国军标GJB151A和美军标MIL-STD-461E深度分析

导读:本文主要介绍美军标MIL-STD-461E与国军标GJB151A/152B-97军用设备和分系统的电磁兼容性规范,在检测项目、方法、频率、要求的不同之处,以及相应的技术准则。

关键词:电磁兼容敏感度传导发射、GJB151A军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求

一、简介

1993年美军方颁布了MIL-STD-461D与MIL-STD-462D军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求及测试标准。之后,我国经过4年多的时间在理解、吸收、消化、发展的原则下,军标中心在1997年颁布了GJB151A-97{军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求》和GJB152-97{军用设备和分系统电磁发射和敏感度测量》,以【我.爱.线.报.网.】52xbw .cn 每日持.续更新.可.实操.的副.业.代替国军标GJB151/152-86。该规范根据我国军用设备和分系统研制和生产的现状,在原美军标17项的基础上增加了2项(而原国军标GJB151/152-86是22项),即:CE107电源线尖峰信号(时域)传导发射测试和CS106电源线尖峰信号传导敏感度测试。其余项目没有变化,只是在检测频段上做了相应修改。该规范经过三年的实际运用,为我国军用设备的研制,以及军用设备和分系统在电磁兼容领域的发展与国际接轨起到了推动作用。

1999年8月20日美军方又颁布了MIL-STD-461E{分系统和设备电磁干扰特性的控制要求》,该标准规定了电子、电气、机电分系统和设备电磁干扰特性的控制要求及测量方法,供美军【我.爱.线.报.网.】52xbw .cn 每日持.续更新.可.实操.的副.业.国防部的单位和机构在设计或采购电子、电气、机电分系统和设备时使用,又可以作为其他分系统或系统的一个部分使用,安装的平台既可以是飞机、导弹,又可以是水面舰艇。本标准最适用的产品有如下特点:机壳不密封,机壳之间的互连存在着电气不连续,从主电源获得电能的电源输入端。本标准不能直接用于壳体内部或整个平台内部的电子模块,但可以此为基础提供电子模块使用的合适要求。

MIL-STD-461E把电磁发射和敏感度要求与测试合二为一,既包含了电磁干扰的控制要求,又包含了电磁干扰的测量方法。从检测项目来看,规定了17项要求;但从这些要求的内容上看,大部分都或多或少地有了变化。从文章的编排结构来看,与GJB151A-9【我.爱.线.报.网.】52xbw .cn 每日持.续更新.可.实操.的副.业.7的编排完全不一样,全文分为7章,即:范围、适用文件、定义、一般要求、详细要求、说明和附录;而GJB151A-97分为5章,即:范围、引用文件、定义、一般要求、详细要求。只是461E各章既包含了151A的内容,也包含了152B的内容。152B的第4章“一般要求”被合并到461E的“一般要求”中,第5章“详细要求”被合并到461E的“详细要求”中,在461E的“详细要求”一章中,17项(151A/152A是19项,包括CE107和CS106)要求各自为一个相对完整的小单元,既包括了适用范围和限值,又包括了试验方法,其中试验方法又分为目的、试验设备、布置、操作步骤和试验数据几个部分。现分别就461【我.爱.线.报.网.】52xbw .cn 每日持.续更新.可.实操.的副.业.E与GJB151A和GJB152B的区别作一简单的介绍。

二、一般要求

在461E的“一般要求”一章中,相对151A和152B而言,461E的主要变化为有:对于10kHz一30MHz内发射测试,用10kHz-150kHz、150kHz-30MHz频段划分(而GJB151A/152B是10—250kHz、250kHz-30MHz频段划分),以便与民用标准(如CISPR22)协调;

对于敏感度测试,无论是模拟设备的扫描速率,还是数字合成式设备的步长及驻留时间,都有不同,例如驻留时间由GJB152B的“至少一秒”而461E为“3秒或受试设备的响应时间,取大者”;对于CS114和RS103试验,461E规定【我.爱.线.报.网.】52xbw .cn 每日持.续更新.可.实操.的副.业.调制脉冲的ON/OFF比至少为40dB。

