ГОСТ IEC 61000-4-20-2014 Электромагнитная совместимость. Часть 4-20. Методы испытаний и измерений. Испытание на помехоэмиссию и помехоустойчивость в ТЕМ-волноводах.
ГОСТ IEC 61000-4-20-2014
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
Электромагнитная совместимость
Часть 4-20
Методы испытаний и измерений
ИСПЫТАНИЯ НА ПОМЕХОЭМИССИЮ И ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ В ТЕМ-ВОЛНОВОДАХ
Electromagnetic compatibility. Part 4-20. Testing and measurement techniques. Emission and immunity testing in TEM-waveguides
МКС 33.100.10; 33.100.20
КП 03
Дата введения 2022-07-01
Предисловие
Цели, основные принципы и общие правила проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"
Сведения о стандарте
1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом "Испытания и сертификация бытовой и промышленной продукции "БЕЛЛИС" (ОАО "БЕЛЛИС") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 5
2 ВНЕСЕН Государственным комитетом по стандартизации Республики Беларусь
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 25 июня 2014 г. N 45)
За принятие проголосовали:
|
|
|
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97 | Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97 | Сокращенное наименование национального органа по стандартизации |
Армения | AM | ЗАО "Национальный орган по стандартизации и метрологии" Республики Армения
|
Беларусь | BY | Госстандарт Республики Беларусь |
Киргизия
| KG | Кыргызстандарт |
Молдова | MD | Институт стандартизации Молдовы
|
Россия
| RU
| Росстандарт
|
Таджикистан | TJ | Таджикстандарт |
Узбекистан | UZ | Узстандарт |
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 31 августа 2021 г. N 886-ст межгосударственный стандарт ГОСТ IEC 61000-4-20-2014 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июля 2022 г.
5 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту IEC 61000-4-20:2010* "Электромагнитная совместимость (EMC). Часть 4-20. Методы испытаний и измерений. Испытание на помехоэмиссию и помехоустойчивость в поперечных электромагнитных волноводах (TEM)" ("Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-20: Testing and measurement techniques - Emission and immunity testing in transverse electromagnetic (TEM) waveguides", IDT).
Международный стандарт разработан подкомитетом SC 77B "Высокочастотные явления" технического комитета по стандартизации IEC/TC 77 "Электромагнитная совместимость" Международной электротехнической комиссии (IEC).
Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ 1.5 (подраздел 3.6).
При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА
6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта и изменений к нему на территории указанных выше государств публикуется в указателях национальных (государственных) стандартов, издаваемых в этих государствах, а также в сети Интернет на сайтах соответствующих национальных (государственных) органов по стандартизации.
В случае пересмотра, изменения или отмены настоящего стандарта соответствующая информация также будет опубликована в сети Интернет на сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации в каталоге "Межгосударственные стандарты"
Введение
Стандарты серии IEC 61000 публикуются отдельными частями в соответствии со следующей структурой:
|
|
- часть 1. | Общие положения:
Общее рассмотрение (введение, фундаментальные принципы);
Определения, терминология; |
- часть 2. | Электромагнитная обстановка:
Описание электромагнитной обстановки;
Классификация электромагнитной обстановки;
Уровни электромагнитной совместимости; |
- часть 3. | Нормы:
Нормы помехоэмиссии;
Нормы помехоустойчивости (в тех случаях, когда они не являются предметом рассмотрения техническими комитетами, разрабатывающими стандарты на продукцию); |
- часть 4. | Методы испытаний и измерений:
Методы измерений;
Методы испытаний; |
- часть 5. | Руководства по установке и помехоподавлению:
Руководство по установке;
Методы помехоподавления и устройства; |
- часть 6. | Общие стандарты; |
- часть 9. | Разное. |
Каждая часть состоит из разделов, которые могут быть опубликованы как международные стандарты, технические спецификации или как технические отчеты. Некоторые из них уже опубликованы. Другие будут опубликованы с номером части, за которым следуют дефис и второй номер, идентифицирующий раздел (например, IEC 61000-6-1).
Настоящий стандарт устанавливает требования к испытаниям на помехоэмиссию, помехоустойчивость и устойчивость к электромагнитным импульсам большой амплитуды (HEMP).
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает методы испытаний электрического и электронного оборудования на помехоэмиссию и помехоустойчивость с использованием различных типов волноводов для возбуждения поперечных электромагнитных волн (TEM-волн). Волноводы имеют структуры открытого типа (например, полосковые линии и имитаторы электромагнитных импульсов) и закрытого типа (например, TEM-камеры). Далее данные структуры могут быть классифицированы как одно-, двух- или многопортовые TEM-волноводы. Частотный диапазон зависит от конкретных требований к проведению испытаний и конкретного типа ТЕМ-волновода.
Настоящий стандарт устанавливает:
- характеристики ТЕМ-волноводов, включая характерные частотные диапазоны и ограничения размеров испытуемого оборудования;
- методы валидации ТЕМ-волноводов для испытаний в области ЭМС;
- описание испытуемого оборудования (положение корпуса и подключение кабелей);
- организованное место для испытаний, процедуры и требования для измерения излучаемых радиопомех в ТЕМ-волноводах;
- организованное место для испытаний, процедуры и требования для испытаний в части помехоустойчивости в ТЕМ-волноводах.
