Межгосударственный стандарт ГОСТ IEC 61000-4-20-2014
"Электромагнитная совместимость. Часть 4-20. Методы испытаний и измерений. Испытания на помехоэмиссию и помехоустойчивость в тем-волноводах"
(введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 31 августа 2021 г. N 886-ст)
Electromagnetic compatibility. Part 4-20. Testing and measurement techniques. Emission and immunity testing in TEM-waveguides
УДК 621.397.82.016.35(083.74)476
МКС 33.100.10; 33.100.20
КП 03
Дата введения - 1 июля 2022 г.
Введен впервые
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 (ЕМС). Часть 4-20. Методы испытаний и измерений. Испытание на помехоэмиссию 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
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 (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-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 осуществляется 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.
Настоящий стандарт не 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 61000-4-3 1).
------------------------------
1)Эти другие отличающиеся методы испытаний могут использоваться, если они предусмотрены комитетом, разрабатывающим стандарты на продукцию в соответствии с рекомендациями CISPR и ТС 77.
------------------------------
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 радиопомехи помехоустойчивости. Часть 1-1. Оборудование для измерения радиопомехи 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 радиопомехи 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 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.
Примечание - Обычно платформу изготавливают из вспененного пенопласта. Деревянные платформы использовать не рекомендуется (см. [4] 1)).
------------------------------
1)Цифры в квадратных скобках - номер библиографической ссылки.
------------------------------
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.2а 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 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 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 |
- ТЕМ-камера с рабочим диапазоном частот до 1 ГГц; |
HEMP |
- электромагнитный импульс большой амплитуды; |
OATS |
- открытая измерительная площадка; |
РоЕ |
- точки приложения; |
РЧ |
- радиочастота; |
SAC |
- полубезэховая камера; |
SPD |
- устройство защиты от перенапряжений; |
TDR |
- измеритель коэффициента отражения (рефлектометр); |
ТЕ |
- поперечно-электрическая волна (волна Н-типа); |
ТЕМ |
- поперечно-электромагнитная волна; |
ТМ |
- поперечно-магнитная волна (волна Е-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.
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 h 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 h ИО не должно равняться нулю, чтобы избежать возможного изменения рабочего состояния ИО сильной связью между ИО и границей проводника (рекомендовано: h ИО выбирать большим, чем 0,05h). Вдоль оси z (в направлении распространения) полезный испытательный объем ограничен в пределах z min z z max. Длина испытательного объема L = z max - z min. Требования однородной области должны быть проверены для каждого значения z в пределах z min z z max. Можно предположить, что требования к ТЕМ-виду колебаний будут выполняться для z min z z max при следующих условиях:
- если требования к ТЕМ-виду колебаний выполняются в положении z max и геометрия волновода аналогична одному из типов, показанных на рисунках А.6 - А.9, с постоянным соотношением размеров h к w (типичная форма) для 0 z z max, или
- если требования к ТЕМ-виду колебаний выполняются в положениях z min и z max, и поперечное сечение волновода постоянно или постоянно сужается для z min z z max и производные dh/dz и dw/dz являются непрерывно дифференцируемыми функциями для z min z 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 0,33w х 0,6L, и стандарт MIL-STD 462F рекомендует 0,5w x 0,5L.
Максимальная высота ИО рекомендована до 0,33h, где h - 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/?. Большинство производителей ТЕМ-камер ограничивают высоту ИО до 0,5h. За исключением очень точной калибровки датчиками поля или сенсорами, высота ИО может превышать 0,33/?, но не должна выходить за пределы, рекомендуемые производителями. Высота ИО может быть больше 0,33/?, 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 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.
Примечание 3 - Вертикальная плоскость предполагает, что направление распространения ТЕМ-вида колебаний происходит вблизи горизонтальной плоскости (вдоль оси z), 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 в 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-волновода, чтобы напряженность электрического поля основной составляющей поля находилась в заданных пределах E Limit, 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;
f) из всех точек выбрать точку с самым низким значением напряженности основной составляющей поля E ref (для обеспечения выполнение требования (- 0 - + 6) дБ). И использовать это значение в вычислениях как эталонное;
g) зная уровень подводимой мощности и напряженности поля, необходимо рассчитать по формуле (1) и зарегистрировать уровень подводимой мощности для требуемой напряженности испытательного поля.