对于试验的一般布置作了一些修改,以使测量布置更明确,测试数据重复性更好。

CS116已适用于所有的设备和分系统,CS115的适用范围也大大拓宽,几乎也适用于所有的设备和分系统;这样传导敏感度中的几个常规项目:CS101、CS114、CS115、CS116对于所有的电子、电气、机电设备和分系统几乎都是必测的项目。

三、详细要求

详细要求中共17项检测项目,除了CS103、CS104、CS105和RE103没有作修改外,其他的要求均有不同程度的修改。上面的4项要求相对其他的要求而言,适用的范围较窄,因此,可以说461E对所有常用的要求都作了修改,具体说明如下:

3.【我.爱.线.报.网.】52xbw .cn 每日持.续更新.可.实操.的副.业.1低端起始频率

该标准低端起始频率为30Hz,而GJB15IA的起始频率为25Hz。

3.2 CE101

该要求不再适用于舰船。测试布置图中要求线路阻抗稳定网络(LISN)的信号输出端口接50n阻抗。

3.3 CE102

要求在101Hz,100kHz,2MHz,10MHz进行系统校验;测试布置图中要求LISN的空间信号输出端口接50n阻抗。

3.4 CE106

GJB151A只适用于发射机和接收机,不适用于不能拆卸的固定式天线设备;E版本规定还适用于放大器。

3.5 CS101

本要求的频率范围从50kHz拓展到150k比(GJB151A中只能为50kHz)。新增一条功率限值曲线,以便在受试设备的阻抗太小以至【我.爱.线.报.网.】52xbw .cn 每日持.续更新.可.实操.的副.业.注入的电压达不到规定的电压限值时使用。根据该功率曲线限值推算。供本试验使用的功率信号源的输出功率,在30Hz一5kHz约需160w左右。

3.6 CS103、CS104、CS105

三项要求没有作修改,内容与GJB151A/152B-97相同。

3.7 CS109

本试验的试验方法有所改进,即在信号发生器的输出端和壳体注入2点之间加一个耦合变压器,以改善阻抗匹配并与地隔离。电流的监测由使用电压表或示波器改为使用电流探头和测量接收机。

3.8 CS114

试验的频率范围从10kHz-200MHz(GJB151A为101Hz-400MHz),因为该规范认为用这种试验方法在200-400MHz频段内的有效性值得【我.爱.线.报.网.】52xbw .cn 每日持.续更新.可.实操.的副.业.怀疑;潜艇的限值分为潜艇内和潜艇外两种;不再要求进行环路阻抗的测量;并具体规定了注入探头的最大插入损耗曲线。

3.9 CS115

虽然限值和测量方法没有变化,但扩大了本要求的使用范围。对于地面上使用的设备和分系统,本要求由有限适用或不适用到全部适用;对于在水面舰艇和潜艇使用的设备和分系统,本要求由不适用到有限适用。

3.10 CS116

本要求的适用范围现已扩大到所有平台上的设备和分系统。GJB151A规定除了需抗的最大值和最小值后得出的。461E版本征求意见稿虽然没有规定在谐振频率上需要试。

3.11 RE101

GJB151A规定了小环天线距离受试设备7cm和50cm上的限值,而461E版本不要求50【我.爱.线.报.网.】52xbw .cn 每日持.续更新.可.实操.的副.业.cm的限值,只规定了7cm的限值。另外天,将适用于海军的限值做了很大调整。本要求仅适用于受试设备的表面和电连接器,不在适用于电缆部分。

3.12 RE102

GJB151A/152B-97对使用在空间平台上的设备和分系统没有这方面的要求,但E版本对用于EMI测量的双脊喇叭天线有如下的尺寸规定:

