国军标电磁兼容试验GJB151B-2013检测CE102项目限值分析
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国军标电磁兼容试验GJB151B-2013检测CE102项目限值分析
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摘要：主要对GJB151B标准CE102项目的限值进行了分析。CE102限值的低端频率（500kHz以下）主要参考了GJB181（MIL-STD-704）28V直流电压最大畸变频谱的要求，两者大致相差20dB，CE102限值的高端频率（500kHz以上）兼顾电源线辐射发射的要求，而给2.5米长的电源线施加一信号电平，测得的场强曲线趋于平坦。
GJB151B-2013《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求与测量》标准中CE102（10kHz～10MHz电源线传导发射）限值曲线如图1所示，额定电压U在28V～440V之间时，限值在基本曲线基础上放宽10lg（U/28）dB。
图1 CE102限值曲线
CE102低频部分的考虑，主要是为了确保EUT不影响平台上电源总线的电源特性（允许的电压失真）。有一些电源特性的标准，比如针对飞机的GJB181B(MIL-STD-704)，针对舰船的HJB34A(MIL-STD-1399)，针对空间系统的MIL-STD-1539和针对军用车辆的GJB298(MIL-STD-1275)。由于电源特性标准控制了输出电源的允许失真，没有必要对输出电源线提出专门的EMI要求。对频谱内容一项重要但间接的控制是RE102极限值，该项测试要求采用适当的波形和信号传输技术以控制辐射发射。由于电压失真是电源特性一项基本的要求，所以CE102极限值以电压的形式规定。CE102项目在整个频率范围上使用标准线路阻抗，以方便对电压信号的测试。
在电源特性标准中，GJB181B(MIL-STD-704)规定了容许失真的幅度频率关系曲线。与GJB181B(MIL-STD-704)类似，CE102极限值曲线的幅度随着频率在下降，GJB181B标准28V直流电压最大畸变频谱如图2所示。GJB151B标准中所有应用平台具有共同的要求，这是因为所有平台所关注的问题都是一样的。
图2 GJB181B要求的28V直流电压最大畸变频谱
28V的基准极限值曲线近似位于GJB181B(MIL-STD-704)中电源特性曲线下方20dB处，如图3所示（蓝色曲线为GJB181B要求的28V直流电压最大畸变频谱，红色曲线为28V直流电压的限值，在10kHz～50kHz两条曲线相差了20dB），其理由如下：①在平台上的各种设备和分系统中，存在若干干扰源都可以影响电源网络总线的最终干扰电压，假定干扰源不是相位相干的，则最终干扰电压将是各个干扰电压的平方和的平方根值；②装置中的实际阻抗和测试中控制阻抗不同，使实际的电压比试验期间测量的电压或高或低，因此极限值需要保守一些。对其他较高的电源电压放宽极限，基于不同工作电压的电源特性曲线纹波的相对电平。
图3 28V直流电压GJB181B要求和CE102限值比较
在较高的频率，CE102极限值控制电源线的潜在RE102辐射，这种辐射可能耦合到敏感度的带天线的接收机内。CE102极限值已经确保与RE102极限值无矛盾。CE102极限值产生的辐射不应在RE102极限值之上。实验室试验表明，用2.5m长的电源线连接到LISN上，RE102杆天线检测到的电场一直到约10MHz都是平坦的，电场值约等于（x-40）dBμV/m，“x”是以dBμV为单位的电压。比如，如果电源线上的信号电平是60dBμV，则检测到的电场电平约为20dBμV/m。
CE102要求的频率上限为10MHz，这是因为试验配置中容许的2.5m长的电源线接近谐振了，在此频率以上进行任何传导测试都意义不大。实验室试验和理论推导均表明对于2.5m长的电源线，四分之一波长的谐振接近25MHz。在实验室的试验中，电源线的阻抗在10MHz处开始显著的上升，在约25MHz处达到几千欧姆的峰值。在10MHz以上，在LISN上的电压测量基本上是不相关的。
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