,
(1)
где Е выражена в В/м;
Р выражена в Вт.
Пример - Если дана точка с уровнем подводимой мощности P fwd = 81 Вт, обеспечивающей напряженность поля E ref = 9 В/м, тогда для получения напряженности поля E test = 3 В/м, необходимо подать на вход мощность P test = 9 Вт.
Кроме того, существует эквивалентный метод валидации, при котором величина напряженности основной составляющей поля постоянна и находится в пределах E Limit, а величина подводимой к входному порту мощности регистрируется. Далее должны применяться шаги a), d), е), f) и g). 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 i измерена напряженность поля E i. Среднее значение и стандартное среднеквадратическое отклонение рассчитывается для N измерительных точек.
Среднее значение:
.
(2)
Стандартное среднеквадратическое отклонение:
.
(3)
В статистическом смысле N = 5 отражает очень малое число, но тем не менее нормальное распределение величины E i может это допустить. С вероятностью 75 % можно предположить, что измеренные результаты попадут в диапазон
.
(4)
Коэффициент K выбирается равным 1,15.
Таблица 1 - Значения коэффициента K 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 E i лежат в диапазоне согласно неравенству (5).
.
(5)
Сравнивая это неравенство с неравенством (4), получаем выражение (6).
.
(6)
.
(7)
Для 75 % вероятности коэффициент K = 1,15 и отклонение величины на 6 дБ дает стандартное среднеквадратическое отклонение:
.
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.
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)
где A tloss - потери при передаче мощности загруженного волновода, дБ;
P refl - отраженная мощность, измеренная на входном порте, Вт;
Р fwd - подводимая к входному порту мощность, Вт;
P 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 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
ИО является небольшим, если его наибольший размер меньше, чем длина волны высшей испытательной частоты (например, при 1 ГГц длина волны = 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.
Библиография
ANSI C63.4 |
Methods of Measurement of Radio-Noise Emissions from Low-Voltage Electrical and Electronic Equipment in the Range of 9 kHz to 40 GHz (Методы измерения эмиссии радиопомех от низковольтного электротехнического и электронного оборудования в диапазоне частот от 9 кГц до 40 ГГц) |
ANSI C63.19-2007 |
Methods of Measurement of Compatibility between Wireless Communication Devices and Hearing Aids (Методы измерения электромагнитной совместимости беспроводных устройств связи и слуховых аппаратов) |
CISPR 20 |
Sound and television broadcast receivers and associated equipment - Immunity characteristics - Limits and methods of measurement (Радио- и телевизионные приемники и связанное с ними оборудование. Характеристики помехоустойчивости. Пределы и методы измерений) |
CISPR 25 |
Vehicles, boats and internal combustion engines - Radio disturbance characteristics - Limits and methods of measurement for the protection of on-board receivers (Транспортные средства, суда и машины, работающие от двигателей внутреннего сгорания. Характеристики радиопомех. Нормы и методы измерений для защиты бортовых приемников) |
EIA/TIA-631 |
Telecommunications Telephone Terminal Equipment - Radio Frequency Immunity Requirements for Equipment Having an Acoustic Output (Телекоммуникационное телефонное оконечное оборудование - Требования устойчивости к радиочастотам для оборудования с акустическим выходным сигналом) |
ETSI TR 102 273-5 |
Electromagnetic Compatibility and Radio Spectrum Matters (ERM); Improvement on Radiated Methods of Measurement (using test sites) and evaluation of the corresponding measurement uncertainties - Part 5: Striplines (Электромагнитная совместимость и вопросы радиочастотного спектра. Улучшение радиочастотных методов измерений (с использованием испытательных площадок) и оценка неопределенности измерений. Часть 5. Симметричные полосковые линии) |
IEC 60068-1 |
Environmental testing - Part 1: General and guidance (Испытания на воздействие внешних факторов. Часть 1. Общие положения и руководство) |