200-1000MHz 69×94.5cm

1-18GHz 24.2×13.6cm

在天线布置图中,补充了试验台不是导电材料时杆天线的搭接方法。

3.13 RE103

本要求与GJB151A-97一样。

3.14 RS101

与GJB151A中的RE01相同,本要求仅适用于受试设备的表面和电连接器,不再适用于电缆部分。对【我.爱.线.报.网.】52xbw .cn 每日持.续更新.可.实操.的副.业.适用于海军的限值有一些不同。除了保留小环天线试验法,还新增了赫姆霍兹线圈法。

3.15 RS103

E版本的频段为2MHz-40GHz(GJB151A为10kHz一40GHz),此举意味着对放大器的要求有了降低,而向IEC标准靠拢,低频段不考虑。潜艇的限值分为潜艇内和潜艇外两种。在试验方法上,E版本新增了{昆响室试验法,该方法在200MI-tz以上适用。

3.16 RS105

E版本瞬态脉冲的波形及参数的描述很详细,规定脉冲的上升时间为1.8—2.8ns,50%幅值之间的脉冲宽度为23ns±5ns,这些参数的定义与国家军用标准GJB151A的不同,而与民标(如IEC或Iso)相同。相对而言,E版本的波【我.爱.线.报.网.】52xbw .cn 每日持.续更新.可.实操.的副.业.形比GJB151A要尖锐,因此,其高频分量丰富,要求也严格。

测试方法上也作了修改。E版本新增了有关电磁场均匀性的要求,即对校准时在5个规定测量点产生的电磁场峰值的要求是:限值≤测量值≤限值+6dB,这一改变也是借鉴了民用标准(如IEC61000—4—3《电磁场抗扰度试验》)的思路。

测试中施加脉冲时,第一次仅施加校准值的10%,然后分2—3次步进施加至校准值,这又和IEC61000—4—5《浪涌抗扰度试验》的思路不谋而合,其目的是既要减小试验时受试设备的损害,又要避免漏测。所谓漏测是指:当受试设备端口装有保护装置时(例如压敏电阻等),保护装置对略低的电平没能反应至这些干扰能通到内部,而对高电平的【我.爱.线.报.网.】52xbw .cn 每日持.续更新.可.实操.的副.业.干扰电平能予以短路,使得通到内部的电平比前者还小;也就是说,因为有保护装置的存在,电平略低的干扰有可能比电平较高的干扰的影响还要大,如果不进行较低电平时的试验验,就可能形成泄漏。而GJB151A/152B一97规定的是:第一次按校准的50%施加,然后慢慢升高电平至规定值,但具体分几次没有交代,这样可能导致不同人或不同测试机构的测试结果存在差异。

而高压控头在测试配置中的接人点也由放在TEM小室的负载端改为放在发生器输出端与TEM小室输入端之间。

四、结论

以上是M1L—STD一461E标准与国军标GJB151A/162A一97的大概比较。GJB151/152—97检测项目共19项,而且分成GJB15【我.爱.线.报.网.】52xbw .cn 每日持.续更新.可.实操.的副.业.1A一97{军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求》和GJB152A一97《军用设备和分系统电磁发射和敏感度测量》,而461E虽然文字内容大部分与GJB151A/GJB152B一97相似(GJB151A仅多了CE107和CS106),但从技术内容看461E对总共i7个检测项目的要求及测量方法的13项作了或多或少的修改或补充。而最重要的是将测试要求和测量方法合二为一,这样使规范在实际项目的选择中和运用操作更简化,更具有可行性、可操作性,也利于检测数据的重复性、可比性,既提高了电磁兼容检测数据的可靠性,更符合现阶段军用产品在技术上运用的实际意义。

参考文献

1.GJB151A一97《军用设备和分系统电磁【我.爱.线.报.网.】52xbw .cn 每日持.续更新.可.实操.的副.业.发射和敏感度要求》

2.GJB152B一97《军用设备和分系统电磁发射和敏感度测量》。

3.MIL—STD一461

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