Примечание - Методы испытаний, описываемые в настоящем стандарте, касаются исследования воздействия электромагнитного излучения на испытуемое оборудование и измерения электромагнитного излучения от испытуемого оборудования. Возбуждение и измерение электромагнитного излучения осуществляются недостаточно точно при многократном воспроизведении испытаний на различных испытательных установках. Описываемые методы испытаний целенаправленно установлены, чтобы гарантировать соответствующую воспроизводимость результатов испытаний на различных установках, а также для качественного проведения исследований.
________________
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты [для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного стандарта, для недатированных - последнее издание (включая все изменения)]:
IEC 60050-161, International Electrotechnical Vocabulary - Chapter 161: Electromagnetic Compatibility (Международный электротехнический словарь. Глава 161. Электромагнитная совместимость)
IEC 61000-2-11:1999, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 2-11: Environment - Classification of HEMP environments [Электромагнитная совместимость (EMC). Часть 2-11. Условия окружающей среды. Классификация условий окружающей среды при электромагнитном импульсе от высотных (ядерных) взрывов (HEMP)]
IEC 61000-4-23, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-23: Testing and measurement techniques - Test methods for protective devices for HEMP and other radiated disturbances (Электромагнитная совместимость (EMC). Часть 4-23. Методы испытаний и измерений. Методы испытаний защитных устройств HEMP и других испускаемых помех)
IEC/TR 61000-4-32, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-32: Testing and measurement techniques - High-altitude electromagnetic pulse (HEMP) simulator compendium [Электромагнитная совместимость (EMC). Часть 4-32. Методы испытаний и измерений. Краткое руководство по устройствам, моделирующим электромагнитный импульс от высотных взрывов (HEMP)]
IEC/TR 61000-5-3, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 5-3: Installation and mitigation guidelines - HEMP protection concepts (Электромагнитная совместимость (EMC). Часть 5-3. Руководства по монтажу и подавлению помех. Помехоустойчивость к HEMP)
CISPR 16-1-1, Specification for radio disturbance and immunity measuring apparatus and methods - Part 1-1: Radio disturbance and immunity measuring apparatus - Measuring apparatus (Технические условия на оборудование и методы измерений радиопомех и помехоустойчивости. Часть 1-1. Оборудование для измерения радиопомех и помехоустойчивости. Измерительное оборудование)
CISPR 16-1-4, Specification for radio disturbance and immunity measuring apparatus and methods - Part 1-4: Radio disturbance and immunity measuring apparatus - Antennas and test sites for radiated disturbance measurements (Технические условия на оборудование и методы измерений радиопомех и помехоустойчивости. Часть 1-4. Оборудование для измерения радиопомех и помехоустойчивости. Антенны и испытательные стенды для измерений излучаемых помех)
CISPR 16-2-3:2006, Specification for radio disturbance and immunity measuring apparatus and methods - Part 2-3: Methods of measurement of disturbances and immunity - Radiated disturbance measurements (Технические условия на оборудование и методы измерений радиопомех и помехоустойчивости. Часть 2-3. Методы измерений радиопомех и помехоустойчивости. Измерение излучаемых помех)
CISPR 22, Information technology equipment - Radio disturbance characteristics - Limits and methods of measurement (Оборудование информационных технологий. Характеристики радиопомех. Нормы и методы измерений)
3 Термины, определения и сокращения
3.1 Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины по IEC 60050-161, а также следующие термины с соответствующими определениями:
3.1.1 режим поперечной электромагнитной волны; ТЕМ-вид колебаний (transverse electromagnetic mode; ТЕМ mode): Режим волновода, в котором электрические и магнитные составляющие поля в направлении распространения волны намного меньше, чем основные составляющие поля через любое поперечное сечение волновода.
3.1.2 ТЕМ-волновод (ТЕМ waveguide): Открытая или закрытая система линий передач, в которой волна распространяется в режиме поперечной электромагнитной волны, чтобы создать определенное поле для испытательных целей.
3.1.3 ТЕМ-камера (ТЕМ cell): Закрытый ТЕМ-волновод, часто прямоугольная коаксиальная линия передачи, в которой волна распространяется в режиме поперечной электромагнитной волны, чтобы создать определенное поле для испытательных целей. В таких волноводах внешняя проводящая граница полностью включает в себя внутреннюю.
3.1.4 двухпортовый ТЕМ-волновод (two-port ТЕМ waveguide): ТЕМ-волновод, который имеет входной или выходной порт на обоих концах.
3.1.5 однопортовый ТЕМ-волновод (one-port ТЕМ waveguide): ТЕМ-волновод, который имеет единственный входной или выходной порт.
Примечание - Такие ТЕМ-волноводы обычно характеризуются широкополосным завершением линии передачи.
3.1.6 симметричная полосковая линия (stripline): Линия передач с нагрузкой, состоящая из двух или более параллельных пластин, между которыми волна распространяется в режиме поперечной электромагнитной волны, чтобы создать определенное поле для испытательных целей.
Примечание - Полосковая линия обычно открыта и не препятствует доступу и контролю ИО.
3.1.7 внутренняя проводящая граница или перегородка (inner conductor or septum): Внутренняя проводящая граница коаксиальной системы линии передач, часто плоскость в случае прямоугольного поперечного сечения, которая может располагаться симметрично или несимметрично по отношению к внешней проводящей границе.
