针对RTCA DO-160G以及HIRF类的射频辐射敏感性测试

JIGONG的微测 2020-09-13

在RTCA DO-160G的第20章节的有关射频抗辐射扰度测试项规定了如下的试验等级和类型,如表1所示: 

                           


表1:DO-160G规定的试验等级和类型

 

从实际应用角度看,我们遇到的较为常见的测试需求是其中的G类。G类又分为采用SW/CW(方波调制或连续)的测试和采用脉冲调制的测试两种。采用SW/CW(方波调制或连续)的测试以及Y类的测试方法,与RS103很类似,相当于RS103中的一段: 

  • Y类采用CW/SW,整个频段(100MHz~18GHz)的场强均为200V/m,类似于200V/m的RS103其中的一段。

  • G类采用CW/SW时,频率覆盖100MHz~18GHz,场强变化范围从50V/m~300V/m;

  • G类采用PM时,频率覆盖400MHz~18GHz场强变化范围从700V/m~3000V/m;

 

DO-160对不同等级的场强的要求分别如图1和图2所示。

图1:CW&SW模式时不同等级对场强要求


2PW模式时不同等级对场强要求


为了实现RTCADO-160G的第20章节的有关射频抗扰度测试项所规定的场强,业界有两种实现方法:

  1. 混响室法

  2. 辐照法

 

我们针对这两种测试方法需要根据具体情况进行评估,可根据不同情况提供部分或全套测试系统。


  • 混响室法实现 

混响室法有其优势,也同样有其局限性,存在着场强的高低与被测物大小之间的权衡问题。其适合于被测物不太大或者如果被测物比较大但场强不要太高(比如小于1000Vm),起始频率不要太低的情况。如果相反,也就是说如果被测物比较大,场强又很高,起始频率又要求比较低,混响室本身具有的经济性的优点就发挥不出来了,反而适得其反,这种大的混响室的主要成本和技术关键都落在所需的功放上。为了实现这种高场强的大混响室所需的射频微波的功放的功率可能会大于1万瓦,由此带来造价高,周期长,维护费用高,外围保护不容易实现等诸多问题,以前写过相关方面的文章,感兴趣可以再去看看。


因此我们针对DO160标准所提供的混响室方案主要针对较小的被测物,比如,采用如图3所示的屏蔽室壳体可实现G类的测试等级,壳体的具体参数如下:

  • 最低工作频率LUF <500MHz

  • 最高工作频率:高达18 GHz

  • RVC 尺寸:(2.7 x 1.5 x1.3) m³

  • EUT 测量空间:(1.2 x 1.0 x0.8) m³

  • 推荐的EUT尺寸:(0.5 x 0.5 x0.5) m³


图3:一款混响室用的屏蔽室XS

 

基于这款屏蔽室的混响室,我们可以实现DO160中的G类的测试等级,可以提供实现CW和PM两种模式下所需场强的所有相关的硬件和软件在内的整套测试系统, 可实现高达3000V/m的场强。


  • 辐照法实现 

这种方法的好处是在现有的暗室内即可进行测试,不受被测物尺寸的限制,对于高场强,大的被测物与混响室实现的方法相比可以以较小的功放的功率实现同样的高场强,反而造价低,维护成本也低,不涉及额外的需要对大功率功放的保护措施,技术风险相对比较小。

 

可以采用辐照法实现表1中所示的G类的不同频段的场强要求。针对HIRF测试,我们采用具有高功率的脉冲功放和高增益高功率的辐照天线,如图4所示。我们可以提供采用辐照法实现G类的不同频段的场强要求所需的从400 MHz到18GHz的不同频段不同功率的脉冲功放和针对不同频段的高增益辐照天线,其中包括几个不同频段的喇叭阵列天线。                           

图4:脉冲功放和配套阵列天线

 

这是一套成熟的已经存在了很多年的,在欧美国家已经被普遍采用的系统。整套测试系统会由若干个机柜以及对应的不同频段的高增益发射天线组成,系统测试的示意图如图6所示。 

图5:采用辐照法进行HIRF 测试的示意图


整套系统在软件的控制下进行测量的设置,校准,自动测试,生成报告等。针对DO160的射频辐射抗扰度测试,测试软件界面如图6所示。


图6:针对DO160测试软件

 

总之,伴随着相关的HIRF类标准的制定,为了实现高达几KV/m,甚至更高的高场强的辐射抗扰测试,业界早已有了相应的完整的测试系统,本文只是以DO160中的G类为例,简述一下实现的方法,其实,上万V/m的测试系统也已实现过,由于场强很高,系统的集成和调试非同以往的RS103,汽车雷达波等标准,我们所具有的经验很重要。


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JIGONG的微测 毕业于哈尔滨工业大学,在电子设计和测量领域近30年,一直在学习,一直还没学透。在这里,不玩儿所谓的“高大上”,玩儿玩儿“接地气”,通过原创“微测”,与大家共同探讨,交流,分享有关当代电子类产品的测量技术,方法和知识
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