МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ

(МГС)

INTERSTATE COUNCIL FOR STANDARDIZATION. METROLOGY AND CERTIFICATION

(ISC)

ГОСТ

IEC 61000-4-20— 2014

Электромагнитная совместимость

Часть 4-20

Методы испытаний и измерений

ИСПЫТАНИЯ НА ПОМЕХОЭМИССИЮ И ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ В ТЕМ-ВОЛНОВОДАХ

(IEC 61000-4-20:2010, ЮТ)

Издание официальное

Москва

Российский институт стандартизации 2021

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. № 45)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны «о МК <ИСО 3166)004- 97 Код страны no 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 Кыргызстана рт Молдова MD Институт стандартизации Молдовы Россия RU Росстандарт Таджикистан TJ Таджи «стандарт Узбекистан UZ Узстандарт

4    Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 31 августа 2021 г. № 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 (ЕМС). Часть 4-20. Методы испытаний и измерений. Испытание на помехо-эмиссию и помехоустойчивость в поперечных электромагнитных волноводах (ТЕМ)» («Electromagnetic compatibility (EMC) — Part 4-20: Testing and measurement techniques — Emission and immunity testing in transverse electromagnetic (ТЕМ) waveguides», IDT).

Международный стандарт разработан подкомитетом SC 77В «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

5.2.2    Испытательный объем и максимальные размеры испытуемого оборудования

Максимальные размеры ИО связаны с размерами «полезного испытательного объема» в ТЕМ-волмоводе. Полезный испытательный объем ТЕМ-волновода определяется размерами, геометрией и пространственным распространением электромагнитных полей.

Полезный испытательный объем ТЕМ-волновода (см. рисунки А.6 — А.9) зависит от «однородной области», описанной в 5.2.3. Направление распространения ТЕМ-вида колебаний (обычно вдоль оси z) перпендикулярно однородной области (поперечной плоскости, обычно ху-плоскость). В ху-плоскости все поперечное сечение полезного испытательного объема должно удовлетворять требованиям 5.2.3. Минимальное значение расстояния Л_ио между ИО и каждым проводником или поглощающим материалом волновода (см. рисунки А.6 — А.9) задается расстоянием между границей однородной области (см. 5.2.3) и границей проводника. Однако Л_ио не должно равняться нулю, чтобы избежать возможного изменения рабочего состояния ИО сильной связью между ИО и границей проводника (рекомендовано: Л_и0 выбирать большим, чем 0.05ft). Вдоль оси z (в направлении распространения) полезный испытательный объем ограничен в пределах z_min szs z_max. Длина испытательного объема L = z_max - z_m,_n. Требования однородной области должны быть проверены для каждого значения z в пределах z_m,_n s z s z_max. Можно предположить, что требования к ТЕМ-виду колебаний будут выполняться для z_min s z s z_max при следующих условиях:

-    если требования к ТЕМ-виду колебаний выполняются в положении z_raax и геометрия волновода аналогична одному из типов, показанных на рисунках А.6 — А.9. с постоянным соотношением размеров ft к и/ (типичная форма) для 0 s z s z_max. или

-    если требования к ТЕМ-виду колебаний выполняются в положениях z_mm и z_max, и поперечное сечение волновода постоянно или постоянно сужается для z_min s z s z_max и производные dft/dz и dw/dz являются непрерывно дифференцируемыми функциями для z_mjn S z S z_max (нет изгибов или прерываний в геометрии границы проводника).

Максимальные размеры ИО связаны с размерами полезного испытательного объема. ИО должно быть не более чем 0,6w по ширине и 0.6L в длину (см. рисунки А.6 — А.9).

Примечание 1 — Согласно стандартам серии ISO 11452 рекомендуемые размеры ИО должны составлять О.ЗЗи' к 0.6L и стандарт MIL-STD 462F рекомендует 0.5w к 0.5L.

Максимальная высота ИО рекомендована до 0.33ft. где ft — расстояние между внутренней и внешней проводящими границами (расстояние между проводниками), проходящее через центр ИО и центр испытательного объема (например, между септом и полом ТЕМ-камеры). Для всех типов ТЕМ-волноводов ИО должно вписываться в полезный испытательный объем для всех позиций вращения.

