ICS 49.020 CCS V 04
HB 8704-2023
民用飞机便携式电子设备的电磁干扰路径
损耗测试方法
Method of measuring the electromagnetic interference path loss of portable
electronic devices on civil aircraft
2023-12-29 发布 2024-07-01 实施
中华人民共和国工业和信息化部发布
前言
本文件按照 GB/T 1.1-2020《标准化工作导则第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利，本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国航空综合技术研究所归口。
本文件起草单位：中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院、上海航空工业(集团)有限公司。
本文件起草人：胡岳云、陈治礼、夏泽楠、代继刚、梁小亮、陈洁、黄莎莎。
民用飞机便携式电子设备的电磁干扰路径损耗测试方法
1 范围
本文件规定了民用飞机便携式电子设备的电磁干扰路径损耗测试的试验一般要求、试验方法、测试数据处理以及试验结果的分析与评定。
本文件适用于正常类/运输类航空器(本文件中统称为“飞机 ”)便携式电子设备的电磁干扰路径损耗测试试验。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GJB 72 电磁干扰和电磁兼容性术语
GJB 8820 电磁屏蔽材料屏蔽效能测量方法
CCAR 25 运输类飞机适航标准
3 术语和定义
GJB 72 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
前门耦合 front door coupling
来自于便携式电子设备的电磁能量透过机上的舷窗和孔隙进入飞机外部接收天线中，从而导致接收机干扰。
3.2
干扰路径损耗 interference path loss
从飞机内部便携式电子设备辐射的电磁波被飞机无线电接收机接收时的能量损失量。
当采用本文件的试验布置进行干扰路径损耗测试时，干扰路径损耗是发射天线输入端口功率测量值
与飞机无线电接收机输入端口功率测量值之比;当机载天线为有源天线时，干扰路径损耗是发射天线输入端口测量值与飞机机载天线无源部分的端口功率之比。
4 缩略语
下列缩略语适用于本文件。
ADF： 自动定向仪 (Automatic Direction Finder)
ADS-B：广播式自动相关监视 (Automatic Dependent Surveillance—Broadcast)
AMS (R)S：航空移动卫星 (航线)业务 (Aeronautical Mobile Satellite (Route)Services)
DME：测距器 (Distance Measuring Equipment)
GNSS：全球导航卫星系统 (Global Navigation Satellite System)
GPS：全球定位系统 (Global Positioning System)
GS：下滑道 (Glide Slope)
HF：高频 (High Frequency)
ILS：仪表着陆系统 (Instrumental Landing System)
IPL：干扰路径损耗 (Interference Path Loss)
MB：指点信标(Marker Beacon)
MLS：微波着陆系统 (Microwave Landing System)
N/A：不适用 (Not Applicable)
PED：便携式电子设备 (Portable Electronic Device)
RA：无线电高度表(Radio Altimeter)
RBW：分辨率带宽 (Resolution Bandwidth)
SA：频谱分析仪 (Spectrum Analyzer)
TBD：待定 (To Be Determined)
TCAS：交通告警和防撞系统 (Traffic Alert and Collision Avoidance System)
UAT：通用访问收发机 (Universal Access Transceiver)
VDL：甚高频数据链 (Very High Frequency Digital Link)
VOR：甚高频全向信标 (Very High Frequency Omnidirectional Range)
