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军用继电器电磁干扰测量方法浅谈
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1、引言
继电器作为一种具有隔离和开关功能的自动控制元件，已广泛应用于卫星、导弹、火箭、飞机、舰艇、坦克、火炮、核工厂、雷达、通讯、计算机等系统，是各项国防工程中必不可少的控制元件。继电器在军用整机中主要起着信号隔离与传输、信号扩展与综合、自动控制与量和程序配电的作用。例如，某新型导弹共使用各种继电器970只。但是，由于传统的有触点式继电器在储存和使用过程中，其电磁干扰和可靠性受触点间的不良接触、电火花电弧造成的磨损、输入线圈的反电势等影响，致使继电器的失效率较高，使其继电器成为不可缺少的、同时又是最难保证其电磁干扰和可靠性的元件之一。
电磁兼容指标是整机单位验收其所选用继电器的关键指标，但目前还没有相应的测试方法，一般沿用整机的测试方法对继电器进行测试，不能适应作为部件的继电器的工作情况。因而研究继电器的电磁干扰发射的测量方法，并对现在沿用的测试方法的有效性、适用性和严谨性进行研究是本项目研究的目的和背景需求。
针对继电器研制单位的委托，我中心正在初步研究军用继电器电磁兼容的测试方法，其主要目的是为军用继电器研制单位在产品的电磁兼容设计上提供依据，并为整机研制与定型提供科学数据，并填补我国在此方面的空白。
军用继电器是军用元器件的一种，所以制定军用继电器电磁兼容的测试方法是十分必要并具有时效性。
2、发射试验的一般测量要求
2.1 测量容差
除非对特定的测试另有说明，容差应如下：
1) 距离：±5％ ；
2) 频率：±2％；
3) 幅度、测量接收机：±2dB；
测量系统(包括测量接收机、传感器、电缆等)：±3dB；
4) 时间(波形)：±5％。
2.2 测试场地的环境噪声
在屏蔽室内进行测试时，EUT断电和所有辅助设备通电时测得的电磁环境电平应至少低于规定的极限值6 dB。电源线上的传导环境电平应在断口EUT但连接一个电阻负载情况下测量，该电阻负载应流过与被试设备相同的额定电流。
在屏蔽室外测试时，则测试应在电磁环境电平处于最低点的时间和条件下进行。
2.3 辐射发射的测量要求
测试场地应是平坦的，没有架空线，附近没有反射性结构，而且有足够大的空间以满足在规定的距离内放置天线，并在天线、被试设备和任何反射性结构之间提供足够的间隔。
图1给出了符合标准的试验场地。该试验场地位于一个长轴20m、短轴17．32m的椭圆形的区域内。被试设备和测量设备被分别放置在相距10m的焦点上。
如果进行试验的场地不具备上述特点，应收集证据证明这种场地造成的误差不会使得到的结果无效。一个可以选择的场地的例子是一间半电波暗室。
应通过测量水平和垂直极化场地衰减使试验场地有效。用于测量场地衰减的天线间距应与辐射发射天线试验的间距相同。
如果水平或垂直场地衰减测量值与理想场地的理论衰减值之差不大于±4dB，则认为该试验场地是可接受的。
3、试验程序
3.1 被试件的配置
除非另有规定，被试件的布置和运行应与典型应用情况相一致。如果在测试期间使用了屏蔽的或特殊的电缆以满足限值的要求，则应在报告中说明。
3.2 被试件的工作状态
被试件应按设计要求在额定工作电压和典型的负载条件下运行。只要可能，应使用实际负载；如果使用模拟负载，该模拟负载应是阻性负载。
被试件应工作在使其产生最大辐射发射的工作状态下。即在试验时，应将辅助激励量和输入激励量的额定值施加于被试设备的相应回路，在被试设备处于暂态动作状态下，测量其电磁发射。
注：输入激励量和辅助激励量电路应不影响被试件的电磁发射。
4、辐射发射的测量
本测试方法用来测试EUT及有关电线、电缆的电场发射。测试时，应使EUT保持3.1规定的基本测试配置，要确保EUT产生最大辐射发射的面朝向测量天线。
4.1 天线地网的搭接
在屏蔽室内测量，使用一个与地网同宽的实芯金属带将拉杆天线地网搭接到接地平板上，地网与接地平板之间最大直流搭接电阻2．5mΩ。使用金属接地板的测试工作台，搭接该地网到金属接地平板上。
4.2 天线定位
(1) 确定EUT及其有关电缆测试配置边界以便天线定位。
(2) 采用GJB152A一97中图RE102—2中所示天线上的几何参考点来测定天线距测试配置边缘的高度和距离。
