浅析电缆屏蔽特性对CS114项目测试的影响

工业技
术
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald
98
DOI：10.16660/ki.1674-098X.2017.27.098
浅析电缆屏蔽特性对CS114项目测试的影响
刘畅 董荻莎 李彬
(南京电子技术研究所 江苏南京 210039)
摘 要：本文针对产品设备贯标GJB151A/152A测试常规测试项目CS114项目，对考核设备电磁兼容性有着重要作用。

通过对CS114项目测试过程中电缆屏蔽与非屏蔽两种特性的具体测试分析，得出结论，电缆外层是否屏蔽对测试过程及结果有着很大影响，在测试中应该引起重视和关注。

关键词：电缆 屏蔽特性 传导敏感度中图分类号：TM930 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2017)09(c)-0098-03Abstract : The CS114 is a routine test item in the GJB151A/152A test of military equipment. It plays an important role in verification the electromagnetic compatibility of equipment. In this paper, through the analysis of the specific test to two kinds of shielded cable and non shielding in the process of CS114testing, and results the outer layer is shielded cable has a great impact on the test process，emphasis on the test should be paid more attention and concern.
Key Words : Cable; Shielding characteristics; Conduction sensitivity
现代产品装备，设备之间的互联电缆对系统的电磁兼容性有着重要影响。

这些电缆可能并不很长，也可能并不直接受外界电磁场的作用，但也会成为感应电流及电压通向敏感电路区的传播途径。

在产品设备贯标GJ B151A的测试中，CS114项目“10kHz～400MHz电缆束注入传导敏感度”为常规测试项目，对考核设备电磁兼容性有着重要作用。

C S114项目是模拟设备/分系统的电缆对平台内、外电磁辐射的感应形成的电流，通过线缆传导作用于设备内部敏感部位，考核设备的电磁敏感度。

标准规定的测试要求与方法中，对设备的互联线缆及电源电缆特性并未作明确区分，适用范围中规定适用所有的互联电缆和电源电缆。

而在具体测试过程中，作者发现电缆外层是否屏蔽对测试过程及结果有着很大影响。

1 CS114项目测试原理
CS114校准测试配置如图1所示，信号发生器发射不调制的正弦波信号通过放大器功率放大后连接到注入探头，注入探头卡在校准专用装置上，用接收机A监测流经校准装置中心导体的电流，直至标准规定的电流，记录此时接收机B 测得的馈入注入探头的正向功率。

待测件测试配置如图2所示，信号发生器发射干扰信号通过放大器功率放大后连接到注入探头，从而耦合到互联电缆或者电源电缆上，注入探头距离设备端口10cm，干扰信号为1kHz、占空比为50%的脉冲调制的正弦波信号，频率范围为10kHz～400MHz。

同时监测探头连接到接收机上，实时在电缆上监测施加干扰信号后，电缆上耦合出来的感应电流值，监测探头距离设备端口5cm。

测试中，按标准规定的干扰极限值施加干扰信号，观察待测件是否出现故障、性能降低或偏离规定的指标值，或超出单个设备和分系统规范中给出的指标允差等敏感现象。

标准中规定，如果受试电缆上的实际感应电流高于限值6dB，即使定向耦合器上监测的正向功率电平低于校验值，当待测件不敏感时，也认为满足要求。

2 屏蔽电缆与非屏蔽电缆测试
选择某型号产品控制器与源之间的控制电缆为受试电缆进行CS114项目测试。

该电缆初始状态无任何屏蔽措施。

笔者在电缆初始状态下进行一次C S114测试，测试布置如图3所示。

然后将控制电缆加装金属屏蔽防波套作屏蔽处理改造，接着再进行一次C S114测试，测试布置如图4。

两次测试施加干扰极限值均选用标准中C S114校准值曲线三。

注入探头选用S OL A R公司型号为9144-1N （频段为10kHz～100MHz）和9142-1N （频段为2MHz～450MHz）的探头。

监测探头选用SOLAR公司型号为9123-1N （频段为10kHz～500MHz）的探头。

测试校准值曲线见图5，按校准时记录的正向功率值施加干扰信号测试时，非屏蔽电缆时测试监测电流值见图6，
图1 CS114校准配置
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科技创新导报Science and Technology Innovation Herald99屏蔽电缆时测试监测电流值见图7。