VSWR： 电压驻波比 (Voltage Standing Wave Ratio)
5 试验一般要求
5.1 试验环境
试验场地应开阔，周围无大型金属物体或者建筑物。
试验环境中应避免在闪电天气、雨天开展试验。
5.2 试验飞机
试验飞机的线缆、 电子/电气设备、金属或导电结构支架等对试验均可能造成影响，其中，没有内部装饰(例如座椅、隔间、行李箱、绝热隔声层等)应认为是更严苛的试验条件。
飞机内、外部的舱门和口盖等，应按照起飞/着陆状态关闭。
试验期间，试验飞机周围应禁止或限制使用通讯设备，与试验无关的人员及物品应远离被测舱室或被测区域。
5.3 被测天线
被测天线应按照类型选择相应的测试位置断开同轴电缆：
a) 无源天线，应自被测接收机处断开天线同轴线缆;
b) 有源天线，则：
1) 天线结构与放大器各为分立部件时，应自放大器信号输入端断开线缆;
2) 天线结构及放大器集成为单独部件时(以下总称为天线)，应在天线输出端断开同轴线缆，并按照天线正常工作要求向天线供电，在计算 IPL 时应扣除放大器的影响。
5.4 试验设备
干扰路径损耗测试可采用通用设备，也可以采用专用设备。试验设备主要包括信号发生器、信号发射天线、信号接收器、同轴线缆以及相应的辅助设备或软件。试验中使用的设备和仪器都应标识和记录生产厂家、型号、序列号。其中，有计量需要的，应记录计量有效日期。
信号发射天线应选用增益在-1dBi 至 4dBi 之间的低增益、全向的宽带天线，如单锥天线、双锥天线等。信号发射天线自由空间电压驻波比(VSWR)应不大于 2 :1，否则应以实际的天线辐射功率计算干扰路径损耗。
信号发生器应具备持续发射足够大功率的能力，其发射信号持续时间应大于接收系统的响应时间(涵盖被测天线的最大响应时间与信号接收器的扫描时间等)，必要时可以使用放大器增强发射信号。
信号接收器应具备足够的动态范围和灵敏度以有效地接收信号，必要时可使用信号衰减器。
信号接收器接收到的信号信噪比应不低于 10dB。
6 试验方法
6.1 一般性原则
飞机 PED 的电磁干扰路径损耗测试按照民用飞机对 CCAR 25《运输类飞机适航标准》 中 1309(a)条款的符合性要求。测试过程可参照 GJB 8820 中相关内容，其他一般性原则包括：
a) 可以根据实际飞机构型对测量过程进行更改，但应能检测出飞机 IPL 最恶劣的情况;
b) 信号发射天线的极化方向应涵盖至少两种互相垂直的极化方式，一般为水平方向且平行于飞机开口(舷窗、舱门、风挡等)平面，以及竖直方向;
c) 试验设备的状态在测量过程中应保持一致，同轴线缆等需固定;当试验需要中断时，应对测试系统各设备和飞机状态进行必要的记录， 以便恢复测试状态。
6.2 试验布置
6.2.1 试验布置一般要求
本试验布置的一般要求应贯彻整个试验布置过程，包括：
a) 同轴线缆需连接飞机内外部或者不同舱室的设备时，不应改变或影响被测区域的结构屏蔽效能，应尽量使用固有的电磁开口，如可开启的观察窗、玻璃纤维隔板等;
b) 除移动天线需要以外，同轴线缆应有固定措施，在人员可达的区域如客舱、驾驶舱、地面等，建议同轴线缆采用悬空布置等措施以防范线缆人为损伤;
c) 测量舱门等开口时，信号发射天线与开口面的距离通常为 75cm，同时距离另一侧蒙皮/舱门不应小于这个距离，小型飞机无法满足此条件的，可以将发射天线放置在舱室中线上。
6.2.2 同轴线缆基准测量的试验布置
连接信号发生器、同轴线缆和信号接收器，并根据实际需要使用放大器或衰减器，以及同轴电缆连接器等，如图 1 所示。
标引序号说明：
1——信号接收器;
2——衰减器(选用);
3——信号接收同轴线缆;
4——连接器;
5——信号发生器;
6——放大器(选用);
7——信号输出同轴线缆。
图 1 同轴线缆基准测量试验布置
6.2.3 舱门区域试验布置
测量舱门区域时，信号发射天线应距离舱门中心 75cm，高度应附录 B(资料性)飞机便携式电子设备的电磁干扰路径损耗测试试验报告模板示例与舱门中心相同。
货舱舱门处信号发射天线的位置还应包括：
a) 舱门中心向两侧每 50cm 水平间隔直至超出舱门宽度的位置;
b) 超出舱门宽度后水平间隔 150cm 的位置。
货舱舱门区域 IPL 机上测量试验布置如图 2 所示，其他舱门区域的试验布置和信号发射天线的位置要求参照本例。
单位为厘米
标引序号说明：
1——信号接收器;
2——衰减器(选用);
3——机载天线与同轴线缆;
4——舷窗;
5——舱门;
6——信号发射天线;
