电磁兼容EMC测试：CS109要求注入电流导线垂直于EUT表面至少50cm解析

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cs109要求注入电流导线垂直于eut表面至少50cm解析

摘要：文章主要解析了cs109要求注入电流导线垂直于eut表面至少50cm的缘由，提出试验时需关注的关键点及建议。

在gjb151b-2013《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求与测量》的cs109(50hz～100khz壳体电流传导敏感度)项目中，“测试配置”中就“注入电流导线”提出了相关要求，标准具体要求在测试配置的第三步骤，详细描述如下：

3)　将信号发生器和电阻器接到所选择的一组测试点上，连接到测试点的导线应垂直于测试表面至少50cm。
cs109项目的测试配置如下图所示，和eut表面连接的两根注入电流导线都要求应垂直于测试表面至少50cm。

cs109要求注入电流导线垂直于eut表面至少50cm，将注入电流导线布置的影响降到*小，提高cs109试验的准确性和一致性。下面解析注入电流导线垂直于eut表面至少50cm的缘由。
cs109测试方法用来检验eut承受壳体电流的能力。要求仅专门针对于非常灵敏的设备（1μv或者更好），比如在试验频段上工作的调谐接收机。要求的主要目的是确保设备对平台壳体或eut机架电流产生的磁场不响应。
之所以要求至少50cm的测试线垂直于测试表面是为了尽量减小导线电流产生的磁场对测试表面电流分布的影响。让注入电流的导线垂直于被测电子设备的表面至少50cm即可基本忽略注入电流的导线布置的影响。主要是根据毕奥－萨伐尔定律，电流元idl在空间某点p处产生的磁感应强度db的大小与电流元idl的大小成正比，与电流元idl所在处到p点的位置矢量和电流元idl之间的夹角的正弦成正比，而与电流元idl到p点的距离的平方成反比，电流元idl在空间产生的磁场 db为:

式中θ为电流元矢量idl和矢径r间的夹角。若i的单位为安培，dl和r的单位为米，则db的单位为特斯拉。db的方向垂直于电流元和矢径的平面，其指向由右手定则决定，当右手四指由idl经小于π之角转向r时，伸直大拇指的指向就是db的方向，如下图所示。

由上式和上图可知，磁场的主要分量在环形导线的轴线上。而如果导线垂直于电子设备的表面，对电子设备的表面而言，平行于电子设备的表面来说导线是一个点而不是一个环形，即θ为零度，sinθ为零，故在垂直于电子设备的表面理论上没有磁场分量，这样的导线试验配置确保了试验的准确性和一致性，即试验中是因为电子设备表面的壳体电流形成磁场的影响，而导线本身的不同配置不会导致额外的磁场分量。

根据上式，很容易得到一个线圈(载流环形线圈的磁感应强度方向及大小分析示意图如下图所示)在其轴线上p点产生的磁感应强度大小为:

如果50cm处有一小圆环，例如圆环的半径为5cm，而cs109项目的限值如下图所示，*大电流为120dbua，即电流*大为1a，那么可计算环形导线的轴线上x距离处的磁感应强度b的大小：i=1a，x=50cm=0.05m，r=5cm=0.005m，依据上面公式可得b=0.12ut=1.2mgs，磁感应强度b很小，基本对eut表面不产生影响。如果圆环离eut表面很近，x为1cm，则b=118ut=1180mgs。距离变小，磁感应强度b增加了约千倍，磁感应强度b对距离比较敏感。

总之，注入电流导线垂直于eut表面至少50cm，那么确保了离eut表面50cm的距离内，导线没有环电流，磁感应强度为零；而离eut表面50cm的距离外更远处，即使有电流环形成，其在eut表面处形成的磁感应强度也很小，可忽略其影响。

从上面分析cs109要求注入电流导线垂直于eut表面至少50cm的缘由，理解了在试验中需确保注入电流导线垂直于eut表面至少50cm的必要性，也提醒试验中试验人员关注导线的试验配置，建议可以采用专门的工装实现电流导线垂直于eut表面至少50cm，同时简便的方式实现和eut良好的电搭接。