1) 对所有配置，天线应距测试配置边界的前缘lm；
2) 除1040 rain拉杆天线外，天线应高于地面接地平板1200ram；
3) 确保天线任何部分距屏蔽室的壁面不小于lm，距顶板不小于0．5m；
4) 对使用测试工作台面的测试配置，对拉杆天线附加定位要求和对测试工作台接地平板的距离应满足GJB152A-97中RE102—2中的要求。
4.3 测试方法
(1) 按本标准中2.2检查电磁环境电平，必要时应绘制电磁环境曲线图；
(2) 测试设备通电预热，使其达到稳定工作状态；
(3) 按图1的系统检查路径，对每根天线以其最高使用频率点，对从每根天线到数据输出装置的整个系统进行评估。对使用无源匹配网络的拉杆天线，用每个频段的中心频率进行评估。
1) 施加一个校准信号到天线连接点处的同轴电缆上，其电平比GJB151A极限值减去天线系数后低6dB；
2)按照正常数据扫描的方法使测量接收机进行扫描，检查数据记录装置的指示电平是否在注入信号电平的-I-3dB范围内；
3)对1040mm拉杆天线，去掉拉杆通过连接到基座的10pF电容器向天线匹配网络施加信号；
4)如果获得的读数偏差超过±3dB，则要找出引起误差的原因并纠正。
(4) 使用辐射发射的测量基本测试布置的测量路径，对每根天线进行下述评定，以确认天线完好可用。
1) 在每种天线的最高使用测量频率点上使用天线或短棒辐射器辐射信号；
2) 使测量接收机调到所加信号频率上，检查接收到的信号是否适当。
(5) EUT通电预热。使其达到稳定工作状态。
(6) 按辐射发射的测量基本测试布置的测量路径，确定EUT及其有关电缆的辐射发射。
1) 使用GJB152A一97一般要求4．9．3条款表2规定的带宽和最小测量时间，使测量接收机在整个适用的频率范围内扫描；
2) 对30MHz以上的频率，天线应取水平极化和垂直极化两个方向；
(7) 数据提供
1) 连续地自动地绘制幅度与频率关系曲线图，除为核实曲线图外，不接受手动采集的数据；
2) 每条曲线都应达到至少百分之一或两倍于测量接收机带宽(取要求较低者)的频率分辨率以及至少ldB的幅度分辨率；
3) 提供测试方法中EUT测试和测量系统校准、检查两组曲线；
4) 提供4．3．4条款中确定的检查测量天线完好性的情况说明。(end)
继电器作为一种具有隔离和开关功能的自动控制元件，已广泛应用于卫星、导弹、火箭、飞机、舰艇、坦克、火炮、核工厂、雷达、通讯、计算机等系统，是各项国防工程中必不可少的控制元件。继电器在军用整机中主要起着信号隔离与传输、信号扩展与综合、自动控制与量和程序配电的作用。例如，某新型导弹共使用各种继电器970只。但是，由于传统的有触点式继电器在储存和使用过程中，其电磁干扰和可靠性受触点间的不良接触、电火花电弧造成的磨损、输入线圈的反电势等影响，致使继电器的失效率较高，使其继电器成为不可缺少的、同时又是最难保证其电磁干扰和可靠性的元件之一。
电磁兼容指标是整机单位验收其所选用继电器的关键指标，但目前还没有相应的测试方法，一般沿用整机的测试方法对继电器进行测试，不能适应作为部件的继电器的工作情况。因而研究继电器的电磁干扰发射的测量方法，并对现在沿用的测试方法的有效性、适用性和严谨性进行研究是本项目研究的目的和背景需求。
针对继电器研制单位的委托，我中心正在初步研究军用继电器电磁兼容的测试方法，其主要目的是为军用继电器研制单位在产品的电磁兼容设计上提供依据，并为整机研制与定型提供科学数据，并填补我国在此方面的空白。
军用继电器是军用元器件的一种，所以制定军用继电器电磁兼容的测试方法是十分必要并具有时效性。
2、发射试验的一般测量要求
2.1 测量容差
除非对特定的测试另有说明，容差应如下：
1) 距离：±5％ ；
2) 频率：±2％；
3) 幅度、测量接收机：±2dB；
测量系统(包括测量接收机、传感器、电缆等)：±3dB；
4) 时间(波形)：±5％。
2.2 测试场地的环境噪声
在屏蔽室内进行测试时，EUT断电和所有辅助设备通电时测得的电磁环境电平应至少低于规定的极限值6 dB。电源线上的传导环境电平应在断口EUT但连接一个电阻负载情况下测量，该电阻负载应流过与被试设备相同的额定电流。
在屏蔽室外测试时，则测试应在电磁环境电平处于最低点的时间和条件下进行。
2.3 辐射发射的测量要求
测试场地应是平坦的，没有架空线，附近没有反射性结构，而且有足够大的空间以满足在规定的距离内放置天线，并在天线、被试设备和任何反射性结构之间提供足够的间隔。
