ГОСТ IEC 61000-4-20-2014 Электромагнитная совместимость. Часть 4-20. Методы испытаний и измерений. Испытание на помехоэмиссию и помехоустойчивость в ТЕМ-волноводах

Приложение А
(обязательное)

Испытания на помехоэмиссию в ТЕМ-волноводах

А.1 Обзор

Настоящий раздел описывает испытание на помехоэмиссию в ТЕМ-волноводах.

Результаты измерений, проведенные в ТЕМ-волноводах, можно сравнивать с нормами двумя способами:

- Нормы, приведенные для ТЕМ-волноводов.

Этот способ применяется для специфического вида оборудования (например, измерения поля от интегральных микросхем, военного оборудования, компонентов и модулей транспортных средств и т.д.), как описано в ссылках, приведенных в библиографии. В этом случае результаты испытаний в ТЕМ-волноводе непосредственно сравниваются с нормой или директивой, обычно разработанной специально для данного типа волновода. В других случаях нормы для ТЕМ-волновода могут быть получены из предельных значений, используемых в других испытательных средствах.

- Нормы, приведенные для открытой измерительной площадки.

Этот способ применяется для ИО, которое должно соответствовать уровню радиопомех, применяемому к напряженности поля, измеренного на открытой измерительной площадке. Алгоритм корреляции используется для пересчета уровня напряженности поля, измеренного в ТЕМ-волноводе, в уровень на открытой измерительной площадке.

В настоящем приложении подробно рассмотрен только второй способ. Измерение радиопомех с использованием ТЕМ-волноводов требует валидации, для того чтобы удостовериться в возможности использования ТЕМ-волновода для измерений. Для каждого вида ИО валидация должна происходить, как описано в разделе 5. В случае только относительного сравнения в рамках одной группы ИО корреляция к открытой измерительной площадке и другим видам измерительных площадок не требуется. В этом случае комитеты, разрабатывающие стандарты на продукцию, должны предоставлять специальные нормы для определения соответствия измеренных данных.

Алгоритм корреляции описан в пункте А.3. Алгоритм корреляции использует измерения напряжения ТЕМ-волновода для оценки эквивалентной напряженности поля на открытой измерительной площадке. Напряженность поля в свободном пространстве также может быть оценена. Эта напряженность поля вместе с результатами измерений, проведенными во время валидации для конкретного вида ИО, может быть сравнена с требованиями стандартов.

Примечание - Испытательные процедуры обычно требуют вращения ИО вокруг трех осей. В случае гипервращаемого ТЕМ-волновода (см. [6]) TEM-волновод переориентирован таким образом, что его ортоось нормальна по отношению к поверхности Земли. Тогда ИО вращается на ±120° вокруг его вертикальной оси (которая является ортоосью). Тогда ИО не нужно вращать вокруг его горизонтальной оси.

А.2 Испытательное оборудование

Испытательное оборудование должно соответствовать необходимым требованиям CISPR 16-1-1.

Примечание - Изотропный датчик поля можно рассматривать как антенну (см. CISPR 16-1-4, требования к антеннам). Процедура калибровки изотропного датчика поля и его спецификации описаны в [24].

А.3 Корреляция напряжений ТЕМ-волновода со значениями напряженности поля

А.3.1 Общие положения

Данная процедура предназначена устанавливать альтернативные открытой измерительной площадке (OATS) методы испытаний на помехоэмиссию. Результаты измерений в ТЕМ-волноводе пересчитываются в эквивалентные значения напряженности поля открытой измерительной площадки (OATS). В настоящем подпункте описывается алгоритм, основанный на предположении, что излучаемая мощность, полученная в результате измерения в ТЕМ-волноводе, будет излучаться диполем, расположенным над идеально проводящей пластиной заземления.

Установившаяся практика корреляции включает измерение расстояния между ИО и каждым проводником и расстояния между проводниками (или разделенными пластинами) в центре ИО (см. рисунки А.6b и А.7b). Напряжения, измеренные с расположенным ИО в ТЕМ-волноводе, генерируются помехоэмиссией ИО. После вращения (переустановки) ИО, в соответствии с требованиями установившейся практики корреляции, проводятся последующие измерения напряжения, пока все необходимые положения не будут проверены. Согласно установившейся практике корреляции затем эти измерения используются для имитации испытания на открытой измерительной площадке (OATS).

Примечание - Информацию о корреляции и корреляционных данных измерений помехоэмиссии можно найти в [5], [8], [17], [22], [34], [36], [40] и [41].

Следующий подпункт описывает алгоритм, основанный на трехпозиционном испытании. Для некоторого ИО могут применяться другие предложенные в [31] и [41] алгоритмы.

А.3.2 Алгоритмы корреляции

А.3.2.1 Общие положения

В подпунктах А.3.2.2 и А.3.2.3 изложены независимые подходы корреляции. В подпункте А.3.2.2 описывается основной подход установившейся практики корреляции для "мультипольной модели" и содержится набор испытаний волновода, определяющих эквивалентные мультипольные моменты. В подпункте А.3.2.3 описывается другая установившаяся практика корреляции, согласно которой проводятся три измерения напряжения. Последнюю процедуру часто упоминают как "метод полной излучаемой мощности".

А.3.2.2 Мультипольная модель

Любой источник излучения конечного размера может быть заменен эквивалентным разложением на мультиполи, которые дают такую же диаграмму направленности за пределами объема, охватывающего источник. Если источник является электрически малым (характерные размеры меньше 0,1 длины волны), то исходный мультипольный элемент разложения, фактически электрический и магнитный диполи, дает точное моделирование источника. Выше приведенное утверждение справедливо для произвольного источника. Если источник сам состоит только из электрических и магнитных подобных дипольных элементов, то ограничение размера по отношению к длине волны может быть ослаблено.

Основным подходом алгоритмов корреляции измерений между ТЕМ-волноводами и открытой измерительной площадкой (OATS) или свободным пространством является использование набора испытаний волновода с целью определения мультипольных моментов. Обычно используются три комплексных ортогональных дипольных момента, требующих шесть или более измерений. В основополагающем методе трех положений оценивается излучаемая мощность, но не отдельных мультипольных моментов. Как только излучаемая мощность оценена, излучаемые поля либо в свободном пространстве, либо над бесконечной пластиной заземления могут быть получены численно. Таким образом, можно имитировать различные источник-приемник конфигурации антенны в соответствии со стандартами на помехоэмиссию на открытой измерительной площадке (OATS).

Для двухпортовых волноводов измерения на обоих портах дают две амплитуды и относительную фазовую информацию (см. [14], [29], [30], [35] и [38]). Следовательно, два значения амплитуды и фаза мультипольных моментов могут быть определены и диаграмма направленности точно смоделируется, включая возможные нули из-за совпадения фаз. Для однопортовых ТЕМ-волноводов относительная фазовая информация отсутствует; таким образом, в данном случае возможно определение значений амплитуд мультипольных моментов (см. [36], [40] и [41]). Так как относительная фазовая информация неизвестна, то для однопортовых ТЕМ-волноводов установившаяся практика корреляции предполагает, что все мультипольные моменты излучают в фазе. Вышеперечисленное дает только верхнюю границу оценки (см. [10], [28] и [39]). Подробные диаграммы направленности не могут быть смоделированы. Верхняя граница оценки справедлива для сравнения с нормами стандартов. В [31] и [32] показано, что для ТЕМ-волноводов характерны кроссполярные связи. В этих документах показаны влияния на измерения помехоэмиссии.