简介
本文讨论CE101和CE102,包括MIL-STD-461修订“G”(当前版本)中包含的更新。CE101的测试标题为“传导发射音频电流,电源引线”和CE102的测试标题为“传导发射射频电位,电源引线”提供了测试频率范围和测量方法的深入了解。这些测试量化了被测设备(EUT)施加到电源线上的不受欢迎的信号。如果不加检查,这些信号将通过电源分布传导到其他设备,或辐射到空气中供其他设备接收,并可能从任何一种耦合方法中引起有害干扰。
这两种测试方法都是MIL-STD-461测试程序的一部分,从一开始就使用CE01和CE03编号。CE01覆盖频率范围为30 Hz至15 kHz (MIL-STD-462中为20 kHz), CE03覆盖频率范围为15 kHz (MIL-STD-462中为20 kHz)至50 MHz。由于这两种测试方法都使用了电流探头测量技术,准确的频率转变并没有产生重大影响。CE01测试将测量电流探头放置在电源隔离器(10 μ F电容器或LISN)附近,CE03测试将电流探头放置在测试样品附近。对信号电缆的发射测量规定了类似的测试,以确定这些电缆是否构成威胁。
CE03还呼吁进行测试,以确定排放是属于窄带(NB)还是宽带(BB)。这些限制将允许宽带发射的振幅更高,因为这类噪声往往对人的感官产生更良性的影响。将风吹过树木产生多种频率(BB)的声音与只有单一频率(NB)的警报器的声音进行比较。风会允许声音讲话,而警报器会对讲话产生较大的干扰。在早期,无线电通信的干扰是一个主要问题,因此NB和BB的分离对产品质量有重大影响。
当我们讨论BB主题时,回顾一下做出决定似乎是及时的。MIL-STD-462提供了两个测试来支持这个决定。
测试1:
- 将接收器调到峰值信号频率。
- 调整频率±2 IBW (IBW为脉冲带宽部分的接收机校准)。
- 如果振幅变化<3 dB,则信号被归类为BB。
测试2:
- 测量发射的脉冲重复频率
- 如果脉冲重复频率小于或等于接收机的IBW,则将发射归类为BB。
如果这两项测试中的任何一项导致BB分类,则排放为BB,并将其与极限进行比较以确定可接受性。别忘了,BB的极限测量单位是dBµA/MHz,所以测量必须通过在MHz转换系数中应用-20logBW来归一化到/MHz单位。例如,如果您的测量使用的是10 kHz带宽(BW),那么-20log(0.01)将提供40 dB的转换,以使测量符合dBµa /MHz单位。
在这些测量很常见的时候,使用带有定制专有软件的频谱分析仪进行NB/BB测定,并将测量结果绘制在适用的图表上。今天,这个过程是手动的,可能有些耗时,所以当这适用于您的测试程序时,为所需的手动交互留出足够的时间。
为了快速评估,将接收器调到发射频率,并将接收器BW更改为10倍。如果测量没有改变,则发射为NB,如果测量改变了10 dB,则发射为随机噪声,如果测量改变了20 dB,则发射为BB。请注意,这种技术不遵循标准,因此对于官方测量使用标准方法。
时间推进到1993年,MIL-STD-461D和MIL-STD-462D的发布,将用电流探头测量的30 Hz至10 kHz频率范围的测试改为CE101,在线路阻抗稳定网络(LISN)测量端口测量的10 kHz至10 MHz频率的测试改为CE102。该修订还删除了NB / BB测定要求,并为选定的测试频率范围规定了特定的BWs。信号线发射测试不包括在内,因为该版本要求电缆在测试期间暴露,因此可以在测试程序的辐射部分测量电缆辐射。
为各种应用场合和一次电源的电压等级建立了限制。舰载交流功率限制,用于根据EUT电流调整CE101限制。这很有意义,因为随着基本功率电流的增加,相应的谐波频率将会增加。一些测试人员会根据当前的额定值错误地调整极限。调整应基于测试期间EUT在电源频率上所抽取的实际电流。现在的问题是,类似的调整没有被批准用于飞机,这使得大电流设备很难符合工频谐波的要求。尽管MIL-STD-461没有为地面系统提供限制,但飞行线路系统使用该限制而不作调整,许多非军事系统使用该限制。如果遇到这种情况,考虑通过合同或测试程序批准进行调整,包括调整。
MIL-STD-461E和MIL-STD-461F没有显著改变这些特定的测试。MIL-STD-461G确实包含了一些更新,特别是在信号完整性验证领域。这些更新包括在下面关于CE101和CE102的详细讨论中,基于修订“G”,即当前标准。
音频电流
让我们首先通过信号完整性验证深入研究低频测试范围,通过创建已知的信号频率和振幅来检查测量系统,然后测量以确保使用我们选择用于测试的测量系统获得正确的值。此外,目标幅值应比适用限值低6 dB,以证明测量系统检测该水平排放的灵敏度。
组装信号源进行测量,如图1所示。选择“R”有点开放,但请记住,我们将测量电流,因此小的电阻器值允许电流没有过大的电位(电压)。为了便于讨论,我们选择25欧姆。接下来,我们根据极限确定目标电流。对于要检查的第一个频率,假设限制为110 dBµa,因此我们的目标是104 dBµa,或比限制低6 dB。将104 dBµA转换为线性单位可得158.5 mA(10^(104/20))。使用欧姆定律,我们发现我们需要调整信号发生器/放大器,直到电阻上测量到4V,以产生158.5mA的电路流动。现在我们简单地测量电流,通过数据收集软件应用适当的校正和转换因子后,我们确认测量值为104 dBµA(±3dB)。如果测量不正确,必须进行调试以发现问题,并在修正后重复检查以确认完整性。对标准要求的其他频率重复完整性检查。 The standard calls for integrity checks at 1.1 kHz, 3 kHz and 9.9 kHz, which is a change from 1 kHz, 3 kHz and 10 kHz. This change kind of bothers me because it appears that the EMC test community had to be told to slightly change the frequency to prevent the measured signal from being obscured by the graph’s vertical edge line.
