熊熠明，郭華棟，陳思陽

（北京宇航系統(tǒng)工程研究所，北京 100076）

0 引言

軍用EMC標準中的CS114項目為所有軍用裝備平臺必須進行的5項測試中的一項，是電纜束傳導敏感度大電流注入干擾測試。由于被測設備在不同實驗室測試環(huán)境和配置下的環(huán)路阻抗存在較大的差別，不同實驗室及不同測試間的測試數(shù)據(jù)比對偏差較大。為了提高測試的準確性，CS114項目測試方法也進行了多次更新。以下介紹各個版本CS114項目測試方法的演變、更新原因，并結(jié)合工作體會提出了修改建議。

1 軍用EMC標準CS114項目的演變

常用的軍用EMC標準為MIL-STD-461462系列和GJB151152系列。國軍標借鑒了美軍標，又結(jié)合國內(nèi)的實際情況進行了剪裁和改進。標準最新版本為GJB 151B-2013、MIL-STD-461G。標準主要版本的制定和測試項目的變化情況如表1所示 [1-10]。

表1 軍用EMC測試標準匯總

2 CS114測試項目更新介紹

2.1 CS114測試方法

1993年美軍標D版本中開始引入CS114測試項目，對全部電纜束進行測試，以考核被測件承受空間電磁干擾的能力。CS114項目測試采用探頭大電流注入方法，通過模擬發(fā)射機或大功率設備工作時，耦合到暴露線纜上的感應電流，采用屏蔽防護方法會有較好的效果。也可以在電纜束上增加鐵氧體磁環(huán)，增加電纜環(huán)路部分頻率段阻抗，降低干擾注入電流值。1997年國軍標將其改為GJB 151A152A版本，全面對標美軍標D版本。

2015年發(fā)布的MIL-STD-461G更新了校準測試配置，如圖1所示。校準測試配置增加了一個監(jiān)測探頭夾具，將監(jiān)測探頭加入到校準測試中。并新增一個檢定配置方法，用于驗證校準獲得的前向功率數(shù)據(jù)是否正確，誤差是否在3 dB以內(nèi)，詳細配置如圖2所示[9-10]。

圖1 MIL-STD-461G中CS114項目校準配置框圖

圖2 MIL-STD-461G中新增CS114檢定配置框圖

2.2 CS114測試對象要求

在GJB 151B和MIL-STD-461G中，都要求對軍用設備和分系統(tǒng)的所有電纜（不適用于接收機天線的同軸電纜，水面艦船和潛艇除外）進行CS114項目測試。特別要求測試電纜束中的電源線正線、高電源線加回線，其中電源線必須未進行屏蔽處理[3，9]。

2.3 CS114校準限值頻率和幅度

CS114項目的頻率范圍為4 kHz～400 MHz，其注入電流值從37 dBμA到115 dBμA（109+6 dBμA），動態(tài)范圍達78 dB。GJB 151B中校準限值曲線如圖3所示。MIL-STD-461G的最高頻率只到200 MHz，而GJB 151B依然保留選擇進行200～400 MHz頻段測試（MIL-STD-461F徹底取消了200～400 MHz頻段的測試，認為大電流注入干擾方式在該頻段測試時可能出現(xiàn)諧振現(xiàn)象，測試的重復性可能存在問題。RS103項目可以替代CS114項目在200～400 MHz頻段對EUT進行考核）[3，9]。

圖3 中，曲線1～3依次抬高6 dB，曲線4比曲線3增加8 dB，曲線5比曲線4增加12 dB。限值在10 kHz～1 MHz按照20 dB每十倍頻斜率增長，1～30 MHz頻段限值為水平線段，最大值保持不變，30～200 MHz按照10 dB每十倍頻斜率下降（船舶等平臺電源線在4 kHz～1 MHz頻段，增加限值為77 dBμA的水平線段）。

圖3 GJB 151B-2013中CS114項目校準限值曲線

按照GJB 151B-2013各軍兵種分類裁剪要求，總結(jié)發(fā)現(xiàn)實際各種限值線多達12條，限值統(tǒng)計如表2所示[3]。

表2 GJB 151B-2013的CS114項目測試校準限值分類統(tǒng)計單位：dBμA

2.4 CS114監(jiān)測電流限值

CS114最大監(jiān)測電流限值在不同的標準版本中也有變化，如表3所示[1-9]。

表3 軍標CS114項目最大監(jiān)測電流限值統(tǒng)計單位：dBμA

3 MIL-STD-461G中CS114測試方法變化探討

3.1 校準配置變化

校準配置變化，將監(jiān)測探頭加入到校準測試中，如圖1所示。目的是將監(jiān)測探頭對環(huán)路阻抗的影響納入校準測試中，與測試配置保持一致，提供更加精準的前向功率數(shù)據(jù)。

3.2 檢定配置方法

檢定測試獲得的監(jiān)測電流頻率與幅度曲線應該與目標校準限值一致。該方法簡單、巧妙地閉環(huán)驗證了CS114測試校準的準確性[11]。

2016年4月，國防科技工業(yè)實驗室認可委員會（DILAC）組織了軍用電磁兼容實驗室技術能力比對，中國運載火箭技術研究院電磁環(huán)境效應測試與評估中心在前期準備工作中，就采用檢定配置方法對測試系統(tǒng)進行驗證，如圖4所示。