IEC 60118-13 |
Electroacoustics - Hearing aids - Part 13: Electromagnetic compatibility (EMC) [Электроакустика. Аппараты слуховые. Часть 13. Электромагнитная совместимость (ЕМС)] |
IEC 60489-1 |
Methods of measurement for radio equipment used in the mobile services - Part 1: General definitions and standard conditions of measurement (Методы измерений параметров радиоаппаратуры, используемой в подвижных службах. Часть 1. Общие определения и стандартные условия измерения) |
IEC 60489-3 |
Methods of measurement for radio equipment used in the mobile services - Part 3: Receivers for A3E or F3E emissions (Методы измерений параметров радиоаппаратуры, используемой в подвижных службах. Часть 3. Приемники излучений А3Е или F3E) |
IEC 61967-2 |
Integrated circuits - Measurement of electromagnetic emissions, 150 kHz to 1 GHz - Part 2: Measurement of radiated emission, ТЕМ cell and wideband ТЕМ cell method (Схемы интегральные. Измерение электромагнитных излучений от 150 кГц до 1 ГГц. Часть 2. Измерение излучений. Метод с применением ТЕМ-элементы и широкополосных ТЕМ-элементов) |
IEC 62132-2 |
Integrated circuits - Measurement of electromagnetic immunity - Part 2: Measurement of radiated immunity - TEM-cell and wideband TEM-cell method (Схемы интегральные. Измерение электромагнитной помехоустойчивости. Часть 2. Измерение устойчивости к излучаемым помехам. Метод с применением ТЕМ-камеры и широкополосной ТЕМ-камеры) |
IEEE Std C95.3 |
IEEE recommended practice for the measurement of potentially hazardous electromagnetic fields - RF and microwave (Практические рекомендации IEEE для измерения потенциально радиочастотных и микроволновых опасных электромагнитных полей) |
IEEE Std 1309-2005 |
IEEE Standard for Calibration of electromagnetic Field Sensors and Probes, Excluding Antennas, from 9 kHz to 40 GHz (Стандарт IEEE, касающийся калибровки датчиков электромагнитного поля и щупов кроме антенн в диапазоне частот от 9 кГц до 40 ГГц) |
IEEE Std 145-1993 |
IEEE Standard Definitions of Terms for Antennas (Стандарт IEEE, касающийся определений терминов для антенн) |
IEEE Std 211-1997 |
IEEE Standard Definitions of Terms for Radio Wave Propagation ISO 11452 (all parts), Road vehicles - Component test methods for electrical disturbances from narrowband radiated electromagnetic energy (Стандарт IEEE, касающийся определений терминов в области распространения радиоволн ISO 11452 (все части). Дорожный транспорт. Методы испытаний компонентов электрических помех от узкополосного излучения электромагнитной энергии) |
ISO 11452-3 |
Road vehicles - Component test methods for electrical disturbances from narrowband radiated electromagnetic energy - Part 3: Transverse electromagnetic mode (ТЕМ) cell [Транспорт дорожный. Методы испытаний компонентов на устойчивость к воздействию узкополосного излучения электромагнитной энергии. Часть 3. Камера поперечной электромагнитной волны (ТЕМ-камера)] |
MIL-STD 461F |
Requirements for the Control of Electromagnetic Interference Characteristics of Subsystems and Equipment (Требования для управления характеристик электромагнитных помех подсистем и оборудования) |
Ссылочные документы
Нумерация в таблице приводится в соответствии с источником
Ключевые слова: помехоэмиссия, помехоустойчивость, однородность поля, электромагнитные помехи, ТЕМ-волновод, симметричная полосковая линия, калибровка, валидация, верификация, испытуемое оборудование, испытательное оборудование.
Если вы являетесь пользователем интернет-версии системы ГАРАНТ, вы можете открыть этот документ прямо сейчас или запросить по Горячей линии в системе.
Межгосударственный стандарт ГОСТ IEC 61000-4-20-2014 "Электромагнитная совместимость. Часть 4-20. Методы испытаний и измерений. Испытания на помехоэмиссию и помехоустойчивость в тем-волноводах" (введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 31 августа 2021 г. N 886-ст)
Текст ГОСТа приводится по официальному изданию Российского института стандартизации, Москва, 2021 г.
Дата введения - 1 июля 2022 г.