3.1.8 внешняя проводящая граница или корпус (outer conductor or chassis): Внешняя проводящая граница коаксиальной системы линии передач, часто имеющая прямоугольное поперечное сечение.
3.1.9 характеристическое полное сопротивление (characteristic impedance): Для любой постоянной фазы фронта волны величина отношения напряжения между внутренним и внешним проводниками к току на обоих проводниках, которая не зависит от значений тока или напряжения, а зависит только от геометрии поперечного сечения передающей линии.
Примечание - ТЕМ-волноводы обычно разрабатываются для характеристического сопротивления 50 Ом. ТЕМ-волноводы с характеристическим сопротивлением 100 Ом чаще используются для исследования переходных процессов.
3.1.10 безэховый материал (anechoic material): Материал, который обладает свойством поглощать или иным образом уменьшать уровень электромагнитной энергии, отраженной от данного материала.
3.1.11 широкополосная нагрузка линии передачи; широкополосная нагрузка линии (broadband transmission-line termination; broadband line termination): Нагрузка линии, которая сочетает в себе низкочастотное сопротивление для согласования характеристического сопротивления ТЕМ-волновода (обычно 50 Ом) и высокочастотный безэховый материал.
3.1.12 алгоритм корреляции (correlation algorithm): Математический расчет для преобразования измерений напряжения в ТЕМ-волноводах в уровни напряженности поля в свободном пространстве на открытой измерительной площадке (OATS) или полубезэховой камере (SAC).
3.1.13 вид ИО (EUT type): Группа изделий с достаточным сходством в электромагнитных характеристиках, с которым допускается проведение испытаний с одной и той же испытательной установкой и протоколом испытаний.
3.1.14 выходной кабель (exit cable): Кабель, соединяющий ИО с внешним оборудованием в ТЕМ-волноводе, или кабельный переход, используемый в испытательном объеме.
Примечание - Испытательный объем описан в 5.2.2.
3.1.15 соединительный кабель (interconnection cable): Кабель, соединяющий компоненты ИО в испытательном объеме, но не выходящий за границы испытательного объема.
3.1.16 испытательная платформа (test set-up support): Не обладающая свойствами отражения, непроводящая, с низкой диэлектрической проницаемостью платформа, позволяющая точно вращать ИО согласно требованиям алгоритма корреляции или испытательного протокола.
________________
3.1.17 ортоугол (ortho-angle): Угол, образуемый диагональю куба и каждой лицевой гранью трехстороннего угла куба; предполагается, что куб совмещен с ТЕМ-волноводом в декартовой системе координат, азимут и вертикальная проекция углов, образуемых диагональю куба, составляют 45°, образуемых углами и лицевой ребром куба, - 54,7°.
Примечание 1 - На рисунке А.2a показан ортоугол.
Примечание 2 - Когда речь идет об ИО, этот угол обычно упоминается как ортоось.
3.1.18 основная составляющая поля (primary (field) component): Электрическая составляющая поля, совмещенная с требуемой при проведении испытаний поляризацией.
Примечание - В обычных двухпортовых ТЕМ-камерах, внутренний проводник параллелен полу и вектор основной составляющей поля вертикален по отношению к поперечному сечению камеры.
3.1.19 побочная составляющая поля (secondary (field) component): В декартовой системе координат любая из двух составляющих электрического поля, ортогональная основной компоненте поля и ортогональные по отношению друг к другу.
3.1.20 результирующее поле (амплитуда) (resultant field (amplitude)): Значение корня из суммы квадратов первичной и двух вторичных составляющих электрического поля, выраженное в В/м.
3.1.21 манипулятор (manipulator): Любая, приводимая в движение вручную или автоматически неметаллическая испытательная платформа, аналогичная поворотному столу, приспособленная к жесткой фиксации ИО в любом положении, требуемом алгоритмом корреляции или протоколом испытаний.
Примечание - Пример конструкции манипулятора показан на рисунке А.2.
3.1.22 гипервращаемый ТЕМ-волновод (hyper-rotated ТЕМ waveguide): ТЕМ-волновод, который переориентирован так, что его ортоось нормальна по отношению к поверхности Земли.
Примечание - Дополнительные сведения приведены в [6].
3.1.23 зависимость или независимость от силы тяжести (gravity-dependent/-independent): Сила тяжести Земли имеет фиксированное направление. ИО может вращаться вокруг трех осей. Из-за различных положений при вращении ИО подвергается воздействию силы тяжести в разных направлениях. ИО считают независимым от силы тяжести, если оно корректно функционирует во всех положениях. Это означает, что ИО корректно функционирует независимо от направления вектора силы тяжести. ИО считают зависимым от силы тяжести, если оно не выполняет свои функции должным образом в одном или более испытательном положении.
