［摘 要］GJB 151B-2013《軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度要求與測量》是我軍武器裝備電磁兼容技術(shù)的核心和基礎(chǔ)性標準。文中針對艦船裝備，從測試項目和項目要求限值兩方面分析了裝備電磁兼容性標準GJB 151B-2013相對于GJB 151A-1997的變化，可采用GJB 151B-2013替代GJB 151A-1997以提高艦船裝備電磁兼容性設(shè)計，并為試驗提供有效參考。
［關(guān)鍵詞］GJB 151B-2013；電磁兼容性；標準
引 言
隨著艦船裝備的信息化程度不斷提高，艦船電磁兼容性已成為直接影響艦船使用性能的重要因素。當前裝備電磁兼容性標準包括平臺級的標準GJB 1389A-2005《系統(tǒng)電磁兼容性要求》［1］、設(shè)備及分系統(tǒng)級GJB 151系列標準，以及針對海軍艦船總體及設(shè)備的綜合性標準HJB 34A-2008《艦船電磁兼容性要求》［2］，其中GJB 151系列標準應(yīng)用最為廣泛。1997年發(fā)布的 GJB 151A-1997《軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度要求》［3］（簡稱“151A”）得到廣泛應(yīng)用，極大地推動裝備電磁兼容技術(shù)的發(fā)展。2013年，GJB 151B-2013《軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度要求與測量》［4］（簡稱 “151B”）發(fā)布實施，該標準規(guī)定控制軍用電子、電氣、機電等設(shè)備和分系統(tǒng)的電磁發(fā)射和敏感度特性的要求及測試方法，為研制和訂購單位提供電磁兼容性設(shè)計和驗收依據(jù)，是平臺實現(xiàn)兼容性的基礎(chǔ)。目前，很多裝備仍采用GJB 151A，而GJB 151B的實施尚在起步階段。本文針對艦船裝備，對GJB 151B和GJB 151A中有關(guān)的電磁兼容性要求進行比較，從測試項目和項目要求限值變化兩方面進行分析。
1、 項目變化情況
1.1 測試項目的變化設(shè)備電磁兼容性測試項目分為CE、CS、RE、RS四類［5］，其中CE表示傳導(dǎo)發(fā)射類，CS表示傳導(dǎo)敏感度類，RE表示輻射發(fā)射類，RS表示輻射敏感度類的項目。對比151A和151B，其變化如下：（1）151B在151A的19個測試項目基礎(chǔ)上，增加CS102（25 Hz ～ 50 kHz地線傳導(dǎo)敏感度）和CS112（靜電放電敏感度）兩個測試項目，測試項目達到21個。（2）從名稱表明覆蓋頻率范圍來看，CS101項目由151A規(guī)定的25 Hz ～ 50 kHz擴展到151B的25 Hz ～ 150 kHz，CS114項目由151A規(guī)定的10 kHz～ 400 MHz擴展到151B規(guī)定的4 kHz ～ 400 MHz。新增項目CS102用于檢測考核帶接地線受試設(shè)備抗低頻干擾信號的能力，確保受試設(shè)備在不超過施加干擾信號電平的電磁環(huán)境下正常工作。該項目在接地電纜與接地點之間施加1 V的開路電壓信號，頻率為25 Hz ～50 kHz。CS112用于檢測受試設(shè)備承受靜電干擾的能力，旨在確保預(yù)期工作處于容易產(chǎn)生人體靜電的環(huán)境中（如裝有空調(diào)的房間、使用人造纖維、塑料的環(huán)境等），以及可能與人體接觸的受試設(shè)備工作性能不降低或出現(xiàn)任何損壞。其試驗限值及要求與GB/T 17626.2一致。1.2 項目適用性的變化GJB 151系列標準將平臺劃分成9類，水面艦船和潛艇屬于海軍艦船裝備。測試項目對海軍艦船裝備的適用性分為“A”“L”“S”以及“不適用”共四類。其中，A表示該測試項目適用于海軍艦船裝備，L表示該測試項目有條件適用于海軍艦船裝備，具體條件見標準的相關(guān)條款，S表示該測試項目由訂購方來規(guī)定是否適用于海軍艦船裝備，空白表示不適用。表1列出了151A及151B測試項目對海軍艦船裝備的適用性要求。表1 測試項目對艦船裝備適用性對比
151B中CE107和CS115由不適用改為由訂購方來規(guī)定是否適用于海軍艦船裝備（適用性為S），CS106由訂購方來規(guī)定是否由適用于海軍艦船裝備（適用性為S）改為適用于海軍艦船裝備（適用性為A），增加CS102、CS112兩個測試項目有條件適用于海軍艦船裝備（適用性為L）。此外，CS109由不適用于水面艦船裝備改為有條件適用于海軍艦船裝備（適用性為L）?？偟膩砜?，151B增加了對海軍艦船裝備要求的測試項目。
2、 項目要求限值變化
