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

Приложение В
(справочное)

Испытание на помехоустойчивость в ТЕМ-волноводе

В.1 Обзор

Настоящее приложение описывает испытание на помехоустойчивость в ТЕМ-волноводе. Цель испытания состоит в проверке помехоустойчивости электрического и электронного оборудования к случайным электромагнитным полям.

Испытание проводят с конкретным расположением ИО. Это необходимо, так как испытательная установка и норма или уровень определены в конкретном стандарте на продукцию или серии стандартов на продукцию.

В.2 Испытательное оборудование

В.2.1 Общие положения

Рекомендуются следующие типы испытательного оборудования:

- ТЕМ-волновод с размером, достаточным для создания однородной области поля, вмещающей в себя предполагаемое испытуемое оборудование (ИО);

- фильтры электромагнитных помех;

- высокочастотные генераторы. Часто бывают полезными для управления подводимой мощности к ТЕМ-волноводу при формировании уровней поля. Направленный ответвитель вместе с ВЧ-измерителем напряжения или измерителем мощности позволяет измерять реальную подводимую мощность к ТЕМ-волноводу (в отличие от номинальной мощности ВЧ-генератора). Оба должны покрывать предполагаемую пропускную способность;

- усилители мощности;

- датчики поля, способные обособленно контролировать напряженность поля вдоль всех трех ортогональных осей. Любые датчики и оптоэлектронные блоки должны иметь достаточную устойчивость к напряженности поля, необходимой для корректного измерения; устройство отображения результатов измерений должно располагаться за границами ТЕМ-волновода и соединяться с датчиком волоконно-оптической линией. Также может использоваться отфильтрованная в достаточной степени сигнальная линия. Для ТЕМ-волноводов требуется датчик поля, измеряющий напряженность поля в отдельности для каждой из трех осей. Если используется небольшая однокоординатная антенна, то она должна иметь возможность менять позицию для измерения каждой компоненты поля по отдельности;

- присоединяемая аппаратура для регистрации уровней мощностей.

В.2.2 Описание испытательной установки

Примечание - ТЕМ-камера действует как экранированное пространство. В случае полоскового (открытого) волновода полосковая линия должна помещаться в экранированное помещение с большими размерами для обеспечения изоляции. Для этого экранированного помещения может потребоваться соответствующее количество поглощающего материала для выполнения единых требований к однородной области.

Для ТЕМ-волноводов ТЕМ-режим, эквивалентный режиму плоской падающей волны, используется для целей проверки помехоустойчивости. Ввиду того что идеальная плоская волна не изменяется в течение некоторого фронта волны, поле ТЕМ-вида в передающей линии изменяется на постоянный фронт волны в соответствии с особенностями геометрии поперечного сечения. Оба метода испытаний при помощи безэховой камеры и ТЕМ-волновода основаны на распространении поля с плоским фронтом волны, прежде чем ИО будет размещено. Направленность поля ТЕМ-вида сходна с вертикальной поляризацией в безэховой камере, в то время как направленность поля горизонтальной поляризации более склонна к искажениям, вызванным отражениями от пластины заземления.

В.2.3 Проверка однородности поля

Согласно примечаниям 2 и 3 пункта 5.2.3.1 проверка выполняется в прямоугольной плоскости не менее чем для 5 измерительных точек (4 по углам плоскости и одна в центре). Однородность поля, приведенная в формуле (5) со стандартным отклонением согласно формуле (6), соблюдается для:

а) 75 % измеренных напряженностей поля Е _i, которые являются значением основной составляющей электрического поля в течение определенной области, должны соответствовать следующему выражению:

.

Примечание 1 - E _Limit - норма, установленная в стандарте.

Примечание 2 - В соответствии с таблицей 1 пункта 5.2.3 K выбирается равным 1,15 для 75 %.

Примечание 3 - Если должно быть менее 6 дБ, то стандартное отклонение рассчитывается исходя из формулы (6) пункта 5.2.3 следующим образом:

.

Примечание 4 - Если 75 % интервал установлен для 10 дБ, применяется стандартное отклонение.