3.2 Сокращения
|
|
BALUN | - симметрирующий трансформатор; |
ДПФ | - дискретное преобразование Фурье; |
ИО | - испытуемое оборудование; |
БПФ | - быстрое преобразование Фурье; |
GTEM-камера | - TEM-камера с рабочим диапазоном частот до 1 ГГц; |
HEMP | - электромагнитный импульс большой амплитуды; |
OATS | - открытая измерительная площадка; |
PoE | - точки приложения; |
РЧ | - радиочастота; |
SAC | - полубезэховая камера; |
SPD | - устройство защиты от перенапряжений; |
TDR | - измеритель коэффициента отражения (рефлектометр); |
TE | - поперечно-электрическая волна (волна H-типа); |
TEM | - поперечно-электромагнитная волна; |
TM | - поперечно-магнитная волна (волна E-типа); |
КСВН | - коэффициент стоячей волны по напряжению. |
4 Общие положения
Настоящий стандарт устанавливает основные требования и характеристики ТЕМ-волноводов, а именно: испытательный объем, частотные диапазоны, однородность поля, "чистоту" ТЕМ-вида колебаний. Различные общие характеристики ТЕМ-волноводов описаны в приложении D.
Методы испытаний помехоэмиссии в ТЕМ-волноводах обычно коррелируются с методами испытаний на открытых измерительных площадках и в полубезэховых камерах, которые обеспечивают действительные и воспроизводимые измерения мощности поля помех от оборудования. В данном случае так называемые алгоритмы корреляции используются для преобразования результатов измерений, выполненных с помощью ТЕМ-волновода, в эквивалентные результаты на открытой измерительной площадке. Данные алгоритмы описаны в приложении А.
ТЕМ-волноводы могут также использоваться в качестве генераторов поля для испытания помехоустойчивости оборудования к электромагнитным полям. Более подробно это описано в приложении В. Отдельные стандарты, перечисленные в библиографии, ссылаются на испытания помехоустойчивости в ТЕМ-волноводах. Свойства генераторов поля могут также использоваться для измерения мощности поля (см. приложение Е и другие публикации, перечисленные в библиографии).
Испытания в ТЕМ-волноводах не ограничиваются измерениями излучаемых радиопомех полностью собранного оборудования. Они могут применяться для испытаний отдельных компонентов оборудования, интегральных микросхем и для проверки эффективности экранирования изолирующих материалов и кабелей. Дополнительная информация приведена в библиографии.
5 Требования к ТЕМ-волноводам
5.1 Общие положения
ТЕМ-волноводы могут использоваться для испытаний помехоэмиссии и помехоустойчивости при выполнении определенных требований. Для валидации ТЕМ-волновода должны применяться следующие методы.
Настоящий раздел содержит общие аспекты валидации, такие как проверка основного ТЕМ-вида колебаний и однородности поля. Дополнительные требования к валидации для помехоэмиссии, помехоустойчивости и исследования переходных процессов приведены в приложениях А, В и С соответственно.
5.2 Общие требования при использовании ТЕМ-волноводов
5.2.1 Верификация ТЕМ-вида колебаний
ТЕМ-волноводы могут проявлять резонансы выше частоты среза, определяемой поперечным сечением и/или длиной волновода. На практике поле в ТЕМ-волноводе распространяется с ТЕМ-видом колебаний при выполнении определенных требований. Проверка ТЕМ-вида колебания применяется к волноводам, используемым либо для испытаний помехоэмиссии, либо для испытаний на помехоустойчивость. Поведение ТЕМ-вида колебаний должно контролироваться через регулярные промежутки времени (см. 5.2.3).
Примечание 1 - Как правило, производитель ТЕМ-волновода должен проверять и документировать поведение ТЕМ-вида колебаний в необходимом диапазоне частот и включать данные проверки в систему документации.
При проведении проверки однородной области, применяемой при проведении испытаний на помехоустойчивость (согласно 5.2.3), значения побочных (непреднамеренных) составляющих электрического поля должны быть как минимум на 6 дБ меньше, чем основная составляющая электрического поля, по меньшей мере в 75% проверочных точек поперечного сечения ТЕМ-волновода (перпендикулярного направлению распространения волны). Для этих 75% проверочных точек: основная составляющая электрического поля может иметь допустимое отклонение от (-0-+6) дБ до (-0-+10) дБ; уровень побочной составляющей электрического поля до -2 дБ от основной составляющей; данные отклонения допускаются для максимум 5% испытательных частот (по меньшей мере одной частоты), при условии, что данные отклонения и частоты указаны в протоколе испытаний. Частотный диапазон составляет от 30 МГц до высшей рабочей частоты ТЕМ-волновода. Первый шаг перестройки частоты не должен превышать 1% от основной частоты, затем 1% от предыдущего значения частоты в диапазоне частот от 80 до 1000 МГц, 5% ниже 80 МГц и выше 1000 МГц. Скорость перестройки частоты должна учитывать время отклика датчика поля.
Примечание 2 - ТЕМ-поле является основным, и резонансы обусловлены низким значением добротности, следовательно, они не могут быть узкополосными. Поэтому для проверки ТЕМ-вида колебаний допускается использование логарифмической шкалы частот.
Примечание 3 - При исследовании переходных процессов начальная частота должна быть 100 кГц.
Примечание 4 - Критерий 6 дБ, указанный в 5.2.1, определяет только основной ТЕМ-вид колебаний, а не однородность поля и является отдельным критерием. Это требование не следует путать с требованиями к однородности поля пункта 5.2.3. Дополнительная информация об однородности поля приведена в [17].
5.2.2 Испытательный объем и максимальные размеры испытуемого оборудования
Максимальные размеры ИО связаны с размерами "полезного испытательного объема" в ТЕМ-волноводе. Полезный испытательный объем ТЕМ-волновода определяется размерами, геометрией и пространственным распространением электромагнитных полей.