圖4 CS114項目檢定配置測試圖

3.3 監(jiān)測電流最大限值

MIL-STD -461G監(jiān)測電流最大限值恢復到MILSTD-461D規(guī)定的校準曲線最大電流值加6 dB水平線段模式。該限值的變化，對試驗測試的結(jié)果影響很大。

原因分析如下：L曲線x+6 dB最大電流限值方式在實際測試中存在困難。圖3校準曲線1中10 kHz最大監(jiān)測電流為43 dBμA（37+6 dB）（0.143 mA電流）。由于監(jiān)測電流限值和校準注入功率是CS114測試中必須滿足的兩個重要指標，這兩個指標互相制約。被測件回路的電流和電壓分布取決于存在的各種阻抗。軍用設備多采用屏蔽電纜，環(huán)路阻抗在1 MHz以下頻段是低阻抗，而校準時全頻段的標準環(huán)路阻抗為100Ω。測試中只要很小的注入功率，監(jiān)測電流值都遠超過L曲線x+6 dB限值，導致實際注入功率比校準功率低20～40 dB。MIL-STD-461G規(guī)定注入功率和監(jiān)測電流值只要有一個達到目標值就滿足測試要求。注入功率過小，不能對設備進行真實、有效的考核。

通過檢定配置的閉環(huán)測試，驗證了電流探頭系數(shù)、衰減器系數(shù)、電纜系數(shù)和校準前向功率值等參數(shù)的準確性。配置良好的測試系統(tǒng)校核結(jié)果偏差應該在1 dB以內(nèi)。通過DILAC組織的實驗室比對，同步證明了該檢定方法有效、準確、可行。進行檢定測試，能發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的不明顯缺漏，例如：電纜損傷、衰減器損壞和終端負載損壞等小問題。

在此檢定方法的基礎上，還可在夾具環(huán)路間接入典型數(shù)值衰減器，用于分析CS114測試系統(tǒng)在不同環(huán)路阻抗系統(tǒng)中的線性度。

4 CS114項目測試方法改進探討

業(yè)內(nèi)技術專家提出不要完全照搬美軍標內(nèi)容，應吸取美軍標的先進方法和經(jīng)驗，具體的測試項目要符合中國的實際情況[13-15]。以GJB 151A152A151B為基礎，電磁兼容指標考核要求已經(jīng)全面貫徹到軍用設備研制的全流程中。新的測試標準應適用未來發(fā)展、面向聯(lián)合作戰(zhàn)模式制定。CS114項目測試方法建議從以下方面進行改進。

4.1 CS114測試配置方法

CS114項目的測試配置建議吸收MIL-STD-461G中的方法：

1）更新項目校準配置，提高校準數(shù)據(jù)的準確性和減小不確定度；

2）新增檢定測試配置和方法，并規(guī)定定期校準后需同時進行校驗測試；

3）監(jiān)測電流限值改為最大值加6 dB水平直線段，詳細內(nèi)容如表3所示。

4.2 校準限值曲線

美軍461系列標準，主要由海軍提出并編寫，其目的是為滿足海軍的實際需求，導致限值需按軍兵種、平臺分類，進行不同限值的測試來滿足不同軍兵種、平臺的需求。新的國軍標應統(tǒng)一限值，減少限值數(shù)量，具體的內(nèi)容如表4所示，示意圖如圖5所示。

表4 CS114項目統(tǒng)一限值單位dBμA

圖5 CS114項目統(tǒng)一限值示意圖

4.3 CS114測試數(shù)據(jù)提供

測試數(shù)據(jù)只需提供校準和檢定測試的幅頻曲線，無需提供實際施加的幅頻曲線。如果委托方有需求可以單獨提供。同理可以推廣到其他CS類測試項目。

4.4 標準限值統(tǒng)一章節(jié)

GJB 151B將GJB 151A/152A合二為一，限值要求放置在單項測試方法內(nèi)，方便了EMC專業(yè)人員使用。但是，對于委托方和總體、分系統(tǒng)設計人員來說，近百頁內(nèi)容，陌生的專業(yè)術語、儀器設備，枯燥的測試方法表述，復雜的限值要求夾雜在一起，導致標準如同天書。需在測試現(xiàn)場多方確認溝通，浪費人力、物力和時間。建議按GJB 151A中第5章“電磁發(fā)射和敏感度要求與極限”模式來編寫單行本或編寫在附錄中，方便委托方和總體、分系統(tǒng)單位設計人員參考使用。

5 結(jié)束語

對比美軍標MIL-STD-461G及現(xiàn)行的GJB 151B-2013中的CS114項目測試方法，發(fā)現(xiàn)MIL-STD-461G中的新方法通過檢定測試閉環(huán)提高了CS114項目的測試準確性?，F(xiàn)行GJB 151B-2013測試校準限值、監(jiān)測電流限值方面存在的問題，可通過調(diào)整監(jiān)測電流限值、減少校準限值曲線數(shù)量、優(yōu)化測試校準量級和融合各軍兵種限值需求等進行完善，以節(jié)約軍用裝備的測試時間、經(jīng)濟等各項成本。