Do160G與Do160F在EMC方面的對(duì)比分析

陳 功

（中國(guó)西南電子技術(shù)研究所計(jì)量檢測(cè)中心，四川成都 610036）

Do160G與Do160F在EMC方面的對(duì)比分析

陳 功

（中國(guó)西南電子技術(shù)研究所計(jì)量檢測(cè)中心，四川成都 610036）

隨著電磁環(huán)境的復(fù)雜化及電磁兼容測(cè)試技術(shù)的革新，如何對(duì)機(jī)載設(shè)備設(shè)計(jì)合適的測(cè)試方案變得相當(dāng)重要。對(duì)Do160G和Do160F在測(cè)試目的、設(shè)備分類、測(cè)試方法等方面進(jìn)行對(duì)比分析，通過(guò)分析，為現(xiàn)階段機(jī)載設(shè)備設(shè)計(jì)測(cè)試方案提供依據(jù)。

LISN；電磁兼容；敏感度；機(jī)載設(shè)備；EUT

2010－12－08美國(guó)航天無(wú)線電技術(shù)委員會(huì)（RTCA）特別委員會(huì)135（SC135）宣布Do160G正式發(fā)布，同時(shí)宣布Do160F失效。在此之前，SC135曾對(duì)Do160發(fā)布過(guò)A，B，C，D，E，F(xiàn)共6個(gè)版本［1］，Do160G規(guī)定了現(xiàn)階段的所有航天設(shè)備測(cè)試電平及極限要求，不僅適用于一般航天器、直升飛機(jī)、商用噴氣飛機(jī)、大型噴氣式客機(jī)，而且還適用于歐航A350XWB和波音747－8。

Do160G等同于歐盟標(biāo)準(zhǔn)ED－14G，是對(duì)機(jī)載設(shè)備環(huán)境要求及測(cè)試方法的規(guī)定。它由26章和3個(gè)附錄構(gòu)成，涉及電磁兼容的是1至3章、15至23、25章。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定機(jī)載設(shè)備在溫度、振動(dòng)、鹽霧、電源輸入、射頻敏感度、雷電、靜電放電等方面的要求及試驗(yàn)方法。下面通過(guò)Do160G與Do160F在涉及電磁兼容方面的對(duì)比分析，闡述Do160G對(duì)機(jī)載設(shè)備的新要求及測(cè)試方法，以便為當(dāng)前機(jī)載設(shè)備設(shè)計(jì)合理的測(cè)試方案。

1 各章節(jié)分析

Do160標(biāo)準(zhǔn)中涉及電磁兼容內(nèi)容如下：第1－3章，試驗(yàn)?zāi)康?、術(shù)語(yǔ)、測(cè)試設(shè)備布置介紹；第15章，磁場(chǎng)效應(yīng)；第16章，電源輸入；第17章，電壓尖峰；第18章，電源線音頻傳導(dǎo)敏感度；第19章，感應(yīng)信號(hào)敏感度；第20章，射頻敏感度（傳導(dǎo)和輻射）；第21章，射頻能量發(fā)射；第22章，雷電感應(yīng)瞬態(tài)敏感度；第23章，雷電直接效應(yīng)；第25章，靜電放電。在Do160G中除第23章外，均值Do160F上進(jìn)行相應(yīng)修改，下面將對(duì)改動(dòng)的章節(jié)進(jìn)行分析。

1．1 前3章部分

第1章測(cè)試目的及適用性，第2章術(shù)語(yǔ)定義，第3章測(cè)試條件。這3章內(nèi)容為后面章節(jié)提供參考，對(duì)具體測(cè)試進(jìn)行較詳細(xì)的指導(dǎo)。在Do160G中，第1章強(qiáng)調(diào)附錄中用戶手冊(cè)的重要性；第2章對(duì)測(cè)試設(shè)備分類進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，特別是在2．8中指出當(dāng)設(shè)備屬于特殊類時(shí)，只需按該項(xiàng)測(cè)試中要求較低的類即可；第3章對(duì)EUT敏感度測(cè)試配置的說(shuō)明，特別強(qiáng)調(diào)EUT固化軟件和一般軟件在測(cè)試時(shí)按要求運(yùn)行。

1．2 第15章 磁場(chǎng)效應(yīng)