5.2.3 Валидация полезного испытательного объема
5.2.3.1 Основные положения
Настоящий подраздел использует понятие "однородная область" гипотетической области, в которой отклонения величины поля пренебрежительно малы (см. [15]). Размеры ТЕМ-волновода определяют размеры однородной области (плоскости), если ИО не может быть полностью облучено в меньшей поверхности. Максимальные размеры ИО связаны с размером полезного испытательного объема (см. 5.2.2).
Примечание 1 - В основном точная форма и расположение однородной области не указано, но определяется с использованием методики настоящего стандарта.
Примечание 2 - Если не дается другого определения, однородная область должна быть расположена в вертикальной плоскости и ортогонально направлению распространения поля. Она должна быть одной плоскостью в лицевой области ИО.
Использование линий передачи позволяет избежать искажений из-за отражений поля от земли, так же как и в полубезэховой камере; таким образом, однородные поля устанавливаются вблизи внутреннего и внешнего проводников (только в нормальном направлении).
Однородная область проверяется при отсутствии ИО в испытательном объеме, в частотном диапазоне и с шагом перестройки частоты, установленными 5.2.1, используя немодулированный сигнал.
В зависимости от размера однородной области ее валидация проводится по крайней мере в пяти измерительных точках (4 по углам и одна в центре). Расстояние между двумя контрольными точками должно быть меньше чем 50 см. Если расстояние между точками больше 50 см, тогда должна использоваться равномерно распределенная сетка измерительных точек. Это означает, что должно использоваться 9 точек.
5.2.3.2 Методика валидации однородности поля и ТЕМ-вида колебаний
Порядок проведения валидации известен как "валидация по постоянной подводимой мощности" и заключается в следующем:
a) установить изотропный трехкоординатный датчик поля в одну из точек на сетке;
c) с той же подводимой мощностью измерить и зарегистрировать значения напряженности поля основной и побочных составляющих в остальных точках сетки;
d) вычислить стандартное отклонение в соответствии с формулой (1). Все результаты измерений выражены в дБ (В/м);
e) величины основной составляющей поля в остальных точках должны находиться в пределах 6 дБ. Уровни побочных составляющих поля не должны превышать уровень 6 дБ от основной составляющей поля в каждой из точек;
g) зная уровень подводимой мощности и напряженности поля, необходимо рассчитать по формуле (1) и зарегистрировать уровень подводимой мощности для требуемой напряженности испытательного поля:
Валидация однородности применяется для всех типов ИО, чьи поверхности (включая кабели) могут быть полностью вписаны в "однородную область". Валидация производится раз в год или при изменениях конструкции корпуса (например, ТЕМ-камеры и полосковой линии внутри экранированного помещения).
5.2.3.3 Критерий однородности поля
Однородность поля определяется следующим образом.
Среднее значение:
Стандартное среднеквадратическое отклонение:
Коэффициент К выбирается равным 1,15.
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент К | 1 | 1,15 | 1,3 | 1,5 | 2 | 3 |
Вероятность % | 68,3 | 75,0 | 80,6 | 86,6 | 95,5 | 99,7 |
Сравнивая это неравенство с неравенством (4), получаем выражение (6):
Наибольший размер датчика поля должен быть менее 10% от расстояния между внутренним и внешним проводниками. В этом случае искажениями поля можно пренебречь. Более подробные сведения изложены в [18].
5.3 Специальные требования и рекомендации для некоторых видов ТЕМ-волноводов
5.3.1 Установка ТЕМ-волноводов открытого типа
Чтобы исключить влияние внешней среды, ТЕМ-волноводы открытого типа должны устанавливаться внутри экранированных помещений.
Примечание 1 - Допустимая температура окружающей среды и уровни сигналов приведены в приложениях А, В и С и сильно зависят от целей испытаний.
Существуют рекомендации к расстоянию от поверхностей ТЕМ-волновода открытого типа до пола, стен и потолка экранированного помещения. Дополнительный безэховый материал может размещаться надлежащим образом в экранированном помещении для уменьшения отражений. Перечисленные ниже расстояния носят рекомендательный характер. Можно отметить, что возможно разработать такую конструкцию ТЕМ-волновода открытого типа, в которой пол экранированного помещения будет выполнять функцию одной проводящей пластины, а установленная внутренняя перегородка (проводник) выполнять функцию второй проводящей поверхности.
5.3.2 Альтернативный метод верификации основного ТЕМ-вида колебаний для двухпортового ТЕМ-волновода
Как альтернатива положениям 5.2.1 полезный частотный диапазон двухпортового ТЕМ-волновода может быть установлен с использованием следующего метода проверки.
Перед испытаниями ИО резонансы ТЕМ-волновода должны быть определены для двух портов с установленной внутри подставкой и ИО; ИО должно быть выключено. В этом случае потери при передаче мощности в ТЕМ-волноводе в полезном диапазоне частот должны соответствовать выражению:
Примечание 1 - Значения отраженной, подводимой и выходной мощности измеряются по отношению к характеристическому сопротивлению ТЕМ-волновода. Трансформирующее сопротивление не учитывается. Мощность измеряется только "внутри передающей линии". Выражение (8) справедливо для характеристического сопротивления 50 Ом.