Примечание 2 — Большинство стандартов ограничивают размер ИО до 0.33 ft. Большинство производителей ТЕМ-камер ограничивают высоту ИО до 0.5Л. За исключением очень точной калибровки датчиками поля или сенсорами, высота ИО может превышать 0.33ft, но не должна выходить за пределы, рекомендуемые производителями. Высота ИО может быть больше 0.33ft. если производитель предоставляет информацию о неопределенности измерений для большего ИО. Дополнительная информация об эффектах загруженных волноводов приведена в [25].

5.2.3    Валидация полезного испытательного объома

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.

Примечание 3 — Вертикальная плоскость предполагает, что направление распространения ТЕМ-вида колебаний происходит вблизи горизонтальной плоскости (вдоль оси г), получаем плоскую волну. Если ТЕМ-вида колебания распространяются в другом направлении, то однородная плоскость может быть переориентирована соответствующим образом.

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).

В принципе однородная область может располагаться на любом расстоянии от входного порта; место расположения определяется особенностями геометрии волновода. Однородная область действует только для этого расстояния от входного порта, для которого она калибрована. Чтобы допустить вращение ИО. однородная область должна располагаться на большем расстоянии, чем самое большое конечное значение однородной области z_max, установленное в 5.2.2

Однородная область проверяется при отсутствии ИО в испытательном объеме, в частотном диапазоне и с шагом перестройки частоты, установленными а 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;

b)    подвести такую мощность ко входному порту ТЕМ-волповода, чтобы напряженность электрического поля основной составляющей поля находилась в заданных пределах E_Uinjl. перестройку частоты в частотном диапазоне осуществлять, как указано в 5.2.1. зарегистрировать полученные данные всех подводимых мощностей, напряженности поля основной и побочных составляющих;

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;

0 из всех точек выбрать точку с самым низким значением напряженности основной составляющей поля (для обеспечения выполнение требования (-0 — +6) дБ). И использовать это значение в вычислениях как эталонное.

д) зная уровень подводимой мощности и напряженности поля, необходимо рассчитать по формуле (1) и зарегистрировать уровень подводимой мощности для требуемой напряженности испытательного поля.

-Pfwd.    (1)

^ref

где Е выражена в В/м: Р выражена в Вт.

Пример — Если дана точка с уровнем подводимой мощности ^Pfwd = 81 Вт, обеспечивающей напряженность поля    В/м,    тогда    для    получения напряженности поля E,_cst - 3 В/м, необходимо подать

на вход мощность P_fesf = 9 Вт.

Кроме того, существует эквивалентный метод валидации, при котором величина напряженности основной составляющей поля постоянна и находится в пределах E_Ljmit. а величина подводимой к входному порту мощности регистрируется. Далее должны применяться шаги a), d). е). 0 и д). Этот метод носит название «валидация по постоянной напряженности 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.

В измерительной точке / измерена напряженность поля Е_г Среднее значение и стандартное среднеквадратическое отклонение рассчитывается для N измерительных точек.

Среднее значение:

Стандартное среднеквадратическое отклонение:

^<з>

В статистическом смысле N = 5 отражает очень малое число, но тем не менее нормальноо распределение величины Е, может это допустить. С вероятностью 75 % можно предположить, что измеренные результаты попадут в диапазон

Е -К <.Ej йЕ \ К' а-.    (4)

Коэффициент К выбирается равным 1,15.

Таблица 1 — Значения коэффициента К для расширенной неопределенности с нормальным распределением

Коэффициент К 1 1.15 1.3 1.5 2 3 Вероятность % 68.3 75.0 80,6 86,6 95.5 99.7

При работе со значениями, выраженными в дБ, часто значения Е, лежат в диапазоне согласно неравенству (5).

^Lknit ⁵ Щ * ^Limit ⁺ ^Margin*

(6)

(7)

Сравнивая это неравенство с неравенством (4), получаем выражение (6).

Margin 2 К

... 6 дБ 2 115

Для 75 % вероятности коэффициент К = 1.15 и отклонение величины на 6 дБ дает стандартное среднеквадратическое отклонение:

- 2.61 дБ.

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.