7——信号发生器;
8——放大器(选用)。
信号发生天线中心的高度应与舱门中心高度一致，且距离舱门中心 75cm。
图 2 舱门区域 IPL 测量试验布置
6.2.4 客舱区域试验布置
测量客舱区域时，信号发射天线高度应与客舱舷窗中心高度相同;信号发射天线应置于旅客通道中心线上， 以 50cm 间隔布置，应覆盖客舱前后 50cm 范围。对于未安装座椅的客舱，信号发射天线置于客舱中心线上。客舱区域试验布置如图 3 所示。
单位为厘米
标引序号说明：
1——信号接收器;
2——衰减器(选用);
3——机载天线与同轴线缆;
4——信号发射天线;
5——舷窗;
6——信号发生器;
7——放大器(选用)。
l2 为距离客舱起始端/终端，比如以驾驶舱门作为起始端、后厨房结构框作为终端。
图 3 客舱 IPL 测量试验布置
6.2.5 驾驶舱区域试验布置
测量驾驶舱区域时，信号发射天线高度应与主风挡玻璃中心高度相同，位置覆盖中央操作台正上方以及往客舱方向每 50cm 间隔直到距离驾驶舱门不足 50cm。驾驶舱区域试验布置如图4 所示。
标引序号说明：
1——信号接收器;
2——衰减器(选用);
3——机载天线与同轴线缆;
4——信号发射天线;
5——中央操作台;
6——信号发生器;
7——放大器(选用)。
信号发射天线中心应位于中央操作台正上方，且与正前方风挡玻璃中心同高度。
图 4 驾驶舱 IPL 测量试验布置
6.3 试验程序
6.3.1 试验内容
干扰路径损耗测试包括基准测量和机上测量两部分。基准测量是对测试系统中的同轴线缆进行测量，以便于去除信号传输路径中非飞机结构和部件损耗的影响，如果在测量中使用放大器或衰减器，则在基准测量中也必须包含该放大器或衰减器;完成基准测量后，使用信号发射天线和机载接收机天线进行 IPL 机上测量。飞机的实际 IPL 值通过基准测量和IPL 机上测量的数据计算获得。
信号发生器的发射功率和接收器的分辨率带宽(RBW)设置可按需调整，但同一频段的测试中 RBW应保持一致，同时应确保接收信号信噪比不低于 10dB，且接收器始终工作在线性区域。
注：如果信号发生器增加 3dB 发射功率，接收信号最大值同步增加 3dB，表明信号接收器工作在线性区域。
试验大纲应对本章提及到的以及其他可能影响试验有效性的内容做出明确规定和说明，具体内容要求可参见附录 A。
6.3.2 同轴线缆基准测量
同轴线缆基准测量的步骤如下：
a) 按照基准测量试验布置(图 1)的要求连接各测试设备;
b) 设置信号发生器的发射频率等，设置信号接收器的测量频段范围、信号追踪模式等;
c) 观察并确认接收信号值稳定、信噪比满足要求;
d) 记录信号发生器输出信号功率值;
e) 记录信号接收器接收信号功率值。
信号发生器和接收器的参数设置中，信号发生器的发射频率上下限应超出被测天线工作频段各至少1 个信道间隔，信号接收器的测量频段范围应覆盖所测频点上下至少各 1 个信道间隔——对于 TCAS 天线等单频工作天线，测量频率上下限覆盖信号三倍全频宽。信号接收器的信号追踪模式(Trace Mode)应设置为最大值保持(Max Hold)。
同轴线缆、放大器/衰减器、天线对测试结果产生直接影响，更换或重新布置后，应按照步骤a)~ e)重新进行基准测量。
6.3.3 IPL 机上测量
IPL 机上测量的步骤如下：
a) 在测试位置处连接信号接收同轴线缆与被测天线;
b) 设置信号接收器测试频段范围，确保接收到被测机载天线频段内的所有信号，并记录该信号频率 (可以收集附近机场、塔台使用频率作为辅助判断依据);
c) 按照IPL 机上测量试验布置(图 2～图4)的要求，在相应的测试位置布置发射天线;
d) 调节信号发生器的发射功率、发射持续时间等参数，设置接收器分辨率带宽等参数;
e) 测试并记录测试数据;
f) 重复步骤 a)～e)，测试所有发射天线位置、发射天线极化方向、飞机被测天线组合下所有应测工况。
7 测试数据处理
7.1 无源天线测试数据处理
被测天线为无源天线时，IPL 按照公式(1)计算：
IPLTest = PTT-PMT- (PTC-PMC)……………………………………(1)
式中：
IPLTest ——飞机被测天线的 IPL 值，dB;
PTT ——IPL 测量试验中，信号发生器的功率输出，dBm;
PMT ——IPL 测量试验中，接收信号功率测量值，dBm;
PTC ——基准测量中，信号发生器的功率输出，dBm;
PMC ——基准测量中，接收信号功率测量值，dBm。
7.2 有源天线测试数据处理