;

b) значения двух побочных компонент электрического поля должны быть меньше по крайней мере на 6 дБ основной компоненты. Данное соотношение этих измеренных величин должно соответствовать формуле:

с K в соответствии с таблицей 1 пункта 5.2.3.

Стандартное отклонение для набора измерений должно соответствовать следующей формуле:

.

Погрешность основной компоненты электрического поля (см. формулу (7) в 5.2.3) больше чем до дБ, или побочной компоненты электрического поля до уровня - 2 дБ от основной компоненты поля допускается для максимального количества тестовых частот, как определено в 5.2.1 при условии, что абсолютная погрешность и частоты отмечены в протоколе испытаний.

Примечание - Согласно формуле (7) в 5.2.3 стандартные отклонения рассчитываются:

.

Таблица В.1 - Проверочные точки однородной области

Размеры	Расположение и количество проверочных точек
1,5 м х 1,5 м	4 х 4 = 16
1,0 м х 1,5 м	3 х 4 = 12
1,0 м х 1,0 м	3 x 3 = 9
0,5 м х 1,0 м	2 x 3 = 6
0,5 м х 0,5 м	4 + 1 (в центре) = 5
0,25 м х 0,25 м	4 + 1 (в центре) = 5

Плоскости, не указанные в таблице В.1, должны проверяться с использованием пронумерованных сеток с шагом менее 0,5 м, полностью покрывающих плоскость. Шаг сетки должен быть равномерным вдоль каждой стороны. В испытательной установке ИО должно располагаться лицевой стороной к облучающей плоскости (см. рисунок В.2).

Пример 1 - Плоскость размерами 20 х 20 см использует 4 + 1 (в центре) = 5 точек, плоскость 80 х 80 см использует 3 x 3 = 9 точек, плоскость 1,2 х 0,6 м использует 4 х 3 = 12 точек.

Пример 2 - Однородная область с размерами 1,2 х 0,6 м должна использовать камеру с размерами 0,4 х 0,3 м.

Требование однородной области основано на проверке ТЕМ-вида колебаний пункта 5.2.1. В принципе однородность поля проверяется с точки зрения основной компоненты поля ТЕМ-вида. Если результирующая напряженность поля используется в качестве альтернативы, все вышеупомянутые требования должны выполняться, а также должно быть указано, что требования к побочным компонентам пункта 5.2.1 выполняются. Дополнительная информация об однородности поля приведена в [17].

В.2.4 Испытательные уровни

В качестве руководства испытательные уровни приведены в таблице В.2.

Таблица В.2 - Испытательные уровни

Испытательный уровень	Значение напряженности поля, В/м
1	1
2	3
3	10
X	Специальная
Примечание - X - открытый уровень. Этот уровень может приводиться в технических требованиях к изделию.

В.2.5 Гармоники

Некоторые ТЕМ-волноводы имеют резонансы на частотах выше рекомендуемого для использования диапазона частот.

Примечание - ISO 11452-3 требует установку фильтра нижних частот с затуханием по крайней мере 60 дБ на частотах выше в 1,5 раза частоты среза ТЕМ-волновода.

В.3 Организованное место для испытаний

В.3.1 Расположение настольного оборудования

Для ТЕМ-волноводов непроводящий стол высотой 0,8 м не используется, как для некоторых испытательных установок для помехоустойчивости, оборудование располагается на испытательной подставке или манипуляторе (см. 3.1.21) с формой и размерами такими, чтобы лицевая поверхность находилась в однородной области для каждого положения. Типичное расположение ИО показано на рисунке В.1.

В.3.2 Расположение напольного оборудования

Для ТЕМ-волноводов оборудование размещают на испытательной подставке таким образом, чтобы лицевая поверхность находилась в однородной области поля. Использование непроводящей испытательной подставки предотвращает случайное заземление ИО и искажения поля. Испытательная подставка должна быть объемной и непроводящей, в виде разделяющего покрытия на металлической структуре.