图1给出了符合标准的试验场地。该试验场地位于一个长轴20m、短轴17．32m的椭圆形的区域内。被试设备和测量设备被分别放置在相距10m的焦点上。
图1 辐射发射的车辆基本测试布置
如果进行试验的场地不具备上述特点，应收集证据证明这种场地造成的误差不会使得到的结果无效。一个可以选择的场地的例子是一间半电波暗室。
应通过测量水平和垂直极化场地衰减使试验场地有效。用于测量场地衰减的天线间距应与辐射发射天线试验的间距相同。
如果水平或垂直场地衰减测量值与理想场地的理论衰减值之差不大于±4dB，则认为该试验场地是可接受的。
3、试验程序
3.1 被试件的配置
除非另有规定，被试件的布置和运行应与典型应用情况相一致。如果在测试期间使用了屏蔽的或特殊的电缆以满足限值的要求，则应在报告中说明。
3.2 被试件的工作状态
被试件应按设计要求在额定工作电压和典型的负载条件下运行。只要可能，应使用实际负载；如果使用模拟负载，该模拟负载应是阻性负载。
被试件应工作在使其产生最大辐射发射的工作状态下。即在试验时，应将辅助激励量和输入激励量的额定值施加于被试设备的相应回路，在被试设备处于暂态动作状态下，测量其电磁发射。
注：输入激励量和辅助激励量电路应不影响被试件的电磁发射。
4、辐射发射的测量
本测试方法用来测试EUT及有关电线、电缆的电场发射。测试时，应使EUT保持3.1规定的基本测试配置，要确保EUT产生最大辐射发射的面朝向测量天线。
4.1 天线地网的搭接
在屏蔽室内测量，使用一个与地网同宽的实芯金属带将拉杆天线地网搭接到接地平板上，地网与接地平板之间最大直流搭接电阻2．5mΩ。使用金属接地板的测试工作台，搭接该地网到金属接地平板上。
4.2 天线定位
(1) 确定EUT及其有关电缆测试配置边界以便天线定位。
(2) 采用GJB152A一97中图RE102—2中所示天线上的几何参考点来测定天线距测试配置边缘的高度和距离。
1) 对所有配置，天线应距测试配置边界的前缘lm；
2) 除1040 rain拉杆天线外，天线应高于地面接地平板1200ram；
3) 确保天线任何部分距屏蔽室的壁面不小于lm，距顶板不小于0．5m；
4) 对使用测试工作台面的测试配置，对拉杆天线附加定位要求和对测试工作台接地平板的距离应满足GJB152A-97中RE102—2中的要求。
4.3 测试方法
(1) 按本标准中2.2检查电磁环境电平，必要时应绘制电磁环境曲线图；
(2) 测试设备通电预热，使其达到稳定工作状态；
(3) 按图1的系统检查路径，对每根天线以其最高使用频率点，对从每根天线到数据输出装置的整个系统进行评估。对使用无源匹配网络的拉杆天线，用每个频段的中心频率进行评估。
1) 施加一个校准信号到天线连接点处的同轴电缆上，其电平比GJB151A极限值减去天线系数后低6dB；
2)按照正常数据扫描的方法使测量接收机进行扫描，检查数据记录装置的指示电平是否在注入信号电平的-I-3dB范围内；
3)对1040mm拉杆天线，去掉拉杆通过连接到基座的10pF电容器向天线匹配网络施加信号；
4)如果获得的读数偏差超过±3dB，则要找出引起误差的原因并纠正。
(4) 使用辐射发射的测量基本测试布置的测量路径，对每根天线进行下述评定，以确认天线完好可用。
1) 在每种天线的最高使用测量频率点上使用天线或短棒辐射器辐射信号；
2) 使测量接收机调到所加信号频率上，检查接收到的信号是否适当。
(5) EUT通电预热。使其达到稳定工作状态。
(6) 按辐射发射的测量基本测试布置的测量路径，确定EUT及其有关电缆的辐射发射。
1) 使用GJB152A一97一般要求4．9．3条款表2规定的带宽和最小测量时间，使测量接收机在整个适用的频率范围内扫描；
2) 对30MHz以上的频率，天线应取水平极化和垂直极化两个方向；
(7) 数据提供
1) 连续地自动地绘制幅度与频率关系曲线图，除为核实曲线图外，不接受手动采集的数据；
2) 每条曲线都应达到至少百分之一或两倍于测量接收机带宽(取要求较低者)的频率分辨率以及至少ldB的幅度分辨率；
3) 提供测试方法中EUT测试和测量系统校准、检查两组曲线；
4) 提供4．3．4条款中确定的检查测量天线完好性的情况说明。(end)
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