被测天线为有源天线时，如 GPS 天线，应考虑内置放大器增益的影响。有源天线的 IPL 计算如公式 (2)所示：
IPLTest = PTT-PMT- (PTC-PMC)+GAA…………………………………(2)
式中：
IPLTest ——飞机被测天线的 IPL 值，dB;
PTT ——IPL 测量试验中，信号发生器的功率输出，dBm;
PMT ——IPL 测量试验中，接收信号功率测量值，dBm;
PTC ——基准测量中，信号发生器的功率输出，dBm;
PMC ——基准测量中，接收信号功率测量值，dBm。
GAA ——有源天线的放大器放大增益，dB。
7.3 含放大/衰减器的测试数据处理
当使用放大器和/或衰减器时，应在基准测量中包含这些设备，或按公式(3)进行处理：
IPLCal = IPLTest+GAmp-ILAtt………………………………………(3)
式中：
IPLTest ——未考虑放大器和/或衰减器时得到的 IPL 值，dB;
IPLCal ——考虑放大器或和/或衰减器时得到的 IPL 值，dB;
GAmp ——放大器的放大增益，dB;
ILAtt ——衰减器的插入损耗，dB。
8 试验结果的分析与评定
飞机机载天线在全机各区域测得的全频段 IPL 计算结果都大于 IPL 目标值(见表 1)，可用于表明被测飞机对 PED 前门耦合效应的防护能力符合本文件判据要求。
试验(分析)报告中应对飞机机载天线是否满足本文件判据要求做出明确判定，并对与试验大纲的偏离情况以及其他可能影响试验有效性的内容做出明确说明和分析，试验报告的具体内容要求可参见附录B。
飞机各区域的 IPL 目标值可分别计算和判定，其中：
a) 载客多于 19 人的飞机，其客舱的 IPL 目标值应与表 1 中“载客多于 19 人的飞机 ”的 IPL 目标值一致，其驾驶舱、货舱的 IPL 目标值可以取表 1 中“载客 10-19 人的飞机 ”的 IPL 目标值;
b) 载客 10-19 人的飞机，其客舱的 IPL 目标值应与表 1 中“载客 10-19 人的飞机 ”的 IPL 目标值一致，其驾驶舱、货舱的 IPL 目标值可以取表 1 中“载客少于 10 人的飞机 ”的 IPL 目标值。
表 1 无线电接收机 IPL 目标值
表 1 无线电接收机 IPL 目标值(续)
附录 A
(资料性)
飞机便携式电子设备的电磁干扰路径损耗测试试验大纲模版示例
A.1 范围
本文件是 XXXXXXX 电磁干扰路径损耗测试试验大纲，规定了 XXXXXXX 试验的XXXXXXXXX。本文件适用于 XXXXX 试验。
A.2 引用文件
下列文件对本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
A.3 缩略语
E/E： 电子/电气 (Electrical and Electronic)
N/A：不适用 (Not Applicable)
PED：便携式电子设备 (Portable Electronic Device)
……：……(……)
A.4 试验依据
本试验是依据 XXX 的要求，基于 XXXX 规定的试验方法，通过测试获得 XXX 飞机 PED 前门耦合效应实际干扰路径损耗(IPL)值，并与 XXX 规定的 IPL 目标值进行对比。
A.5 试验目的
本试验通过测试获得 XXXPED 前门耦合效应实际干扰路径损耗(IPL)值，并与XXXX 规定的 IPL目标值进行对比，检验 XXX 飞机的机体结构屏蔽、天线布局和同轴线缆敷设等设计是否能够提供足够大的噪声路径损耗，以确保 PED 前门耦合效应不会对相关的机载无线电导航、通信系统造成电磁干扰。
A.6 被测无线电导航、通信系统
XXX 飞机 PED 干扰路径损耗测试研发试验在 XXX 架机上进行，结合飞机的构型情况，被测无线电导航、通信系统如表 A.1 所示。
表 A.1 XXXX 飞机 PED 干扰路径损耗研发试验被测无线电导航、通信系统
A.7 试验飞机构型要求
试验飞机构型应满足以下要求：
a) XXXXXXXXXXXXX;
b) XXXXXXXXXXXXX。
A.8 试验场地要求
试验场地应满足以下要求：
a) XXXXXXXXX;
b) XXXXXXXXX。
A.9 试验仪器/工具
测试仪器和辅助工具见表 A.2。
表 A.2 PED 干扰路径损耗测试设备和辅助工具
A.10 试验程序
XXXX 飞机 PEDXXX 测试主要包括基准测量和机上测量两部分。 A.10.1 基准测量
A.10.1.1 基准测量试验布置
XXXXXXXXXXX