В.3.3 Расположение проводов

Провода подвергают действию электромагнитного поля на расстоянии 1 м от ИО и прокладывают выше пола, на уровне расположения ИО или по диагонали в плоскости ху до точки соединения с внешним проводником в ТЕМ-волноводе (для ТЕМ-камеры: пол, стена). Прокладку кабеля по оси z вдоль внешнего или внутреннего проводника следует избегать. Кабели направляют параллельно внутреннему или внешнему проводнику ТЕМ-волновода и располагают от них на расстоянии не менее 0,1 м. Выход кабеля должен завершаться поглощающими клещами (см. А.5.2). Конец кабеля располагается на границе однородной области. Информация о характеристиках поглощающих клещей приведена в CISPR 16-1-4.

В.4 Порядок проведения испытания

Испытания выполняются для каждой из четырех сторон ИО перед портом генератора.

Для ТЕМ-волноводов поле поляризовано в одном направлении (обычно вертикально). Таким образом, чтобы гарантировать полное облучение ИО эквивалентом как горизонтальной, так и вертикальной поляризациями, необходимо вращать ИО. Например, для электрического поля с вертикальной поляризацией эквивалентная горизонтальная поляризация достигается при вращении ИО на 90° вокруг оси, перпендикулярной однородной области (направлению распространения поля ТЕМ-вида), чтобы переориентировать первую поверхность ИО, и последующем троекратном повороте вокруг горизонтальной оси, выровненной с однородной областью, для облучения других сторон ИО (см. рисунок В.1). Препятствием для испытания в некоторых видах ТЕМ-волноводах может быть ИО, которое зависит от положения относительно направления силы тяжести.

С другой стороны, ТЕМ-волновод может быть повернут вокруг ИО или несколько поляризаций ТЕМ-волновода (см. рисунок А.9) могут быть использованы таким образом, чтобы достичь необходимой поляризации.

Шаг частоты должен составлять 1 % от предыдущего значения частоты. Время удержания на каждой частоте не должно быть меньше, чем время, необходимое для проверки качества функционирования ИО, и ни в коем случае не менее чем 0,5 с. Тем не менее время удержания, равное 1 с, является целесообразным.

Примечание - Если ИО состоит из нескольких компонентов, следует проявлять осторожность, чтобы сохранить положение компонентов относительно друг друга при вращении. Это может потребовать жесткой фиксации ИО, закрепления его компонентов и кабелей на испытательной подставке или манипуляторе.

Частотные диапазоны рассматриваются и покрываются частотными шагами в соответствии с вышеуказанными требованиями, с амплитудно-модулированным сигналом с коэффициентом модуляции 80 %, модулированным синусоидальным сигналом частотой 1 кГц, с паузами, чтобы отрегулировать уровень радиочастотного сигнала или переключения генератора по мере необходимости.

В.5 Результаты испытаний и протокол испытаний

Дополнительно к обычному содержанию протокола испытаний на помехоустойчивость должна быть указана информация о ТЕМ-волноводе: размер, тип и методы аттестации.

Рисунок В.1а - Положения ИО для вертикальной поляризации

E - направление основной компоненты напряженности электрического поля; Н - напряженность магнитного поля; K - направление распространения волны (волновой вектор)

Рисунок В.1b - Положения ИО для горизонтальной поляризации

Положение кабеля до стороны фильтра от точки вращения должно оставаться неподвижным. Испытательная подставка (3.1.16) может переставляться во время вращения так, как необходимо. Испытательная подставка должна иметь толщину 0,1 м. ИО, состоящее из нескольких блоков, должно фиксироваться на испытательной подставке или на эквивалентной платформе и вращаться в требуемом порядке. Могут применяться манипуляторы и поворотные платформы (см. [6]) или ТЕМ-волноводы множественных поляризаций (рисунок А.9), которые предусматривают установку ИО к различной поляризации поля.

Рисунок В.1 - Пример установки ИО для однополяризованного волновода

Рисунок В.2а - Вид сбоку

Рисунок В.2b - Поперечное сечение

Примечание - Пример расположения 3 x 3 проверочных точек однородной области в GTEM-камере согласно пункту В.2.3. На рисунке В.2b показан максимальный размер однородной области. Граница однородной области (плоскости) задается внешними точками. Проверочные точки не могут располагаться вне используемого объема испытаний (см. 5.2.2 и рисунки А.6 - А.9).

Рисунок В.2 - Проверочные точки однородной области в ТЕМ-волноводе