GJB 151B修改了CE101、CE102、CS101、CS106、CS114、RE101、RE102、RS101、RS103以及RS105項目的限值。2.1 CE101CE101用于檢測受試設(shè)備電源線對外的傳導(dǎo)發(fā)射（電流），以控制其對電網(wǎng)的影響及減小受試設(shè)備對船體電流的分布影響。相對于151A，151B修改了適用于水面艦船及潛艇限值（50 Hz），其他限值不變。具體變化見圖1。從圖1可見，GJB 151B限值要求略嚴，最嚴處的要求比GJB151A高2 dB。
圖1 GJB 151B與GJB 151A中CE101限值比較注：A、B、C、D、E對應(yīng)151B限值；a、b、c、d、e對應(yīng)151A限值。2.2 CE102CE102用于檢測受試設(shè)備電源線對外的傳導(dǎo)發(fā)射（電壓），以控制其對電網(wǎng)的影響。151B的限值曲線與151A基本一致，只是進一步明確額定電壓28 V以下與28 V的設(shè)備及分系統(tǒng)的限值曲線一致，額定電壓440 V以上與440 V的設(shè)備及分系統(tǒng)的限值曲線一致。除給出不同額定電壓對應(yīng)限值曲線外，并提供限值計算公式。2.3 CS101CS101用于檢測受試設(shè)備電源線抵抗外部的穩(wěn)態(tài)傳導(dǎo)干擾的能力，有電壓限值和功率限值兩個極限值。在實際測試時，當功率源輸出功率達到按功率限值進行校驗時的輸出功率，即使還未達到電壓限值，則也認為已滿足要求。圖2為CS101電壓限值比較。從圖2可見，151B增加50 kHz ～150 kHz頻段的限值要求，其余頻段限值一樣。
圖2 CS101電壓限值的比較注：粗實線對應(yīng)151B與151A重合的限值，細實線對應(yīng)151B相對151A擴充的限值。下頁圖3為CS101功率限值比較。從圖3可見，25 Hz ～5 kHz頻段限值要求一致，但5 kHz ～50 kHz頻段的限值要比GJB 151A放寬很多（敏感度試驗值和限值要求低，施加干擾信號小，即意味放寬要求），僅增加50 kHz ～150 kHz頻段的限值要求。GJB 151B增加頻段的限值要求，幅值相對較小，即意味著設(shè)備及分系統(tǒng)也較易通過。
圖3 CS101功率限值的比較注：細線對應(yīng)151A限值，粗灰線對應(yīng)151B限值，兩者重合部分用粗黑線表示。2.4 CS106CS106用于檢測受試設(shè)備電源線抵抗外部的瞬態(tài)傳導(dǎo)干擾的能力。151A及151B中CS106限值要求均為400 V，但151A只規(guī)定了脈沖寬度為5.0 μS，而151B除了規(guī)定脈沖寬度為5.0 μS外，還詳細規(guī)定了脈沖的波形，具體參見圖4。
圖4 CS106波形對受試設(shè)備而言，CS106限值幅度不變、脈寬不變，只是波形更加具體，應(yīng)該說受影響不大。2.5 CS114CS114用于檢測受試設(shè)備電源線及互聯(lián)電纜抵抗外部干擾的能力。151 B中，CS114針對海軍艦船設(shè)備互連電纜在10 kHz以上以及電源電纜在1 MHz以上的限值曲線與151A一致。151B與151A不同之處在于：設(shè)備電源電纜在1MHz以下的考核要求。針對水面艦船甲板上及水下外部、金屬艦船甲板及甲板下、非金屬艦船甲板及甲板下平臺的設(shè)備，151B中規(guī)定其電源線在4 kHz ～1 MHz的限值為A、B、F三點連的曲線，151A規(guī)定其電源線在10 kHz ～1 MHz的限值為D、B、F三點連成的曲線（如圖5所示）。
圖5 CS114項目1 MHz以下限值1（水面艦船甲板上及水下外部、金屬艦船甲板甲板下、非金屬艦船甲板甲板下平臺的設(shè)備）注：細線對應(yīng)151A限值，粗灰線對應(yīng)151B限值，兩者重合部分用粗黑線表示。針對海軍水下內(nèi)部平臺的設(shè)備，151B中規(guī)定其電源線在4 kHz ～1 MHz的限值為A、B、C三點連成的曲線，151A規(guī)定其電源線在10 kHz ～1 MHz的限值為E、C兩點連成的曲線，如下頁圖6所示。從圖5、圖6可見，相對于151A，151B在4 kHz至1 MHz頻段，對海軍艦船裝備電源線的考核要求要高。由于對其他電纜及電源線其他頻段的要求完全一致，可認為對于海軍艦船裝備的非電源電纜，151B與151A要求一致；針對海軍艦船裝備的電源電纜，151B在1 MHz以上頻段的要求與151A一致，但在1 MHz以下頻段的要求更嚴。
