.6cm


在天線布置圖中,補充了試驗臺不是導電材料時桿天線的搭接方法。


3.13 RE103


本要求與GJB151A-97一樣。


3.14 RS101


與GJB151A中的RE01相同,本要求僅適用于受試設備的表面和電連接器,不再適用于電纜部分。對適用于海軍的限值有一些不同。除了保留小環天線試驗法,還新增了赫姆霍茲線圈法。


3.15 RS103


E版本的頻段為2MHz-40GHz(GJB151A為10kHz一40GHz),此舉意味著對放大器的要求有了降低,而向IEC標準靠攏,低頻段不考慮。潛艇的限值分為潛艇內和潛艇外兩種。在試驗方法上,E版本新增了{昆響室試驗法,該方法在200MI-tz以上適用。


3.16 RS105


E版本瞬態脈沖的波形及參數的描述很詳細,規定脈沖的上升時間為1.8—2.8ns,50%幅值之間的脈沖寬度為23ns±5ns,這些參數的定義與國家軍用標準GJB151A的不同,而與民標(如IEC或Iso)相同。相對而言,E版本的波形比GJB151A要尖銳,因此,其高頻分量豐富,要求也嚴格。


測試方法上也作了修改。E版本新增了有關電磁場均勻性的要求,即對校準時在5個規定測量點產生的電磁場峰值的要求是:限值≤測量值≤限值+6dB,這一改變也是借鑒了民用標準(如IEC61000—4—3《電磁場抗擾度試驗》)的思路。


測試中施加脈沖時,第一次僅施加校準值的10%,然后分2—3次步進施加至校準值,這又和IEC61000—4—5《浪涌抗擾度試驗》的思路不謀而合,其目的是既要減小試驗時受試設備的損害,又要避免漏測。所謂漏測是指:當受試設備端口裝有保護裝置時(例如壓敏電阻等),保護裝置對略低的電平沒能反應至這些干擾能通到內部,而對高電平的干擾電平能予以短路,使得通到內部的電平比前者還??;也就是說,因為有保護裝置的存在,電平略低的干擾有可能比電平較高的干擾的影響還要大,如果不進行較低電平時的試驗驗,就可能形成泄漏。而GJB151A/152B一97規定的是:第一次按校準的50%施加,然后慢慢升高電平至規定值,但具體分幾次沒有交代,這樣可能導致不同人或不同測試機構的測試結果存在差異。


而高壓控頭在測試配置中的接人點也由放在TEM小室的負載端改為放在發生器輸出端與TEM小室輸入端之間。


四、結論

以上是M1L—STD一461E標準與國軍標GJB151A/162A一97的大概比較。GJB151/152—97檢測項目共19項,而且分成GJB151A一97{軍用設備和分系統電磁發射和敏感度要求》和GJB152A一97《軍用設備和分系統電磁發射和敏感度測量》,而461E雖然文字內容大部分與GJB151A/GJB152B一97相似(GJB151A僅多了CE107和CS106),但從技術內容看461E對總共i7個檢測項目的要求及測量方法的13項作了或多或少的修改或補充。而zui重要的是將測試要求和測量方法合二為一,這樣使規范在實際項目的選擇中和運用操作更簡化,更具有可行性、可操作性,也利于檢測數據的重復性、可比性,既提高了電磁兼容檢測數據的可靠性,更符合現階段軍用產品在技術上運用的實際意義。


參考文獻


1.GJB151A一97《軍用設備和分系統電磁發射和敏感度要求》


2.GJB152B一97《軍用設備和分系統電磁發射和敏感度測量》。


3.MIL—STD一461