Примечание 2 - Этот альтернативный метод верификации для двухпортового ТЕМ-волновода описан в ISO 11452-3 и основан на предположении, что резонируют волны высших порядков, извлекая энергию из ТЕМ-вида колебаний.
6 Обзор типов испытуемого оборудования
6.1 Общие положения
Вид ИО - это группа изделий с достаточным сходством в электромагнитных характеристиках или физических размерах, что позволяет испытывать их с одной и той же испытательной конфигурацией и протоколом испытаний, если это допустимо. Допускается проведение испытаний помехоустойчивости и помехоэмиссии в однородном испытательном объеме ИО и его конфигурации.
6.2 Небольшое по размеру испытуемое оборудование
6.3 Большое по размеру испытуемое оборудование
ИО определяется как большое по размеру, если:
- небольшое по размеру ИО имеет один или более выходных кабелей;
- небольшое по размеру ИО имеет один или более невыходных кабелей;
- ИО с или без кабеля(ей) имеет большие размеры, чем одна длина волны наивысшей испытательной частоты;
- группа небольших по размеру испытуемых образцов объединены в испытательную конфигурацию ИО с соединительными невыходными кабелями, с или без выходными кабелями.
7 Условия испытаний в лаборатории
7.1 Общие положения
Для того чтобы минимизировать эффект влияния условий окружающей среды на результаты испытаний, испытания необходимо проводить в климатических условиях и при нормализованной электромагнитной обстановке, указанных в 7.2 и 7.3.
7.2 Климатические условия
Если иное не установлено в основополагающих стандартах или в стандартах на продукцию, то климатические условия в лаборатории должны быть в пределах, определенных для функционирования ИО и испытательного оборудования их изготовителями.
Испытания не проводят, если относительная влажность настолько высока, что возможна конденсация влаги на ИО или испытательном оборудовании.
Примечание - При наличии обоснованных доказательств влияния климатических условий на явления, рассматриваемые в настоящем стандарте, технический комитет, ответственный за разработку настоящего стандарта, должен быть об этом проинформирован.
7.3 Электромагнитная обстановка
Электромагнитная обстановка в лаборатории должна обеспечивать правильное функционирование ИО и не должна влиять на результаты испытаний.
8 Оценка результатов и протокол испытаний
Испытания должны выполняться согласно программе испытаний, которая включается в протокол испытаний. Требования к результатам испытаний и проколу определяются видом выполнения испытания.
Протокол испытаний должен содержать всю информацию, необходимую для воспроизведения испытаний. В частности, должно быть указано следующее:
- пункты, указанные в программе испытаний;
- обозначение ИО и любого связанного оборудования (например, торговая марка, тип оборудования, серийный номер);
- обозначение испытательного оборудования (например, торговая марка, тип оборудования, серийный номер);
- любые особые условия окружающей среды, в которых было проведено испытание;
- любые особые условия, которые необходимо соблюсти для проведения испытания;
- уровень качества функционирования, установленный изготовителем, заказчиком или потребителем;
- критерий качества функционирования, установленный в основополагающем стандарте, стандарте на продукцию или группу продукции;
- любые воздействия на ИО, зафиксированные во время или после применения испытательной помехи, а также продолжительность этих воздействий;
- критерий для принятия решения о соответствии или несоответствии ИО требованиям устойчивости к электромагнитному полю (основанный на критерии качества функционирования, установленном в основополагающем стандарте, стандарте на продукцию или группу продукции или по соглашению между изготовителем и потребителем);
- любые особые условия эксплуатации, соблюдение которых требуется для достижения соответствия (например, длина или тип кабеля, экранирование или заземление или эксплуатационный режим ИО);
- рисунок и/или фотография расположения оборудования и соединительных кабелей организованного места для испытаний и ИО.
Приложение А
(обязательное)
Испытания на помехоэмиссию в ТЕМ-волноводах
А.1 Обзор
Настоящий раздел описывает испытание на помехоэмиссию в ТЕМ-волноводах.
Результаты измерений, проведенные в ТЕМ-волноводах, можно сравнивать с нормами двумя способами:
- Нормы, приведенные для ТЕМ-волноводов.
Этот способ применяется для специфического вида оборудования (например, измерения поля от интегральных микросхем, военного оборудования, компонентов и модулей транспортных средств и т.д.), как описано в ссылках, приведенных в библиографии. В этом случае результаты испытаний в ТЕМ-волноводе непосредственно сравниваются с нормой или директивой, обычно разработанной специально для данного типа волновода. В других случаях нормы для ТЕМ-волновода могут быть получены из предельных значений, используемых в других испытательных средствах.
- Нормы, приведенные для открытой измерительной площадки.
Этот способ применяется для ИО, которое должно соответствовать уровню радиопомех, применяемому к напряженности поля, измеренного на открытой измерительной площадке. Алгоритм корреляции используется для пересчета уровня напряженности поля, измеренного в ТЕМ-волноводе, в уровень на открытой измерительной площадке.
В настоящем приложении подробно рассмотрен только второй способ. Измерение радиопомех с использованием ТЕМ-волноводов требует валидации, для того чтобы удостовериться в возможности использования ТЕМ-волновода для измерений. Для каждого вида ИО валидация должна происходить, как описано в разделе 5. В случае только относительного сравнения в рамках одной группы ИО корреляция к открытой измерительной площадке и другим видам измерительных площадок не требуется. В этом случае комитеты, разрабатывающие стандарты на продукцию, должны предоставлять специальные нормы для определения соответствия измеренных данных.
