GR-1089-CORE哪里能測(cè)，廣州廣電計(jì)量檢測(cè)股份有限公司李工 18620112092 qq:3143003477 郵箱 lizi@grgtest.com

注：此文發(fā)表于《安全與電磁兼容》雜志 2008 年第三期

http://www.semc.cesi.cn/gqml.asp?PageNo=1&subyear=2008&suborder=3

     NEBS 認(rèn)證中關(guān)于電磁兼容性和電氣安全要求主要體現(xiàn)在 GR-1089-CORE 上。 本文著重介紹

了 GR-1089-CORE 對(duì)雷擊浪涌測(cè)試的要求，并根據(jù) GR-1089-CORE 對(duì)雷擊浪涌發(fā)生器輸出

特性的要求探討了雷擊浪涌發(fā)生器的設(shè)計(jì)

1 NEBS  簡(jiǎn)介

NEBS (Network Equipment-Building System)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)建系統(tǒng)是貝爾實(shí)驗(yàn)室在 20 世紀(jì)

70 年代提出的，并于 1995 年形成 NEBS 標(biāo)準(zhǔn)，旨在幫助電話(huà)設(shè)備制造商以較低的成本設(shè)計(jì)

出符合要求的電信通訊設(shè)備，同時(shí)又能保證設(shè)備的可靠性和安全性。時(shí)至今日，它已經(jīng)發(fā)展

到一組規(guī)定電信環(huán)境中電信級(jí)設(shè)備可操作性的規(guī)范和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。 NEBS 認(rèn)證不僅為全美主要

電信業(yè)者所奉行，連歐洲也逐漸導(dǎo)入該文件。

2 GR-1089-CORE  對(duì)雷擊浪涌 測(cè)試 的要求

GR-1089-CORE 是 NEBS 認(rèn)證中關(guān)于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備電磁兼容性和電氣安全的標(biāo)準(zhǔn)，它是評(píng)

定通信設(shè)備在遭受到高能量脈沖干擾時(shí)的抗干擾能力的通用標(biāo)準(zhǔn)。

通訊設(shè)備的電纜或線(xiàn)對(duì)可能會(huì)遭受到來(lái)自于雷電和工業(yè)電力干擾的浪涌沖擊，盡管在

通訊網(wǎng)絡(luò)中有限制雷電和電力浪涌沖擊的保護(hù)設(shè)備， 但是這些沖擊或者干擾還是會(huì)對(duì)通訊設(shè)

備造成一定的影響.

GR-1089-CORE摸底測(cè)試 請(qǐng)聯(lián)系廣州廣電計(jì)量檢測(cè)股份有限公司李工18620112092

2.1 共模浪涌與差模浪涌

GR-1089-CORE：Electromagnetic Compatibility and Electrical Safety-Generic Criteria for

Network Telecommunications Equipment 定義共模浪涌為通訊設(shè)備中 Tip 以及 Ring 對(duì)地電壓

差之和的一半，定義差模浪涌為 Tip 和 Ring 之間的電壓差。

雷擊浪涌的電流在沒(méi)有保護(hù)器動(dòng)作的情況下， 對(duì)于平衡終端設(shè)備和通訊環(huán)繞線(xiàn)來(lái)說(shuō)， 只

能導(dǎo)致 Tip 或 Ring 對(duì)地產(chǎn)生一個(gè)相同的電壓，因此不會(huì)產(chǎn)生差模浪涌；另外，保護(hù)器若能

同時(shí)動(dòng)作也不會(huì)產(chǎn)生差模浪涌， 但是通訊環(huán)線(xiàn)的共模激勵(lì)可能會(huì)由于通訊線(xiàn)路上器件參數(shù)的

分散性而導(dǎo)致部分轉(zhuǎn)換成差模浪涌。最后，當(dāng)一對(duì)導(dǎo)體上的保護(hù)器件，由于不對(duì)稱(chēng)的動(dòng)作，

也將導(dǎo)致共模浪涌轉(zhuǎn)換成差模浪涌。

2.2 雷擊浪涌發(fā)生器與通訊端口的連接方式

2

表 1 描述了兩端口或四端口的被測(cè)設(shè)備與發(fā)生器的連接方式。

表 1 雷擊浪涌發(fā)生器與被測(cè)設(shè)備連接方式

測(cè)試種類(lèi)  兩端口  四端口

1.Tip 接發(fā)生器，Ring 接地  1.Tip 接發(fā)生器，Ring、tip1、Ring1 接地

2. Ring 接發(fā)生器，Tip 接地  2. Ring 接發(fā)生器，Tip、tip1、Ring1 接地

3. 無(wú)應(yīng)用  3. Tip1 接發(fā)生器，Ring、tip、Ring1 接地

4. 無(wú)應(yīng)用  4. Ring1 接發(fā)生器，Tip、Ring、tip1 接地

5. Tip 和 Ring 同時(shí)接發(fā)生器  5.Tip 和 Ring 接發(fā)生器，tip1 和 Ring1 接地

A

6. 無(wú)應(yīng)用  6. tip1 和 Ring1 接發(fā)生器，Tip 和 Ring 接地

B  Tip 和 Ring 同時(shí)接發(fā)生器  Tip、Ring、tip1 和 Ring1 同時(shí)接發(fā)生器

兩端口的被測(cè)設(shè)備與發(fā)生器的連接示意圖如圖 1 所示， 被測(cè)設(shè)備做共模實(shí)驗(yàn)和差模實(shí)驗(yàn)