驗(yàn)證EUT產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)環(huán)境的影響，通過(guò)羅盤指針或磁場(chǎng)探頭進(jìn)行指示其大小，也被稱為“磁閥”。試驗(yàn)時(shí)將EUT沿著東西連線方向逐漸接近標(biāo)準(zhǔn)羅盤，直到觀察指針產(chǎn)生一度的偏移，測(cè)量其間距從而確定“設(shè)備分類”。根據(jù)間距從小于30 cm到大于300 cm將設(shè)備分為5個(gè)等級(jí)（Y，Z，A，B和C）。在Do160G中，對(duì)圖15－1試驗(yàn)測(cè)試配置進(jìn)行修改，以便確定當(dāng)羅盤指針偏移1°時(shí)羅盤與被測(cè)設(shè)備間的距離，從而確定設(shè)備等級(jí)。

1．3 第16章 電源輸入

雖然在MIL－STD－704F［2］、GJB 181A—2003［3］、GB 17626．11—2008［4］中均對(duì)電源特性的電磁兼容試驗(yàn)進(jìn)行相關(guān)論述，但各標(biāo)準(zhǔn)對(duì)EUT施加的測(cè)試信號(hào)、EUT狀態(tài)、試驗(yàn)方法存在較大差異。在Do160G中，當(dāng)交流或直流電源在不同條件變化時(shí)，測(cè)試機(jī)載設(shè)備在正常和應(yīng)急狀態(tài)下能否按要求正常工作。該部分將設(shè)備分為4類（A，B，D，Z），對(duì)于交流供電設(shè)備，又分為定頻（CF）、窄變頻（NF）、寬變頻（WF）。

由于飛機(jī)電源系統(tǒng)的不斷發(fā)展，本部分在最近10年進(jìn)行較大的修改。在Do160E中，為便于使用和理解，該章分為直流和交流試驗(yàn)2部分，并增加負(fù)載設(shè)備對(duì)飛機(jī)電源系統(tǒng)的影響和交流供電設(shè)備的直流測(cè)試項(xiàng)目。Do160F中增加270 V直流電源系統(tǒng)測(cè)試項(xiàng)目［5］。在Do160G中，對(duì)多種電源供電的設(shè)備測(cè)試、交流供電設(shè)備的短時(shí)中斷、三相交流供電設(shè)備的每相浪涌試驗(yàn)、涉及短時(shí)中斷試驗(yàn)的表16－1，16－2，16－3、測(cè)試信號(hào)源電壓誤差進(jìn)行修改。

1．4 第17章 電壓尖峰

當(dāng)通過(guò)輸出阻抗為50Ω的信號(hào)源輸出干擾信號(hào)到EUT電源輸入端口并持續(xù)1 min，測(cè)試設(shè)備是否按要求在試驗(yàn)期間和試驗(yàn)后正常工作。干擾信號(hào)為上升時(shí)間小于2 ms，持續(xù)時(shí)間大于10 ms的尖峰電壓。該測(cè)試方法與MIL－STD－461F中的CS106相似［6］。本章將EUT分為2類（A，B），A類的測(cè)試電壓為600 V，而B(niǎo)類電壓則是交流有效值的2倍，或者直流電壓的2倍，或者是兩者之和，最大值為200 V（見(jiàn)圖1）。

在Do160G中規(guī)定試驗(yàn)時(shí)信號(hào)源至少產(chǎn)生50個(gè)正尖峰和50個(gè)負(fù)尖峰。

圖1 尖峰電壓波形

1．5 第18章 電源線音頻傳導(dǎo)敏感度

該測(cè)試方法與MIL－STD－461F中的CS101類似，試驗(yàn)頻率為10 Hz～150 k Hz，試驗(yàn)電壓根據(jù)試驗(yàn)頻率分為大小不同的幾段，掃描的頻率步進(jìn)為30（每10倍頻程），并且在每一頻點(diǎn)駐留1 min。本部分將直流供電設(shè)備分為3類（R，B，Z），將交流供電設(shè)備分為2類（R，K），其中K類包括為定頻（CF）、窄變頻（NF）、寬變頻（WF）3類。

Do160G將Do160F結(jié)尾的注釋和備注放在新的用戶手冊(cè)部分；刪掉測(cè)試信號(hào)輸出功率為100 W的極限值，而用峰值為36 A的電流極限；修改了測(cè)試布置圖，以便能在合適的位置進(jìn)行“可選的AC電流監(jiān)測(cè)”；刪掉耦合變壓器輸出阻抗為0．6Ω的要求。