Алгоритм корреляции описан в пункте А.3. Алгоритм корреляции использует измерения напряжения ТЕМ-волновода для оценки эквивалентной напряженности поля на открытой измерительной площадке. Напряженность поля в свободном пространстве также может быть оценена. Эта напряженность поля вместе с результатами измерений, проведенными во время валидации для конкретного вида ИО, может быть сравнена с требованиями стандартов.
Примечание - Испытательные процедуры обычно требуют вращения ИО вокруг трех осей. В случае гипервращаемого ТЕМ-волновода (см. [6]) TEM-волновод переориентирован таким образом, что его ортоось нормальна по отношению к поверхности Земли. Тогда ИО вращается на ±120° вокруг его вертикальной оси (которая является ортоосью). Тогда ИО не нужно вращать вокруг его горизонтальной оси.
А.2 Испытательное оборудование
Испытательное оборудование должно соответствовать необходимым требованиям CISPR 16-1-1.
Примечание - Изотропный датчик поля можно рассматривать как антенну (см. CISPR 16-1-4, требования к антеннам). Процедура калибровки изотропного датчика поля и его спецификации описаны в [24].
А.3 Корреляция напряжений ТЕМ-волновода со значениями напряженности поля
А.3.1 Общие положения
Данная процедура предназначена устанавливать альтернативные открытой измерительной площадке (OATS) методы испытаний на помехоэмиссию. Результаты измерений в ТЕМ-волноводе пересчитываются в эквивалентные значения напряженности поля открытой измерительной площадки (OATS). В настоящем подпункте описывается алгоритм, основанный на предположении, что излучаемая мощность, полученная в результате измерения в ТЕМ-волноводе, будет излучаться диполем, расположенным над идеально проводящей пластиной заземления.
Примечание - Информацию о корреляции и корреляционных данных измерений помехоэмиссии можно найти в [5], [8], [17], [22], [34], [36], [40] и [41].
Следующий подпункт описывает алгоритм, основанный на трехпозиционном испытании. Для некоторого ИО могут применяться другие предложенные в [31] и [41] алгоритмы.
А.3.2 Алгоритмы корреляции
А.3.2.1 Общие положения
В подпунктах А.3.2.2 и А.3.2.3 изложены независимые подходы корреляции. В подпункте А.3.2.2 описывается основной подход установившейся практики корреляции для "мультипольной модели" и содержится набор испытаний волновода, определяющих эквивалентные мультипольные моменты. В подпункте А.3.2.3 описывается другая установившаяся практика корреляции, согласно которой проводятся три измерения напряжения. Последнюю процедуру часто упоминают как "метод полной излучаемой мощности".
А.3.2.2 Мультипольная модель
Любой источник излучения конечного размера может быть заменен эквивалентным разложением на мультиполи, которые дают такую же диаграмму направленности за пределами объема, охватывающего источник. Если источник является электрически малым (характерные размеры меньше 0,1 длины волны), то исходный мультипольный элемент разложения, фактически электрический и магнитный диполи, дает точное моделирование источника. Выше приведенное утверждение справедливо для произвольного источника. Если источник сам состоит только из электрических и магнитных подобных дипольных элементов, то ограничение размера по отношению к длине волны может быть ослаблено.
Основным подходом алгоритмов корреляции измерений между ТЕМ-волноводами и открытой измерительной площадкой (OATS) или свободным пространством является использование набора испытаний волновода с целью определения мультипольных моментов. Обычно используются три комплексных ортогональных дипольных момента, требующих шесть или более измерений. В основополагающем методе трех положений оценивается излучаемая мощность, но не отдельных мультипольных моментов. Как только излучаемая мощность оценена, излучаемые поля либо в свободном пространстве, либо над бесконечной пластиной заземления могут быть получены численно. Таким образом, можно имитировать различные источник-приемник конфигурации антенны в соответствии со стандартами на помехоэмиссию на открытой измерительной площадке (OATS).
Для двухпортовых волноводов измерения на обоих портах дают две амплитуды и относительную фазовую информацию (см. [14], [29], [30], [35] и [38]). Следовательно, два значения амплитуды и фаза мультипольных моментов могут быть определены и диаграмма направленности точно смоделируется, включая возможные нули из-за совпадения фаз. Для однопортовых ТЕМ-волноводов относительная фазовая информация отсутствует; таким образом, в данном случае возможно определение значений амплитуд мультипольных моментов (см. [36], [40] и [41]). Так как относительная фазовая информация неизвестна, то для однопортовых ТЕМ-волноводов установившаяся практика корреляции предполагает, что все мультипольные моменты излучают в фазе. Вышеперечисленное дает только верхнюю границу оценки (см. [10], [28] и [39]). Подробные диаграммы направленности не могут быть смоделированы. Верхняя граница оценки справедлива для сравнения с нормами стандартов. В [31] и [32] показано, что для ТЕМ-волноводов характерны кроссполярные связи. В этих документах показаны влияния на измерения помехоэмиссии.