Примечание 2 — Стандарт MIL-STD 461F требует устанавливать ТЕМ-волноводы открытого типа в экранированные помещения. Требуемое минимальное расстояние до стен должно выбираться исходя из размеров волновода. Стандарт MIL-STD 462F RS105 требует, чтобы расстояние h от пластины заземления, потолка и экранированных стен помещения было в два раза больше, чем расстояние между вертикальными проводящими пластинами. Стандарт CISPR 20 требует минимального расстояния от потолка, стен и пола в 800 мм. соответствующего одному расстоянию h между проводящими пластинами.

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.

где Atk>ss — потери при передаче мощности загруженного волновода. дБ; РгеЯ — отраженная мощность, измеренная на входном порте. Вт; Pfwfl — подводимая к входному порту мощность. Вт; ^output — мощность, измеренная на втором (выходном) порте. Вт. 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 пинии». 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.

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:

(8)

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

ИО является небольшим, если его наибольший размер меньше, чем длина волны высшей испытательной частоты (например, при 1 ГГц длина волны Л = 300 мм), и если кабели подключения к ИО отсутствуют. Все остальные ИО определяются как большие по размеру ИО.

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 не выходными кабелями, с или без выходных кабелей.

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 протоколу 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 случав 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.З. 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 случав гипервращаемого ТЕМ-волновода (см. [6]) ТЕМ-волновод переориентирован таким образом, что его ортоось нормальна по отношению к поверхности Земли. Тогда ИО вращается на ±120° вокруг его вертикальной оси (которая является ортсосью). 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.З 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.

Установившаяся практика корреляции включает измерение расстояния между ИО и каждым проводником ^лнит ^и расстояния между проводниками h (или разделенными пластинами) в центре ИО (см. рисунки А.6Ь и А_7Ь). Напряжения, измеренные с расположенным ИО в ТЕМ-волноводе. генерируются помехоэмиссией ИО. После вращения (переустановки) ИО. в соответствии с требованиями установившейся практики корреляции, проводятся последующие измерения напряжения, пока все необходимые положения не будут проверены. Согласно установившейся практике корреляции затем эти измерения используются для имитации испытания на отрытой измерительной площадке (OATS).

Примечание — Информацию о корреляции и корреляционных данных измерений помехоэмиссии можно найти в [51. (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 мупьтипольные 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 мульти-поли. 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 мультиполь-ный 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 мультилольных моментов. Обычно используются три комплексных ортогональных дипольных момента, требующих шесть или болев измерений. В основополагающем методе трех положений оценивается излучаемая мощность, но не отдельных мулыипольных 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 источники-приемники 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 мультилольных 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 мультилольных 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

Напряжения измеряются для трех положений ИО и определяются следующим образом. В трехкоординатной системе (х. у. г) задается ТЕМ-камера. Стандартно выбирается — вдоль оси z — направление распространения, ось у параллельна электрической составляющей поля (вертикальная ось) и ось х параллельна магнитной составляющей поля. Центр ИО располагается в точке (х = 0. у. z). х = 0. находящейся в центре внутренней проводящей границы волновода. Локальная координатная система (х\ у', z') присваивается ИО. Положение а ИО предполагает, что ось х‘ совмещена с х. ось у' совмещена с у. ось z' совмещена с г, как показано на рисунке А.З. Положение b получается простой перестановкой осей ИО: оси х' на ось у. оси / на ось z. оси z' на ось х. Это эквивалентно двум поворотам ИО на 90°. Положение с получают дальнейшим вращением ИО; оси х' на ось г. оси у’ на ось х. оси z' на ось у. Обозначив три измерения напряжения — V_pV V_p2. V^. можно похазать (см. [31] и [41]). что полная излучаемая мощность Р₀ ИО выражается следующим образом:

Ъ =^"-S². ВТ    (А-1)

^Зя <*с

S = ^₊V£ + V* ,    (А.2а)

где Vp выражено в В.