1．6 第19章 感應(yīng)信號(hào)敏感度

設(shè)備和互連電纜受到音頻電場(chǎng)、磁場(chǎng)和瞬態(tài)電壓尖峰的影響時(shí)，能否按要求正常工作，本部分將EUT分為4類（A，B，C，Z）。而對(duì)于交流供電設(shè)備，根據(jù)工作頻率分為定頻（CF）、窄變頻（NF）、寬變頻（WF），在前面4類字符后加上C，N，或W則為相應(yīng)的交流供電設(shè)備類型。試驗(yàn)頻率是根據(jù)設(shè)備類型而定的，不同的設(shè)備類型，試驗(yàn)頻率范圍不同。頻率掃描速率為30（每10倍頻程），并且在每一頻點(diǎn)駐留10 s。

Do160G中澄清該測(cè)試不適用于電源輸入電纜或電線；增加“設(shè)備的電場(chǎng)感應(yīng)”測(cè)試，對(duì)于所有設(shè)備施加單次有效值為170 V的400 Hz電壓，并增加相應(yīng)的試驗(yàn)配置圖；增加開(kāi)關(guān)瞬態(tài)感應(yīng)測(cè)試圖，測(cè)試時(shí)尖峰信號(hào)幅度可以變化，并且可以小于600 Vpp。

1．7 第20章 射頻敏感度（傳導(dǎo)和輻射）

本章包括傳導(dǎo)敏感度和輻射敏感度測(cè)試，試驗(yàn)時(shí)施加到EUT上的干擾信號(hào)為連續(xù)波、方波調(diào)幅信號(hào)和脈沖調(diào)制信號(hào)。測(cè)試配置時(shí)，需要線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)串接在電源線和EUT之間，并且在每根電源線上連接一只10μF的電容到地。除非有其他規(guī)定，否則試驗(yàn)時(shí)要求互連電纜長(zhǎng)度大于3．3 m，電源線長(zhǎng)度小于1 m。圖2為輻射敏感度的測(cè)試配置圖。

傳導(dǎo)敏感度測(cè)試方法與MIL－STD－461F中CS114相似，此處EUT分為7個(gè)不同的類，測(cè)試頻率為10 k Hz～400 MHz，要求進(jìn)行2次掃描，一次為連續(xù)波，另一次為方波調(diào)幅信號(hào)。輻射敏感度測(cè)試方法與MIL－STD－461F中RS103類似，將EUT分為10個(gè)類，測(cè)試頻率為100 MHz～18 GHz，要求發(fā)射天線與EUT間的距離為1 m。

Do160G增加了用戶手冊(cè)；要求EUT的每個(gè)面均應(yīng)受到相同的輻射，對(duì)于無(wú)法進(jìn)行的面應(yīng)在測(cè)試報(bào)告中注明；澄清了測(cè)試天線與EUT的距離要與校準(zhǔn)時(shí)一致。

1．8 第21章 射頻能量發(fā)射

用峰值檢波對(duì)EUT的射頻發(fā)射信號(hào)進(jìn)行測(cè)試，包括傳導(dǎo)發(fā)射和輻射發(fā)射。本章將EUT分為6類（B，L，M，H，P，Q），試驗(yàn)配置需要線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)串接在電源線和EUT之間，并且在每根電源線上連接一只10μF的電容到地。除非有其他規(guī)定，否則試驗(yàn)時(shí)要求互連電纜長(zhǎng)度大于3．3 m，電源線長(zhǎng)度小于1 m。傳導(dǎo)發(fā)射，測(cè)試頻率為150 k Hz～152 MHz，試驗(yàn)時(shí)將電流探頭卡在電源線和互連電纜上，探頭與EUT的距離為5 cm。輻射發(fā)射，測(cè)試頻率為100 MHz～6 GHz，采用線極化天線在水平和垂直2個(gè)方向上進(jìn)行，要求測(cè)試時(shí)轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)1周接收機(jī)掃描200次。

