DO-160G与DO-160F在EMC方面的对比分析

    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规定了现阶段的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和波音747-8。
    DO-160G等同于欧盟标准ED-14G，是对机载设备环境要求及测试方法的规定。它由26章和3个附录构成，涉及电磁兼容的是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、静电放电等方面的要求及试验方法。下面通过DO-160G与DO-160F在涉及电磁兼容方面的对比分析，阐述DO-160G对机载设备的新要求及测试方法，以便为当前机载设备设计合理的测试方案。
1 各章节分析
1.1 前3章部分
    第1章测试目的及适用性，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的指导。在DO-160G中，第1章强调附录中用户手册的重要性；第2章对测试设备分类进行详细说明，特别是在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的类即可；第3章对EUT敏感度测试配置的说明，特别强调EUT固化软件和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产生的磁场对环境的影响，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的偏移，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和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的距离，从而确定设备等级。
1.3 第16章 电源输入
    虽然在MIL-STD-704F、GJB 181A-2003、GB 17626.11-2008中均对电源特性的电磁兼容试验进行相关论述，但各标准对EUT施加的测试信号、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和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）。
    由于飞机电源系统的不断发展，本部分在最近10年进行较大的修改。在DO-160E中，为便于使用和理解，该章分为直流和交流试验2部分，并增加负载设备对飞机电源系统的影响和交流供电设备的直流测试项目。DO-160G中增加270V直流电源系统测试项目。在DO-160G中，对多种电源供电的设备测试、交流供电设备的短时中断、三相交流供电设备的每相浪涌试验、涉及短时中断试验的表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的信号源输出干扰信号到EUT电源输入端口并持续1min，测试设备是否按要求在试验期间和试验后正常工作。干扰信号为上升时间小于2ms，持续时间大于10ms的尖峰电压。该测试方法与MIL-STD-461F中的CS106相似。本章将EUT分为2类（A，B），A类的测试电压为600V，而B类电压则是交流有效值的2倍，或者直流电压的2倍，或者是两者之和，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个正尖峰和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中的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的几段，扫描的频率步进为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结尾的注释和备注放在新的用户手册部分；删掉测试信号输出功率为100W的极限值，而用峰值为36A的电流极限；修改了测试布置图，以便能在合适的位置进行“可选的AC电流监测”；删掉耦合变压器输出阻抗为0.6Ω的要求。
1.6 第19章 感应信号敏感度
    设备和互连电缆受到音频电场、磁场和瞬态电压尖峰的影响时，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则为相应的交流供电设备类型。试验频率是根据设备类型而定的，不同的设备类型，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“设备的电场感应”测试，对于所有设备施加单次有效值为170V的400Hz电压，并增加相应的试验配置图；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（传导和辐射）
    本章包括传导敏感度和辐射敏感度测试，试验时施加到EUT上的干扰信号为连续波、方波调幅信号和脉冲调制信号。测试配置时，需要线性阻抗稳定网络串接在电源线和EUT之间，并且在每根电源线上连接一只10µF的电容到地。除非有其他规定，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为辐射敏感度的测试配置图。
    传导敏感度测试方法与MIL-STD-461F中CS114相似，此处EUT分为7个不同的类，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间的距离为1m。
    DO-160G增加了用户手册；要求EUT的每个面均应受到相同的辐射，对于无法进行的面应在测试报告中注明；澄清了测试天线与EUT的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的射频发射信号进行测试，包括传导发射和辐射发射。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和EUT之间，并且在每根电源线上连接一只10μF的电容到地。除非有其他规定，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和互连电缆上，探头与EUT的距离为5cm。辐射发射，测试频率为100MHz～6GHz，采用线极化天线在水平和垂直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；增加新的Q类极限，用以保护VHF和GPS接收机，但对P类中的传导发射“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的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
    通过针脚和电缆束注入到EUT连接器针脚、互联电缆和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互连电缆和电源线，测试时要求EUT与地绝缘。施加到EUT电缆或线上的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、多脉冲群的组合），根据针脚注入、电缆束注入和测试信号波形进行EUT分类。
    DO-160G中增加用户手册部分，本章中许多注释和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的“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；修改针脚注入校准和测试配置图。
1.10 第25章 静电放电
    当进行空气放电时，EUT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的地方，对测试点进行15kV的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，连接器的针脚不进行该项测试。
２　结　语
    RTCA/160和欧洲的EUROCAE/ED-14标准等同，其中规定了机载电子设备电磁兼容要求。为适应不断发展的航天机载电源系统和电磁兼容测试技术，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的下一新版本发布之前，编写关于所有部分的用户指南。通过对DO-160G与DO-160F的对比分析，为用户对机载设备测试方案的设计提供了参考。