+ 10

..-120

10

+ 10

^v*u_aB--^,2° 10

(А.2Ь)

где Ур|_дБ выражена в дБ (мкВ). 12

и

измеренные напряжения в трех положениях ИО; корень из суммы квадратов измеренных напряжений. В; 1

ifc = J— = 120mii t 3770 Vo

волновое число. —: м

Z_c

%

сопротивление свободного пространства. Ом;

характеристическое полное сопротивление ТЕМ-волновода, Ом (обычно 50 Ом); коэффициент поля ТЕМ-вида. нормированная у-компонента электрического

-VOm"

поля в месте расположения ИО (для выражения (А.1); (х = 0. у, z)), -----

Примечание — Для некоторых ИО необходимо испытывать три ортогональные положения в каждой из четырех стартовых ориентаций ИО (стартовые ориентации а1, а2. аЗ 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].

А.3.2.3.3 Определение коэффициента поля

А.3.2.3.3.1 Общие положения

Алгоритм, описанный в настоящем подпункте, требует определения основной у-комлоненты электрического поля ТЕМ-вида. Колебания поля высшего порядка напрямую не связаны с подводимым к порту волновода напряжением. Коэффициент поля ТЕМ-вида е₀ — нормированная у-компонента электрического поля ТЕМ-вида в месте расположения ИО. Определение коэффициента поля е₀^ возможно осуществить двумя методами, которые описаны дальше.

Коэффициент поля в_0/ для специфического вида и размера ТЕМ-волновода должен предоставляться производителем.

А.3.2.3.3.2 Экспериментальный метод

Коэффициент поля может быть определен экспериментально через измерение у-компоненты электрического поля Е_у. выраженной в В/м (для пустой камеры) в месте расположения центра ИО (х. у. z) и известной подводимой мощности Р_г выраженной в Вт.

(А.З)

А.3.2.3.3.3 Аналитический метод

Для ТЕМ-камеры с прямоугольным сечением, как показано в [41], нормированную у-компоненту поля ТЕМ-вида возможно аппроксимировать согласно уравнению;

з =—    У    f^C°^S^y^--cos(Mx)-sln(    М—У J₀(Mg)

где М = т—. т = 1, 3, 5, .... «=, —: а    м

а — ширина камеры (см. рисунки А.6 — А.9) в z, м; h — высота внутренней проводящей границы в z, м; д — ширина зазора в z. м;

(х. у. z) — местоположение центра ИО. м;

Jq — функция Бесселя нулевого порядка, безразмерная величина.

Только некоторые члены этого ряда необходимо сохранить для хорошей аппроксимации е^ Фактор поля, рассчитанный для различной геометрии, приведен в [28].

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).

Уравнения для полей, излучаемых диполем, хорошо известны, и пластина заземления учитывается для введенного воображаемого диполя. Поля рассчитываются выше эквивалентной высоты перемещения приемной антенны, как требует метод открытой измерительной площадки (OATS). Максимальный сигнал от двух поляризаций дает максимально возможную напряженность поля. Используя коэффициент геометрии д_тах. определяемый высотой перемещения приемной антенны, можно получить оценку для максимального поля Е_тах на открытой измерительной площадке:

S — расстояние от приемной антенны до ИО. согласно требованиям стандартов, м. Обычно это 30 м. Юм или 3 м;

/>₉ — высота ИО над пластиной заземления, м;

R_H — высота приемной антенны над пластиной заземления, м. Обычно этот параметр изменяется в диапазоне 1—4 м.

Примечание 1 — Максимальная напряженность электрического поля свободного пространства в дальней зоне на расстоянии г определяется следующим образом: £_так = — «гг^Апахвь ^гдв — максимальная на-

! Ц 4х

правленность антенны. Из уравнения (А.5) следует, что установленный D_max принят равным 3 и учитывает проекцию антенны и расстояние г через коэффициент геометрии д_тад. Значение 3 является верхним пределом для небольшой антенны и следует из наличия электрического и магнитного диполей, ориентированных и синхронизированных по фазе, для получения максимальной направленности. Для одного электрического или одного магнитного диполя D_max = 1.5. Это более вероятно для непреднамеренного источника излучения, так как один источник должен быть доминирующим. Поэтому, выражение (А.5) определяет «наихудший случай».

