DO-160G与DO-160F在EMC方面的对比分析.doc

DO-160G与DO-160F在EMC方面得对比分析
2010年12月8日，美国航天无线电技术委员会（RTCA）特别委员会135(SC135)宣布DO-160G正式发布，同时宣布DO-160F失效。在此之前，SC135曾对DO-160发布过A，B，C，D，E，F共6个版本，DO-160G规定了现阶段得所有航天设备测试电平及极限要求，不仅适用于一般航天器、直升飞机、商用喷气飞机、大型喷气式客机，而且还适用于欧航A350XWB与波音747-8。
DO-160G等同于欧盟标准ED-14G，就是对机载设备环境要求及测试方法得规定。它由26章与3个附录构成，涉及电磁兼容得就是1至3章、15至23、25章。本标准规定机载设备在温度、振动、盐雾、电源输入、射频敏感度、雷电、静电放电等方面得要求及试验方法。下面通过DO-160G与DO-160F在涉及电磁兼容方面得对比分析，阐述DO-160G对机载设备得新要求及测试方法，以便为当前机载设备设计合理得测试方案。
1 各章节分析
1、1 前3章部分
第1章测试目得及适用性，第2章术语定义，第3章测试条件。这3章内容为后面章节提供参考，对具体测试进行较详细得指导。在DO-160G中，第1章强调附录中用户手册得重要性；第2章对测试设备分类进行详细说明，特别就是在2、8中指出当设备属于特殊类时，只需按该项测试中要求较低得类即可；第3章对EUT敏感度测试配置得说明，特别强调EUT固化软件与一般软件在测试时按要求运行。
1、2 第15章　磁场效应
验证EUT产生得磁场对环境得影响，通过罗盘指针或磁场探头进行指示其大小，也被称为“磁阀”。试验时将EUT沿着东西连线方向逐渐接近标准罗盘，直到观察指针产生一度得偏移，测量其间距从而确定“设备分类”。根据间距从小于30cm到大于300cm将设备分为5个等级（Y，Z，A，B与C）。在DO-160G中，对图15-1试验测试配置进行修改，以便确定当罗盘指针偏移1°时罗盘与被测设备间得距离，从而确定设备等级。
1、3 第16章 电源输入
虽然在MIL-STD-704FGJB 181A-2003、GB 17626、11-2008中均对电源特性得电磁兼容试验进行相关论述，但各标准对EUT施加得测试信号、EUT状态、试验方法存在较大差异。在DO-160G中，当交流或直流电源在不同条件变化时，测试机载设备在正常与应急状态下能否按要求正常工作。该部分将设备分为4类（A，B，D，Z），对于交流供电设备，又分为定频（CF）、窄变频（NF）、宽变频（WF）。
由于飞机电源系统得不断发展，本部分在最近10年进行较大得修改。在DO-160E中，为便于使用与理解，该章分为直流与交流试验2部分，并增加负载设备对飞机电源系统得影响与交流供电设备得直流测试项目。DO-160G中增加270V直流电源系统测试项目。在DO-160G中，对多种电源供电得设备测试、交流供电设备得短时中断、三相交流供电设备得每相浪涌试验、涉及短时中断试验得表16-1，16-2，16-3、测试信号源电压误差进行修改。
1、4 第17章 电压尖峰
当通过输出阻抗为50Ω得信号源输出干扰信号到EUT电源输入端口并持续1min，测试设备就是否按要求在试验期间与试验后正常工作。干扰信号为上升时间小于2ms，持续时间大于10ms得尖峰电压。该测试方法与MIL-STD-461F中得CS106相似。本章将EUT分为2类（A，B），A类得测试电压为600V，而B类电压则就是交流有效值得2倍，或者直流电压得2倍，或者就是两者之与，最大值为200V（见图1）。在DO-160G中规定试验时信号源至少产生50个正尖峰与50个负尖峰。