Do160G中增加用戶手冊(cè)；增加新的Q類極限，用以保護(hù)VHF和GPS接收機(jī)，但對(duì)P類中的傳導(dǎo)發(fā)射“HF notch”不適用；改變測(cè)試帶寬從100 k Hz～1 MHz，以前版本在1 GHz時(shí)才用該帶寬，而在Do160G中960 MHz則使用該值；取消測(cè)試頻率大于960 MHz的10 k Hz帶寬選項(xiàng)，而用高增益預(yù)放代替。

1．9 第22章 雷電感應(yīng)瞬態(tài)敏感度

通過(guò)針腳和電纜束注入到EUT連接器針腳、互聯(lián)電纜和電源線各類模擬雷電感應(yīng)瞬態(tài)波形，判斷在試驗(yàn)期間或過(guò)后設(shè)備能否按要求工作。用針腳注入時(shí)，EUT處于加電工作狀態(tài)，試驗(yàn)后檢查EUT是否正常。電纜束注入模擬瞬態(tài)信號(hào)通過(guò)電纜感應(yīng)或地感應(yīng)到EUT互連電纜和電源線，測(cè)試時(shí)要求EUT與地絕緣。施加到EUT電纜或線上的信號(hào)要求在每個(gè)極性至少進(jìn)行5 min。瞬態(tài)信號(hào)為單擊信號(hào)或組合信號(hào)（單擊信號(hào)、多擊信號(hào)、多脈沖群的組合），根據(jù)針腳注入、電纜束注入和測(cè)試信號(hào)波形進(jìn)行EUT分類。

Do160G中增加用戶手冊(cè)部分，本章中許多注釋和備注被移到用戶手冊(cè)；刪除利用針腳注入測(cè)試波形來(lái)確定源阻抗的“電阻法”測(cè)試；增加電纜束測(cè)試波形6，僅適用于多脈沖群測(cè)試；修改針腳注入校準(zhǔn)和測(cè)試配置圖。

1．10 第25章 靜電放電

當(dāng)進(jìn)行空氣放電時(shí)，EUT是否能按規(guī)定正常工作。該方法與GB 17626．2—2006［7］中相似，但此項(xiàng)試驗(yàn)要求EUT搭接到地，并且僅進(jìn)行空氣放電，測(cè)試點(diǎn)為人員容易接觸到的地方，對(duì)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行15 k V的正負(fù)極性空氣放電各10次。

圖2 輻射敏感度試驗(yàn)配置

Do160G中對(duì)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行澄清，特別指出，連接器的針腳不進(jìn)行該項(xiàng)測(cè)試。

2 結(jié) 語(yǔ)

RTCA／Do160和歐洲的EUROCAE／ED－14標(biāo)準(zhǔn)等同，其中規(guī)定了機(jī)載電子設(shè)備電磁兼容要求。為適應(yīng)不斷發(fā)展的航天機(jī)載電源系統(tǒng)和電磁兼容測(cè)試技術(shù)，人們不斷對(duì)測(cè)試等級(jí)、要求、測(cè)試方法進(jìn)行修改。同時(shí)SC135將在Do160的下一新版本發(fā)布之前，編寫(xiě)關(guān)于所有部分的用戶指南。通過(guò)對(duì)Do160G與Do160F的對(duì)比分析，為用戶對(duì)機(jī)載設(shè)備測(cè)試方案的設(shè)計(jì)提供了參考。

［1］ RTCA／DO－160E，Environmental Conditions and Test Procedures for Airborne Equipment［S］．

［2］ MIL－STD－704F，Aircraft Electric Power Characteristics［S］．

［3］ GJB 181A—2003，飛機(jī)供電特性［S］．

［4］ GB 17626．11—2008，電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)電壓暫降、短時(shí)中斷和電壓變化抗擾度試驗(yàn)［S］．

［5］ RTCA／DO－160F，Environmental Conditions and Test Procedures for Airborne Equipment［S］．

［6］ MIL－STD－461F，Requirements for the Control of Electromagnetic Interference Characteristics of Subsystems and Equipment［S］．

［7］ GB 17626．2—2006，電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)：靜電放電抗擾度試驗(yàn)［S］．

TP206

A

1008－1542（2011）07－0119－03

2011－06－20；責(zé)任編輯：張士瑩

陳 功（1980－），男，四川宜賓人，工程師，主要從事電磁兼容設(shè)計(jì)及試驗(yàn)方面的研究。