Как правило. D задается как принятое значение либо значение известной теоретической или значение измеренной направленности ИО. Алгоритм корреляции однопортового ТЕМ-волновада всегда предполагает «наихудший случай», основанный на а) полной излучаемой мощности в отличие от значения, измеренного на открытой измерительной площадке (OATS) или конуса, и б) подразумевается «наихудший случай» направленности. Для сравнения с другими методами измерения эмиссии полной излучаемой мощности, например реверберационными камерами, значения направленности могут приниматься равными D = 1.5 или О = 1,7. Для целей настоящего стандарта было решено использовать «наихудший случай» направленности малого ИО D = 3.

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 беээховой камеры, отражения от плоскости заземления [величины с индексом 2 в выражении (А.7)] исключаются.

С другой стороны. Е_тах может быть выражена в дБ (мкВ/м):

ЕЬшЪ* ^{=    +    101}9<^ро)    ⁺    139.5,    дБ    (мкВ/м).

Коэффициент 204g(g_maJ<) рассчитывается каждый раз или интерполируется из ранее рассчитанных справочных таблиц для стандартной геометрии.

£_(гах также может быть выражена как функция измеренных напряжений. Подставив P_Q из выражения (А.1) и S из выражения (А.2) в выражение (А.5) и выразив полученное в дБ(мкВ/м) получим:

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).

a)    генератор гребенчатого спектра с электропитанием от батарей и широкополосной антенной, который является примером небольшого ИО. Наибольший размер генератора гребенчатого спектра должен быть меньше 0.1 h. где h — расстояние между проводниками ТЕМ-камеры. Если генераторов гребенчатого спектра, которые удовлетворяли бы требованиям к размеру, нет в продаже, допускается использование генераторов до 0,35 h. В этом случав размер, тип используемого генератора гребенчатого спектра и постоянный допустимый размер (0.1 h) отражаются в протоколе испытаний и специально выделяются. Корпус ИО должен быть меньше длины волны на самой высокой частоте измерения (см. 6.2):

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 обьема.

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 а) — d) генератор со встроенным источником широкополосного шума.

Для примеров, в пунктах а) — d). генератор гребенчатого спектра должен создавать спектральные линии через каждые 10 МГц или меньше во всем требуемом диапазоне частот. Для примера, приведенного в пункте е). широкополосный источник должен охватывать весь требуемый диапазон частот.

Выходной спектр должен быть стабильным, с колебаниями меньше 1 дБ в течение всего испытания.

Примечание — Если наибольший размер источника меньше 0.1 Л. то можно предположить, что источник вносит минимальные искажения в однородность поля ТЕМ-вида.

Для производителей специфических типов и размеров ТЕМ-вопноводов рекомендуется, чтобы измерения по-мехоэмиссии были выполнены с помощью образцов ИО в четырех или более ТЕМ-вопноводах одного типа и размера и четырех или более различных открытых измерительных площадках (OATS). Полученные результаты справедливы для всех ТЕМ-вопноводов 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 обьема (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.

Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта и uat/e-нений к нему на территории указанных выше государств публикуется в указателях национальных стандартов, издаваемых в этих государствах, а также в сети Интернет на сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации.

В случав пересмотра, изменения или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации в каталоге «Межгосударственные стандарты»

©IEC.2010 © Оформление. ФГБУ «РСТ», 2021

В Российской Федерации настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

А.4.3 Расчет поправочного коэффициента для небольшого ИО

Для небольшого ИО статистический поправочный коэффициент улучшает соотношение напряженностей полей между открытой измерительной площадкой (OATS) и алгоритмом корреляции ТЕМ-волновода по трем положениям.

Примечание 1 — Измерение помехоэмиссии в ТЕМ-еопноводах основано на методе полкой излучаемой мощности. Таким образом, рассматриваются все возможные положения. При сравнении данных открытой измерительной площадки (OATS) с измерениями ТЕМ-волновода оператор должен выбрать положение ИО на открытой измерительной площадке с максимальной помехоэмиссией.