图1:CE101信号完整性检查配置
现在我们可以配置如图2所示的测试项,在成功完成信号完整性检查后进行测试。LISN测量端口终止在两个LISN上,因为我们是用电流探头测量的。电流探头放置在距离LISN电源端子5厘米处的用于测试的线路上。
图2:CE101测试配置
根据应用程序,可能支持限制调整。如果适用这种情况,基本功率的测量将为调整极限提供测量。例如,60 Hz的测量结果为127.6 dBµa或2.4A。因此,限值将增加7.6 dB,即高于1A限值基线的量。调整适用于整个限制线。为测量系统软件在数据收集期间的使用创建一个调整后的限制。
现在,我们只需在测试频率范围内用接收器系统进行测量,并与极限进行比较,以确定遵从性。将探针移到剩余的电源引线上,测量该引线上的排放量。将这一侧与限值进行比较可以看出,相排放和中性排放均低于限值,因此EUT符合要求。测试完成?仔细观察测量结果可以发现,中性引线上的功率谐波发射明显低于相引线。谐波电流被认为是正态(或差分),因此进入的电流应该返回到另一根引线上,因此较低的测量值可能表明泄漏电流过大或接线问题,通过接地连接提供了备用电流路径。在测试被认为是正确的之前,需要解决这种情况。
既然我们引入了正模电流,我们如何确定发射是正模还是共模?如果将相位引线和中性引线一起通过电流探头,并且发射电平显著降低,则表示正常模式。正常模式信号在两个引线之间会有180度的相位差,当电流探头感应到时,它们往往会相互抵消。
射频电位
与CE101一样,我们从CE102程序的系统完整性验证开始,其中在标准的修订版“G”中添加了一些步骤。回想一下,修订版“G”允许从定期校准中移除几个被动测试设备项目,包括LISN。附加的完整性检查步骤用更全面的检查来补偿周期性校准。
系统完整性检查配置如图3所示。该过程将信号注入到LISN的EUT侧的电源线中,以模拟发射进行测量。信号振幅被设定为比适用限制低6分贝。请注意,LISN的电源侧没有供电,否则信号发生器可能会损坏。
信号发生器到示波器的连接用于检查10.5 kHz和100 kHz,以允许设置信号发生器的振幅。使用示波器测量是因为在这些负载信号发生器的频率上,LISN阻抗远小于50Ω,因此示波器提供了信号的准确测量。信号幅度设置好后,操作测量接收机测量信号,确认测量值低于限值6 dB(±3 dB)
当使用10.5和100 kHz频率时,检查的第二部分应该完成。这部分让你断开信号从LISN和测量振幅使用示波器没有加载效应造成的LISN。加载和卸载振幅之间的差值必须符合标准中规定的值。这验证了LISN的阻抗。
1.95 MHz和9.8 MHz的检查不需要示波器,因为LISN阻抗与信号发生器匹配,所以加载不会改变信号发生器设置。将振幅设置为低于极限值6 dB后,操作测量接收机测量信号,并确认测量值低于极限值6 dB(±3 dB)。在验证较高频率时,应将“T”和示波器连接取下,以避免电缆终端反射信号的风险。
测量接收机路径中的衰减器用于防止主电源和相关瞬态的损坏。当电源最初应用时,LISN测量端口电容器就像短路一样,直到电荷存在,衰减器抑制了这种暂态涌流。该标准要求使用20 dB衰减,但有时对于特殊应用,较低的值或代替瞬态限制器将提高测量灵敏度。
图3:CE102信号完整性检查配置
检查完所有的lisn之后,您就可以建立如图4所示的测试配置了。建立EUT的运行和操作测量接收系统,以收集和记录排放测量。
每条线路分别测试,并确保终止未使用的LISN测量端口,以保持阻抗平衡。
图4:CE102测试配置
总结
CE测试并不难,但是有很多项目会导致有缺陷的数据。考虑结果,问问自己“这些数据有意义吗”,如果你怀疑有效性,检查错误或简单地重做有问题的事情。
信号完整性检查不应掉以轻心——在这个过程中,从硬件操作到选择正确的文件应用校正和转换因子,许多事情都要检查。测量系统电缆是完整性检查的一部分,所以不要忽视它们的影响。
与任何排放测试一样,请确保考虑了EUT周期时间。如果EUT花费的时间长于测量接收机的最小停留时间,则需要为EUT周期时间设置停留时间。