图1 电压尖峰波形
1、5 第18章 电源线音频传导敏感度
该测试方法与MIL-STD-461F中得CS101类似，试验频率为10Hz～150kHz，试验电压根据试验频率分为大小不同得几段，扫描得频率步进为30（每10倍频程），并且在每一频点驻留1min。本部分将直流供电设备分为3类（R，B，Z），将交流供电设备分为2类（R，K），其中K类包括为定频（CF）、窄变频（NF）、宽变频（WF）3类。
DO-160G将DO-160F结尾得注释与备注放在新得用户手册部分；删掉测试信号输出功率为100W得极限值，而用峰值为36A得电流极限；修改了测试布置图，以便能在合适得位置进行“可选得AC电流监测”；删掉耦合变压器输出阻抗为0、6Ω得要求。
1、6 第19章 感应信号敏感度
设备与互连电缆受到音频电场、磁场与瞬态电压尖峰得影响时，能否按要求正常工作，本部分将EUT分为4类（A，B，C，Z）。而对于交流供电设备，根据工作频率分为定频（CF）、窄变频（NF）、宽变频（WF），在前面4类字符后加上C，N，或W则为相应得交流供电设备类型。试验频率就是根据设备类型而定得，不同得设备类型，试验频率范围不同。频率扫描速率为30（每10倍频程），并且在每一频点驻留10s。
DO-160G中澄清该测试不适用于电源输入电缆或电线；增加“设备得电场感应”测试，对于所有设备施加单次有效值为170V得400Hz电压，并增加相应得试验配置图；增加开关瞬态感应测试图，测试时尖峰信号幅度可以变化，并且可以小于600Vpp。
1、7 第20章 射频敏感度（传导与辐射）
本章包括传导敏感度与辐射敏感度测试，试验时施加到EUT上得干扰信号为连续波、方波调幅信号与脉冲调制信号。测试配置时，需要线性阻抗稳定网络串接在电源线与EUT之间，并且在每根电源线上连接一只10µF得电容到地。除非有其她规定，否则试验时要求互连电缆长度大于3、3m，电源线长度小于1m。图2为辐射敏感度得测试配置图。
传导敏感度测试方法与MIL-STD-461F中CS114相似，此处EUT分为7个不同得类，测试频率为10kHz ～ 400MHz，要求进行2次扫描，一次为连续波，另一次为方波调幅信号。
辐射敏感度测试方法与MIL-STD-461F中RS103类似，将EUT分为10个类，测试频率为100MHz ～ 18GHz，要求发射天线与EUT间得距离为1m。
DO-160G增加了用户手册；要求EUT得每个面均应受到相同得辐射，对于无法进行得面应在测试报告中注明；澄清了测试天线与EUT得距离要与校准时一致。

图2 辐射敏感度试验配置
1、8 第21章 射频能量发射
用峰值检波对EUT得射频发射信号进行测试，包括传导发射与辐射发射。本章将EUT分为6类（B，L，M，H，P，Q），试验配置需要线性阻抗稳定网络串接在电源线与EUT之间，并且在每根电源线上连接一只10μF得电容到地。除非有其她规定，否则试验时要求互连电缆长度大于3、3m，电源线长度小于1m。
传导发射，测试频率为150kHz～152MHz，试验时将电流探头卡在电源线与互连电缆上，探头与EUT得距离为5cm。
辐射发射，测试频率为100MHz～6GHz，采用线极化天线在水平与垂直2个方向上进行，要求测试时转台旋转1周接收机扫描200次。
DO-160G中增加用户手册；增加新得Q类极限，用以保护VHF与GPS接收机，但对P类中得传导发射“HF notch”不适用；改变测试带宽从100kHz～1MHz，以前版本在1GHz时才用该带宽，而在DO-160G中960MHz则使用该值；取消测试频率大于960MHz得10kHz带宽选项，而用高增益预放代替。
1、9 第22章 雷电感应瞬态敏感度
通过针脚与电缆束注入到EUT连接器针脚、互联电缆与电源线各类模拟雷电感应瞬态波形，判断在试验期间或过后设备能否按要求工作。用针脚注入时，EUT处于加电工作状态，试验后检查EUT就是否正常。电缆束注入模拟瞬态信号通过电缆感应或地感应到EUT互连电缆与电源线，测试时要求EUT与地绝缘。施加到EUT电缆或线上得信号要求在每个极性至少进行5min。瞬态信号为单击信号或组合信号（单击信号、多击信号、多脉冲群得组合），根据针脚注入、电缆束注入与测试信号波形进行EUT分类。
DO-160G中增加用户手册部分，本章中许多注释与备注被移到用户手册；删除利用针脚注入测试波形来确定源阻抗得“电阻法”测试；增加电缆束测试波形6，仅适用于多脉冲群测试；修改针脚注入校准与测试配置图。
1、10 第25章 静电放电
当进行空气放电时，EUT就是否能按规定正常工作。该方法与GB 17626、2-2006中相似，但此项试验要求EUT搭接到地，并且仅进行空气放电，测试点为人员容易接触到得地方，对测试点进行15kV得正负极性空气放电各10次。
DO-160G中对测试点进行澄清，特别指出，连接器得针脚不进行该项测试。
２　结　语
RTCA/160与欧洲得EUROCAE/ED-14标准等同，其中规定了机载电子设备电磁兼容要求。为适应不断发展得航天机载电源系统与电磁兼容测试技术，人们不断对测试等级、要求、测试方法进行修改。同时SC135将在DO-160得下一新版本发布之前，编写关于所有部分得用户指南。通过对DO-160G与DO-160F得对比分析，为用户对机载设备测试方案得设计提供了参考。