Поправочный коэффициент рассчитывается, исходя из различия среднего и стандартного отклонений обеих напряженностей поля коррелированного ТЕМ-волновода и измеренной на открытой измерительной площадке на каждой частоте. Дополнительный попрзвочный коэффициент диаграммы направленности также призван улучшить согласование между измерениями на открытой измерительной площадке (OATS) и в ТЕМ-волноводе для малого ИО. Поправочный коэффициент с₍ на каждой частоте / рассчитывается, используя выражение

(А. 10)

где х₍ — усредненная разность между напряженностями поля ТЕМ-волновода и открытой измерительной пло-В

щадки, —: м

с/_х/ — разность стандартных отклонений результатов измерений нескольких ТЕМ-волноводов и открытой из-

В

мерительной площадки (выражение (А. 12)]. —;

м

В

t — неопределенность диаграммы направленности (выражение (А. 18)]. —.

Примечание 2 — Даже небольшое ИО может не иметь всенаправленную диаграмму направленности. Эта разность должна учитываться коэффициентом / в выражении (А. 10). Измерения на различных открытых измерительных площадках (OATS) и различных ТЕМ-волновадах могут также привести к различиям. Это учитывается коэффициентом d_{s f} в выражении (А. 10). Обычно значения f и d_sf порядка 1 дБ.

Разница средних значений напряженностей поля на каждой частоте выражается

(А.11)

где g, _f — напряженность электрического поля ТЕМ-волновода. коррелированная с напряженностью свободного В

пространства. —;

м

г = 1 ... п. где п — номер измерения в ТЕМ-волноводе:

В

о_к( — напряженность электрического поля открытой измерительной площадки (OATS). —;

к = 1 ... т, где т — номер измерения на открытой измерительной площадке:

/ — частота. Гц;

g_lf — соотнесенная напряженность поля для / = 1...П измерений одного или более ТЕМ-волноводов определенного типа и размера:

о_{к {} — к = 1...ГП результатов измерений одной или болев различных открытых измерительных площадок. Примечание 3 — Величины g_if и o_kf логарифмически нормально распределены, и. следовательно, выражение (А.11) может быть выражено в логарифмическом масштабе.

Разность стандартных отклонений измерений нескольких ТЕМ-волноводов и открытых измерительных площадок выражается

^ds.f- ^stem./~ ^soats.(- — •

здесь Sy_EMy — стандартное отклонение множества значений ТЕМ-волновода. выражается

(А. 13)

— стандартное отклонение измеренных значений от одной или нескольких открытых измерительных площадок (OATS), выражается

Содержание

1    Область применения..................................................................1

2    Нормативные ссылки..................................................................2

3    Термины, определения и сокращения....................................................2

3.1    Термины и определения............................................................2

3.2    Сокращения......................................................................4

4    Общие положения....................................................................4

5    Требования к ТЕМ-волноеодам..........................................................5

5.1    Общие положения.................................................................5

5.2    Общие требования при использовании ТЕМ-волноводов..................................5

5.3    Специальные требования и рекомендации для некоторых видов ТЕМ-волноводов............8

6    Обзор типов испытуемого оборудования..................................................9

6.1    Общие положения.................................................................9

6.2    Небольшое по размеру испытуемое оборудование......................................9

6.3    Большов по размеру испытуемое оборудование.........................................9

7    Условия испытаний в лаборатории.......................................................9

7.1    Общие положения.................................................................9

7.2    Климатические условия.............................................................9

7.3    Электромагнитная обстановка......................................................10

8    Оценка результатов и протокол испытаний...............................................10

Приложение А (обязательное) Испытания на помехоэмиссию в ТЕМ-волноводах.................11

Приложение В (справочное) Испытание    на    помехоустойчивость    в ТЕМ-волиоводе................27

Приложение С (обязательное) Испытания импульсами большой амплитуды (HEMP)

малой длительности в ТЕМ-волноводах......................................32

Приложение D (справочное) Определение    характеристик ТЕМ-волноводов......................37

Приложение Е (справочное) Метод калибровки датчиков электрического

поля в ТЕМ-волноводах...................................................42

Приложение ДА (справочное) Сведения о соответствии ссылочных международных

стандартов межгосударственным стандартам................................50

Библиография........................................................................51

Ссылочные документы.................................................................52

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).