比较图6和图7两次监测
电流值曲线，发现当电缆做过屏蔽处理后，监测探头测量出
来电缆上的感应电流值在某些频段内明显大于非屏蔽电缆
上感应出来的电流值。

3 机理分析
传输线电缆置于电磁场中而耦合感应电流的分析方法
主要有两类：磁场环路积分方法和等效电路方法。

磁场环路
积分法是利用麦克斯韦方程组来求解。

等效电路方法是传图3 非屏蔽电缆测试
图4 屏蔽电缆测试
图5 测试校准极限值
图7 电缆加屏蔽时监测电流值
图6 非屏蔽电缆时监测电流值
图2 CS114待测件测试配置
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输线方程来求解。

相对于麦克斯韦方程组需要求解电磁场边值问题，用等效电路的方法更简易一些，将电缆内外的电场和磁场的耦合简化成电缆内外的电流和电压，通过屏蔽电缆的转移阻抗和转移导纳的耦合关系，求解电缆外部电磁场辐射时引起的内部响应。

在分析电磁波对传输线或类似设备的影响时，假设激励电压源是沿传输线长度分布的。

有分布源的传输线可以定义为每段长度增量都有相应电压源增量的传输线。

图8画出了这种传输线的一个长度单元d z 的情况。

电压源EZ 具有电场强度的量纲（V/m）。

当正弦信号（）作用在图8中的传输线上时，沿线的电压和电流可用下列微分方程表示：
{Y
(1)
通过求导后可得二阶微分方程：
{
2
2
(2)
式中2;式(2)的解为：
I (z )=[K 1+P (z )]e -γz +[K 2+Q (z )]e γz
V (z )=Z 0{[K 1+P (z )]e -γz -[K 2+Q (z )]e γz
}式中;
2
1
1
通过进一步求解即可求得电磁波在电缆上感应出来的具体电流值，从而可验证屏蔽电缆和非屏蔽电缆感应电流值得差别。

此验证工作计算量较大，计算过程不在本文中详述。

通过以上分析，在屏蔽电缆上施加干扰信号时，屏蔽电缆中的感应电流主要集中在屏蔽层，由屏蔽体所包敷的芯线中感应电流则很小。

采用屏蔽电缆来减少干扰就是要使绝大部分干扰电流流过屏蔽层，而在屏蔽体里面的芯线上只有很小的感应电流和电压。

因而电缆屏蔽时电流监测探头感
应出来的电流值会大于非屏蔽电缆测试时的感应电流值。

4 结语
由于屏蔽电缆和非屏蔽电缆的特性不同，在做CS114项目时要注意监测探头测出的感应电流值。

标准中规定如果受试电缆上的实际感应电流高于限值6dB，即使定向耦合器上监测的正向功率电平低于校准值，当待测件不敏感时，也认为满足要求。

在做屏蔽电缆测试时，若按照校准功率施加干扰信号，电缆上实际感应的电流值往往会超出限值很多，而不仅仅是标准中规定的6d B，如此一来，实际施加的干扰信号就会超出标准要求，一方面会使得测试过程不规范影响测试判定准确性，另一方面人为的加严了对设备的考核，对设备生产商造成不必要的成本增加。

此时应当根据实际感应出的电流值反馈降低输入功率值，从而满足实际感应电流值大于限值6d B要求。

同时，当需要测试的待测设备互联电缆为多根时，应该区分开屏蔽电缆和非屏蔽电缆，分批次施加。

参考文献
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图8 等效传输线电路。