军用EMC标准CS114试验方法的演变和改进探讨

熊熠明，郭华栋，陈思阳

（北京宇航系统工程研究所，北京 100076）

0 引言

军用EMC标准中的CS114项目为所有军用装备平台必须进行的5项测试中的一项，是电缆束传导敏感度大电流注入干扰测试。由于被测设备在不同实验室测试环境和配置下的环路阻抗存在较大的差别，不同实验室及不同测试间的测试数据比对偏差较大。为了提高测试的准确性，CS114项目测试方法也进行了多次更新。以下介绍各个版本CS114项目测试方法的演变、更新原因，并结合工作体会提出了修改建议。

1 军用EMC标准CS114项目的演变

常用的军用EMC标准为MIL-STD-461462系列和GJB151152系列。国军标借鉴了美军标，又结合国内的实际情况进行了剪裁和改进。标准最新版本为GJB 151B-2013、MIL-STD-461G。标准主要版本的制定和测试项目的变化情况如表1所示 [1-10]。

表1 军用EMC测试标准汇总

2 CS114测试项目更新介绍

2.1 CS114测试方法

1993年美军标D版本中开始引入CS114测试项目，对全部电缆束进行测试，以考核被测件承受空间电磁干扰的能力。CS114项目测试采用探头大电流注入方法，通过模拟发射机或大功率设备工作时，耦合到暴露线缆上的感应电流，采用屏蔽防护方法会有较好的效果。也可以在电缆束上增加铁氧体磁环，增加电缆环路部分频率段阻抗，降低干扰注入电流值。1997年国军标将其改为GJB 151A152A版本，全面对标美军标D版本。

2015年发布的MIL-STD-461G更新了校准测试配置，如图1所示。校准测试配置增加了一个监测探头夹具，将监测探头加入到校准测试中。并新增一个检定配置方法，用于验证校准获得的前向功率数据是否正确，误差是否在3 dB以内，详细配置如图2所示[9-10]。

图1 MIL-STD-461G中CS114项目校准配置框图

图2 MIL-STD-461G中新增CS114检定配置框图

2.2 CS114测试对象要求

在GJB 151B和MIL-STD-461G中，都要求对军用设备和分系统的所有电缆（不适用于接收机天线的同轴电缆，水面舰船和潜艇除外）进行CS114项目测试。特别要求测试电缆束中的电源线正线、高电源线加回线，其中电源线必须未进行屏蔽处理[3，9]。

2.3 CS114校准限值频率和幅度

CS114项目的频率范围为4 kHz～400 MHz，其注入电流值从37 dBμA到115 dBμA（109+6 dBμA），动态范围达78 dB。GJB 151B中校准限值曲线如图3所示。MIL-STD-461G的最高频率只到200 MHz，而GJB 151B依然保留选择进行200～400 MHz频段测试（MIL-STD-461F彻底取消了200～400 MHz频段的测试，认为大电流注入干扰方式在该频段测试时可能出现谐振现象，测试的重复性可能存在问题。RS103项目可以替代CS114项目在200～400 MHz频段对EUT进行考核）[3，9]。

图3 中，曲线1～3依次抬高6 dB，曲线4比曲线3增加8 dB，曲线5比曲线4增加12 dB。限值在10 kHz～1 MHz按照20 dB每十倍频斜率增长，1～30 MHz频段限值为水平线段，最大值保持不变，30～200 MHz按照10 dB每十倍频斜率下降（船舶等平台电源线在4 kHz～1 MHz频段，增加限值为77 dBμA的水平线段）。

图3 GJB 151B-2013中CS114项目校准限值曲线

按照GJB 151B-2013各军兵种分类裁剪要求，总结发现实际各种限值线多达12条，限值统计如表2所示[3]。

表2 GJB 151B-2013的CS114项目测试校准限值分类统计单位：dBμA

2.4 CS114监测电流限值

CS114最大监测电流限值在不同的标准版本中也有变化，如表3所示[1-9]。

表3 军标CS114项目最大监测电流限值统计单位：dBμA

3 MIL-STD-461G中CS114测试方法变化探讨

3.1 校准配置变化

校准配置变化，将监测探头加入到校准测试中，如图1所示。目的是将监测探头对环路阻抗的影响纳入校准测试中，与测试配置保持一致，提供更加精准的前向功率数据。

3.2 检定配置方法

检定测试获得的监测电流频率与幅度曲线应该与目标校准限值一致。该方法简单、巧妙地闭环验证了CS114测试校准的准确性[11]。

2016年4月，国防科技工业实验室认可委员会（DILAC）组织了军用电磁兼容实验室技术能力比对，中国运载火箭技术研究院电磁环境效应测试与评估中心在前期准备工作中，就采用检定配置方法对测试系统进行验证，如图4所示。