А.3.2.3 Алгоритм корреляции однопортового ТЕМ-волновода
А.3.2.3.1 Общие положения
Алгоритм корреляции однопортового ТЕМ-волновода основан на трех измерениях, выполненных в ТЕМ-волноводе, из которых можно рассчитать полную излучаемую мощность ИО. Индивидуальные моменты диполя не определяются обособленно. Полная излучаемая мощность затем используется для моделирования максимального поля ИО над пластиной заземления на основе модели параллельных диполей (излучающих и принимающих диполей), передающих ту же полную мощность.
А.3.2.3.2 Измерения напряжения ТЕМ-волновода
и
Примечание - Для некоторых ИО необходимо испытывать три ортогональные положения в каждой из четырех стартовых ориентаций ИО (стартовые ориентации а1, а2, а3 и а4 на рисунке А.4) в общей сложности в 12 утвержденных положениях. Максимальное измеренное напряжение и напряжения, измеренные в двух соответствующих ортогональных положениях, используются тогда в обычном методе трех положений [21].
A.3.2.3.3 Определение коэффициента поля
A.3.2.3.3.1 Общие положения
A.3.2.3.3.2 Экспериментальный метод
А.3.2.3.3.3 Аналитический метод
А.3.2.4 Корреляция на открытой измерительной площадке (OATS)
Помехоэмиссия ИО над пластиной заземления моделируется с учетом того, что полная излучаемая мощность, оцененная в результате испытаний ТЕМ-волновода, такая же, как и излучаемая диполем (заменяющим ИО).
и
со следующими параметрами, показанными на рисунке А.5:
Примечание 2 - Это соотношение справедливо для небольшого ИО, установленного в 5.2. Более подробное руководство для корреляции и методов испытаний большого по размеру ИО включено в настоящий стандарт (см. А.5.1.2).
Примечание 3 - Для классов продукции, имеющих приблизительно один размер (форм-фактор) и функциональное назначение, полное сравнение измерений ТЕМ-волновода и открытой измерительной площадки (OATS) проводят с помощью типичного представителя продукции из этого класса. Это сравнение подразумевает, что для других представителей из этого видового класса продукции будет достаточно только провести испытания ТЕМ-волновода.
Примечание 4 - Другой вид корреляции к свободному пространству. Для случая со свободным пространством или эквивалентным ему полностью безэховой камеры отражения от плоскости заземления [величины с индексом 2 в выражении (А.7)] исключаются.
А.4 Поправочные коэффициенты для испытания помехоэмиссии
А.4.1 Эталонные источники помехоэмиссии
Поправочные коэффициенты могут быть определены с помощью эталонных источников помехоэмиссии с хорошо описанными характеристиками эмиссии для измерений на открытой измерительной площадке. Эталонные источники выбираются в зависимости от типа ИО, которое будет испытываться в ТЕМ-волноводе. Для представления общих испытаний на ЭМС рекомендуется пять типов эталонных источников (они представляют вариации настольного оборудования, как определено в CISPR 22):
b) генератор гребенчатого спектра с электропитанием от батарей с присоединенным проводом, который является примером большого ИО без выходных кабелей (см. 6.3). Присоединенный провод должен располагаться на краю, но оставаться в границах испытательного объема;
c) генератор гребенчатого спектра с электропитанием от батарей с присоединенным выходным кабелем, который является примером большого ИО с выходными кабелями. Присоединенный провод должен проходить через ферритовые клещи;
d) 480-миллиметровый корпус со встроенным генератором гребенчатого спектра, имеющий по крайней мере два выходных кабеля, представляет собой большое ИО с выходными кабелями;
e) такой же, как и в пунктах a)-d), генератор со встроенным источником широкополосного шума.
Для примеров пунктах a)-d), генератор гребенчатого спектра должен создавать спектральные линии через каждые 10 МГц или меньше во всем требуемом диапазоне частот. Для примера, приведенного в пункте e), широкополосный источник должен охватывать весь требуемый диапазон частот.
Выходной спектр должен быть стабильным, с колебаниями меньше 1 дБ в течение всего испытания.
Для производителей специфических типов и размеров ТЕМ-волноводов рекомендуется, чтобы измерения помехоэмиссии были выполнены с помощью образцов ИО в четырех или более ТЕМ-волноводах одного типа и размера и четырех или более различных открытых измерительных площадках (OATS). Полученные результаты справедливы для всех ТЕМ-волноводов одного и того же типа и размера. Идентичное расположение ИО, функция детектора приемника, время задержки и полоса пропускания должны использоваться для всего диапазона частот каждой измерительной площадки. Алгоритм корреляции по трем положениям должен применяться для преобразования измеренных напряжений ТЕМ-волновода в напряженность поля на открытой измерительной площадке (OATS).
А.4.2 Расположение небольшого ИО
Испытания выполняются с использованием определенной последовательности на образце небольшого ИО в ТЕМ-волноводе. ИО располагают в центре испытательного объема (например, на испытательной платформе) и вращают минимум в трех ортогональных положениях вокруг ортооси (см. рисунок А.2). В некоторых случаях необходимо использовать куб из непроводящего материала с вложенным внутрь и прикрепленным ИО или использовать манипулятор, что поможет с вращением ИО.
Для получения доступа к полной версии без ограничений вы можете выбрать подходящий тариф или активировать демо-доступ.