图 X XXXXXXXXX
A.10.1.2 基准测量试验步骤
基准测量的试验步骤如下：
a) XXXXXXXXXX;
b)……。
A.10.2 机上测量
A.10.1.3 XX 区域机上测量试验布置
XXXXXXXXXXX
图 X XXXXXXXXX
A.10.1.4 XX 区域 IPL 机上测量
XX 区域机上测量的试验步骤如下：
c) XXXXXXXX;
a)……。
A.11 被测无线电导航、通信系统功能检查
完成机上测量工作后，恢复被测无线电导航、通信系统的同轴线缆构型至试验前状态，并参照XXXXX 检查并确认被测无线电导航、通信系统功能正常。步骤如下：
a) XXXXXX;
b)……。
A.12 试验数据处理
XXXX 飞机 PED 实际 IPL 值计算过程为：
XXXXXXXXXX……………………………………………(2)
式中：
XXXXXXXXXX;
……
对于表 X 中任意选定的一个被测接收机，可将其频段上每一个测试位置对应的频率-路径损耗曲线绘制在同一张图上，形成一族曲线。在该族曲线中，确定路径损耗最小值。
A.13 通过/失败判据
XXXXXXXX 飞机 PED 干扰路径损耗测试被测接收机在 XXXXXXX 中规定的 IPL 目标值详见XXXX。
根据计算结果，若被测接收机工作频段上的路径损耗最小值(Minimum IPL)不低于对应的 IPL 目标值时，则 XXXXXXXXXX。
在本次试验中，若全部被测接收机的路径损耗最小值(Minimum IPL)都不低于对应的 IPL 目标值，则 XXXXXXXXX。
附录 B
(资料性)
飞机便携式电子设备的电磁干扰路径损耗测试试验报告模板示例
B.1 范围
本文件是 XXXXXXX 电磁干扰路径损耗测试试验大纲，规定了 XXXXXXX 试验的XXXXXXXXX。本文件适用于 XXXXX 试验。
B.2 引用文件
下列文件对本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
HBXXXX XXXXXXXXXXXXXXX
RTCA DO-XXX XXXXXXXXXXXXXX
EUROCAE ED-XXX XXXXXXXXXXXXXXXX
AC XXXX XXXXXXXXXX
…………
B.3 缩略语
E/E： 电子/电气 (Electrical and Electronic)
N/A：不适用 (Not Applicable)
PED：便携式电子设备 (Portable Electronic Device)
……：……(……)
B.4 试验目的
本试验通过测试获得 XXX，检验 XXXX。
B.5 试验件
B.5.1 试验机构型要求
试验飞机构型应满足以下要求：
a) XXXX;
b)……。
B.5.2 实际试验机构型
XXX 飞机是本次试验的试验机，其构型状态与构型要求相比，XXXXXXXX。
B.6 测试设备
XXXX 飞机 PED 干扰路径损耗测试使用的测试仪器和辅助工具见表 B.1。
表 B.1 PED 干扰路径损耗测试设备和辅助工具
B.7 试验概述
XXX 飞机 PED 干扰路径损耗测试试验于 XX 年 XX 月 XX 日～XX 年 XX 月 XX 日在 XXX 进行。
试验操作由XXXX 单位负责执行。
B.8 试验内容
XXX 飞机 PED 干扰路径损耗测试研发试验完成的内容包括：
a) 系统的基准损耗测量;
b)……。
B.9 试验程序
XXXXX 飞机 PED 干扰路径损耗测试研发试验采用 XXXX 方法， 其试验程序及步骤详见XXXXXXX。
B.10 试验结果
通过排除 XXXXX 影响，得到各天线 IPL 试验结果如图 X 至图 XX 所示。
图 XXX XXX 天线的IPL 值
所有位置测得的 XXX 天线的IPL 值 XXX，其中 XXXXXXX。XXX 为 XX 极化时，接收天线在XXX 区间的 IPL 值不满足要求，其最小 XXX，低于推荐值 XX dB。
B.11 试验结论
根据测量结果，XXX 飞机的 XXX 天线、XXX 天线、XX 天线对 PED 前门耦合效应的防护与标准相比具有 XX dB 以上的防护余度。但是 XXX 天线的前门耦合效应防护能力不满足要求。
参考文献
[1] FAR25-R4 Department of transportation， Federal aviation administration regulation
[2] DOT/FAA/AR-00/12 Aircraft Materials Fire Test Handbook