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Электромагнитная совместимость

Часть 4-20

Методы испытаний и измерений

ИСПЫТАНИЯ НА ПОМЕХОЭМИССИЮ И ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ В ТЕМ-ВОЛ НО ВОДАХ

Electromagnetic compatibility Part 4-20

Testing and measurement techniques Emission and immunity testing in TEM-waveguides

Дата введения — 2022—07—01

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 (ТЕМ-волн). Волноводы имеют структуры открытого типа (например, полосковые линии и имитаторы электромагнитных импульсов) и закрытого типа (например. ТЕМ-камеры). Далее данные структуры могут быть классифицированы как одно-, двух- или многопортовые ТЕМ-волноводы. Частотный диапазон зависит от конкретных требований к проведению испытаний и конкретного типа ТЕМ-волноеода.

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 осуществляется недостаточно точно при многократном воспроизведении испытаний на различных испытательных усгановках. Описываемые методы испытаний целенаправленно установлены, чтобы гарантировать соответствующую воспроизводимость результатов испытаний на различных усгановках. а также для качественного проведения исследований.

Настоящий стандарт но устанавливает методы испытаний, применяемые к каким-либо специфическим аппаратам или системам. Основная цель настоящего стандарта состоит в том. чтобы обеспечить общую рекомендательную основу для всех заинтересованных комитетов IEC, разрабатывающих стандарты на продукцию. Для испытаний помехоэмиссии комитеты, разрабатывающие стандарты на продукцию, должны выбрать нормы и методы испытаний в соответствии со стандартами CISPR. Для испытаний помехоустойчивости комитеты, разрабатывающие стандарты на продукцию, остаются ответственными за соответствующий выбор испытания и испытательного уровня, применяемого к испытуемому оборудованию в соответствии с их областью. В настоящем стандарте приведены методы испытаний, которые отличаются от методов испытаний, описываемых в IEC 61000-4-3¹¹.

¹¹ Эти другие отличающиеся методы испытаний могут использоваться, если они предусмотрены комитетом, разрабатывающим стандарты на продукцию в соответствии с рекомендациями CISPR и ТС 77.

Издание официальное

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 no 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 tost 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 к доступу и контролю ИО.

3.1.7    внутренняя проводящая граница или порогородка (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    бозэховый 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 перодачи: широкополосная нагрузка линии (broadband transmission-line termination; broadband line termination): Нагрузка линии, которая сочетает в себе низкочастотное сопротивление для согласования характеристического сопротивления ТЕМ-еолновода (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.

Примечание — Обычно платформу изготавливают из вспененного пенопласта. Деревянные платформы использовать не рекомендуется (см. [4)'*).

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^е.

Примечание 1 — На рисунке А.2а показан ортоугол.

Примечание 2 — Когда речь идет об ИО. этот угол обычно упоминается как ортоось.

’I Цифры в квадратных скобках — номер библиографической ссылки.

3.1.18    основная составляющая поля (primary (field) component): Электрическая составляющая поля, совмещенная с требуемой при проведении испытаний поляризацией.

Примечание — В обычных двухпортовых ТЕМ-хамерах 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 они 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, требуемым алгоритмом корреляции или протоколом испытаний.

Примечание — Пример конструкции манипулятора показан на рисунке А.2.

3.1.22    гилорвращаемый 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-dependentZ-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.

BALUN

ДПФ

ИО

БПФ

GTEM-кзмера

HEMP

OATS

РоЕ

РЧ

SAC

SPD

TDR

ТЕ

ТЕМ

ТМ

КСВН

3.2 Сокращения

—    симметрирующий трансформатор:

—    дискретное преобразование Фурье:

—    испытуемое оборудование,

—    быстрое преобразование Фурье:

—    ТЕМ-камера с рабочим диапазоном частот до 1 ГГц:

—    электромагнитный импульс большой амплитуды:

—    открытая измерительная площадка:

—    точки приложения;

—    радиочастота:

—    полубезэховая камера:

—    устройство защиты от перенапряжений;

—    измеритель коэффициента отражения (рефлектометр);

—    поперечно-электрическая волна (волна Н-типа);

—    поперечно-электромагнитная волна:

—    поперечно-магнитная волна (волна Е-типа);

—    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 помохоэмиссии в ТЕМ-волноводах обычно коррелируются с методами испытаний на открытых измерительных площадках и в полубезэховых камерах, которые обеспечивают дей-

ствительные 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 море 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 кГ ц.

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].