圖6 CS114項目1 MHz以下限值2（海軍水下內(nèi)部平臺的設(shè)備）注：細線對應(yīng)151A限值；粗灰線對應(yīng)151B限值。2.6 RE101RE101用于測試來自受試設(shè)備及其有關(guān)電纜的磁場輻射發(fā)射。151A中RE101包含探頭位于測試點50 cm及7 cm兩個位置處的限值。151B只提出探頭位于7 cm處的限值，去掉探頭位于50 cm處的限值，但限值有了較大變化，如圖7所示。
圖7 RE101限值（7 cm）的比較注：細實線對應(yīng)151A限值，粗實線對應(yīng)151B限值。從限值來看，151B在全頻段的要求均小于151A，意味著151B在RE101項目上對設(shè)備及分系統(tǒng)的要求更高。2.7 RE102RE102用于測試來自受試設(shè)備及其有關(guān)電纜的電場輻射發(fā)射。對于RE102項目， 151A中針對海軍艦船裝備只有一個限值，而151B則按照受試設(shè)備安裝的不同位置，分為水面艦船甲板下、水面艦船甲板上、潛艇壓力艙外和潛艇壓力艙內(nèi)四種限值，具體如圖8、圖9所示。
圖8 水面艦船RE102限值的比較注：細線對應(yīng)151B水面艦船甲板上設(shè)備限值；151B水面艦船甲板下限值與151A海軍艦船裝備限值曲線重合，用粗實線表示。
圖9 潛艇RE102限值的比較注：細實線（ABC）表示151A潛艇裝備限值；粗實線（DEFG）表示151B潛艇壓力艙內(nèi)限值；粗實線（HJKL）表示潛艇壓力艙外限值DEF曲線對應(yīng)水面艦船甲板上限值。從圖中可見，151B針對水面艦船甲板下裝備的限值是放寬20 dB；針對水面艦船甲板下裝備的限值并無變化；針對潛艇壓力艙外的設(shè)備要求則更加嚴格；針對潛艇壓力艙內(nèi)的設(shè)備，大部分頻段是放寬的，只有在371 kHz至2.25 MHZ頻段范圍內(nèi)的限值要求較為嚴格，但不得超過4 dB。2.8 RS101RS101項目是測試受試設(shè)備在給定磁場環(huán)境下的工作情況。其目的是確保受試設(shè)備在預(yù)期的磁場環(huán)境條件下不降低性能。151B與151A略有變化，如圖10所示。
圖10 RS101限值的比較注：細實線對應(yīng)151A限值，粗實線對應(yīng)151B限值。從圖10可見，在25 Hz至2 kHz頻段，151B較151A限值相當，略微小3～5 dB，但在4.13 kHz至100 kHz頻段，151B的限值要求較嚴，尤其在100 kHz處，151B比151A的要求更嚴了22 dB。2.9 RS103RS103用于測試受試設(shè)備在給定電場環(huán)境下的工作情況，其目的是確保在平臺上或平臺外的各種發(fā)射天線電磁場中，工作的設(shè)備不降低性能。GJB 151B將151A水下平臺分為水下平臺（外部）、水下平臺（內(nèi)部），除水下平臺（外部）提高至與艦船（甲板上）要求一致，水下平臺（內(nèi)部）由30 MHz ～ 40 GHz頻段范圍內(nèi)限值調(diào)整之外，其他要求限值一致，如表2所示。表2 RS103限值電平比較V/m
從表2可見， 151B中RS103項目對水面艦船限值要求沒有變化，但對水下平臺設(shè)備要求則更嚴格，其中，針對水下平臺內(nèi)部設(shè)備，在30 MHz～40 GHz限值由5 V/m提高至10 V/m；針對水下平臺外部設(shè)備，在10 kHz～30 MHz頻段限值由5V/m提高至10 V/m，2 MHz～40 GHz頻段限值要求更是從5 V/m提高至200 V/m。2.10 RS105RS105主要用于測試位受試設(shè)備暴露在瞬變電磁輻射場中的工作情況，檢驗受試設(shè)備承受瞬變電磁場干擾的能力，其目的在于確保受試設(shè)備在瞬變電磁場中性能不降低。151B中的主要變化在于改變施加的瞬變電磁場波形。雖然151A與151B的RS105限值要求的幅值均為50 kV，但151B的波形上升沿更為陡峭，這意味著施加的瞬變電磁場變化更加劇烈，對受試設(shè)備的要求也相應(yīng)更高。
3、 結(jié) 論
通過上述比較，參照GJB 151B對艦船裝備的劃分，表3歸納出標準變化對裝備電磁兼容性要求的影響。對于艦船裝備及系統(tǒng)，GJB 151B增加CS102和CS112兩個測試項目，擴大CS101、CS114項目的測試頻率范圍，修改CE101、CE102、CS101、CS106、CS114、RE101、RE102、RS101、RS103和RS105項目的限值要求?？傮w來看，GJB 151B標準對水下裝備整體上嚴格要求，對水面艦船裝備則既有更嚴格要求，也有放寬之處。GJB 151B標準的變化對艦船裝備的電磁兼容性設(shè)計提出新的挑戰(zhàn)，對于推動和提高艦船裝備的電磁兼容性具有重大意義。表3 GJB 151B與GJB 151A對艦船裝備要求比較
［參考文獻］
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