图4 CS114项目检定配置测试图

3.3 监测电流最大限值

MIL-STD -461G监测电流最大限值恢复到MILSTD-461D规定的校准曲线最大电流值加6 dB水平线段模式。该限值的变化，对试验测试的结果影响很大。

原因分析如下：L曲线x+6 dB最大电流限值方式在实际测试中存在困难。图3校准曲线1中10 kHz最大监测电流为43 dBμA（37+6 dB）（0.143 mA电流）。由于监测电流限值和校准注入功率是CS114测试中必须满足的两个重要指标，这两个指标互相制约。被测件回路的电流和电压分布取决于存在的各种阻抗。军用设备多采用屏蔽电缆，环路阻抗在1 MHz以下频段是低阻抗，而校准时全频段的标准环路阻抗为100Ω。测试中只要很小的注入功率，监测电流值都远超过L曲线x+6 dB限值，导致实际注入功率比校准功率低20～40 dB。MIL-STD-461G规定注入功率和监测电流值只要有一个达到目标值就满足测试要求。注入功率过小，不能对设备进行真实、有效的考核。

通过检定配置的闭环测试，验证了电流探头系数、衰减器系数、电缆系数和校准前向功率值等参数的准确性。配置良好的测试系统校核结果偏差应该在1 dB以内。通过DILAC组织的实验室比对，同步证明了该检定方法有效、准确、可行。进行检定测试，能发现系统中的不明显缺漏，例如：电缆损伤、衰减器损坏和终端负载损坏等小问题。

在此检定方法的基础上，还可在夹具环路间接入典型数值衰减器，用于分析CS114测试系统在不同环路阻抗系统中的线性度。

4 CS114项目测试方法改进探讨

业内技术专家提出不要完全照搬美军标内容，应吸取美军标的先进方法和经验，具体的测试项目要符合中国的实际情况[13-15]。以GJB 151A152A151B为基础，电磁兼容指标考核要求已经全面贯彻到军用设备研制的全流程中。新的测试标准应适用未来发展、面向联合作战模式制定。CS114项目测试方法建议从以下方面进行改进。

4.1 CS114测试配置方法

CS114项目的测试配置建议吸收MIL-STD-461G中的方法：

1）更新项目校准配置，提高校准数据的准确性和减小不确定度；

2）新增检定测试配置和方法，并规定定期校准后需同时进行校验测试；

3）监测电流限值改为最大值加6 dB水平直线段，详细内容如表3所示。

4.2 校准限值曲线

美军461系列标准，主要由海军提出并编写，其目的是为满足海军的实际需求，导致限值需按军兵种、平台分类，进行不同限值的测试来满足不同军兵种、平台的需求。新的国军标应统一限值，减少限值数量，具体的内容如表4所示，示意图如图5所示。

表4 CS114项目统一限值单位dBμA

图5 CS114项目统一限值示意图

4.3 CS114测试数据提供

测试数据只需提供校准和检定测试的幅频曲线，无需提供实际施加的幅频曲线。如果委托方有需求可以单独提供。同理可以推广到其他CS类测试项目。

4.4 标准限值统一章节

GJB 151B将GJB 151A/152A合二为一，限值要求放置在单项测试方法内，方便了EMC专业人员使用。但是，对于委托方和总体、分系统设计人员来说，近百页内容，陌生的专业术语、仪器设备，枯燥的测试方法表述，复杂的限值要求夹杂在一起，导致标准如同天书。需在测试现场多方确认沟通，浪费人力、物力和时间。建议按GJB 151A中第5章“电磁发射和敏感度要求与极限”模式来编写单行本或编写在附录中，方便委托方和总体、分系统单位设计人员参考使用。

5 结束语

对比美军标MIL-STD-461G及现行的GJB 151B-2013中的CS114项目测试方法，发现MIL-STD-461G中的新方法通过检定测试闭环提高了CS114项目的测试准确性。现行GJB 151B-2013测试校准限值、监测电流限值方面存在的问题，可通过调整监测电流限值、减少校准限值曲线数量、优化测试校准量级和融合各军兵种限值需求等进行完善，以节约军用装备的测试时间、经济等各项成本。