時(shí)可以通過(guò)圖 1 中 S1~S4 的閉合和斷開(kāi)來(lái)實(shí)現(xiàn)，具體的開(kāi)關(guān)狀態(tài)見(jiàn)表 2。四端口的被測(cè)設(shè)備

與發(fā)生器的連接較圖 1 增加 Tip1 和 Ring1 兩個(gè)被測(cè)端口，共模測(cè)試和差模測(cè)試的接法類(lèi)似

于兩端口的測(cè)試連接。

Tip

Ring

S 1

S 2

S 3

S 4

G

被

試

品

限流電阻

高壓源

波形發(fā)生器

圖 1 兩端口的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與雷擊浪涌發(fā)生器的連接示意圖

表 2 兩端口被測(cè)設(shè)備差模和共模測(cè)試時(shí)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)

S1  S2  S3  S4

Tip 接發(fā)生器，Ring 接信號(hào)地

（表 1 中的 A1）

閉合  斷開(kāi)  斷開(kāi)  閉合

Ring 接發(fā)生器，Tip 接信號(hào)地

（表 1 中的 A2）

斷開(kāi)  閉合  閉合  斷開(kāi)

Tip 和 Ring 同時(shí)接發(fā)生器

（表 1 中的 A5）

閉合  斷開(kāi)  閉合  斷開(kāi)

2.3 GR-1089-CORE 對(duì)雷擊浪涌測(cè)試的要求

GR-1089-CORE 中對(duì)室外通訊端口、AC 電源端口，以及同軸端口都有第一級(jí)、第二級(jí)

浪涌測(cè)試要求。 第一級(jí)測(cè)試要求結(jié)束后被測(cè)設(shè)備不應(yīng)被損壞而且應(yīng)能正常工作。 第二級(jí)測(cè)試

要求結(jié)束后設(shè)備不損壞、不起火、不破碎或沒(méi)有安全性危險(xiǎn)。

2.3.1 通訊端口雷擊浪涌測(cè)試要求

通訊端口雷擊浪涌測(cè)試時(shí)需要移開(kāi)主保護(hù)器，具體測(cè)試等級(jí)見(jiàn)表 3 和表 4。若被測(cè)設(shè)備

是用于不與戶(hù)外設(shè)備相連或者不可能置于室外使用的室內(nèi)通訊端口時(shí)應(yīng)參照表 5 的測(cè)試要

求；若被測(cè)設(shè)備通過(guò)表 3 和表 4 的測(cè)試要求，則不需要進(jìn)行表 5 的測(cè)試；如果室內(nèi)通訊電纜

是兩端都接地的屏蔽線(xiàn)時(shí)也不要求做表 5 的測(cè)試。

3

表 3 通訊端口第一級(jí)雷擊浪涌測(cè)試

浪涌  最小峰值電壓（V）

每根導(dǎo)體上最小峰值

電流（A）

最大上升時(shí)間/最

小延遲時(shí)間（μs）

每極性重

復(fù)次數(shù)

測(cè)試連

接方式

1  ±600  100  10/1000  25  參見(jiàn)表 1 的 A

2  ±1000  100  10/360  25  參見(jiàn)表 1 的 A

3

①

±1000  100  10/1000  25  參見(jiàn)表 1 的 A

4  ±2500  500  2/10  10  參見(jiàn)表 1 的 B

5  ±1000  25  10/360  5  注②

注：①浪涌 3 可以代替浪涌 1 和浪涌 2

②此測(cè)試要求所有的被測(cè)線(xiàn)同時(shí)接有關(guān)的地，并且最高可接 24 個(gè)導(dǎo)體進(jìn)行測(cè)試

表 4 通訊端口第二級(jí)雷擊浪涌測(cè)試

浪涌  最小峰值電壓（V）

每根導(dǎo)體上最小峰值

電流（A）

最大上升時(shí)間/最

小延遲時(shí)間（μs）

每極性重

復(fù)次數(shù)

測(cè)試連

接方式

1  ±5000  500  2/10  1  參見(jiàn)表 1 的 B

表 5 室內(nèi)通訊端口雷擊浪涌測(cè)試

浪涌  最小峰值電壓（V）

每根導(dǎo)體上最小峰值

電流（A）

最大上升時(shí)間/最

小延遲時(shí)間（μs）

每 極 性

重 復(fù) 次

數(shù)

測(cè)試連

接方式

1  ±800  100  2/10  1

參見(jiàn)表 1 的

A1,A2,A3,A4

①

2  ±1500  100  2/10  1  參見(jiàn)表 1 的 B

注：①對(duì)于兩線(xiàn)系統(tǒng)，浪涌 1 在連接方式上只需要 A1 和 A2 兩種即可

2.3.2 交流端口雷擊浪涌測(cè)試要求

交流端口雷擊浪涌測(cè)試（見(jiàn)表 6 和表 7）的測(cè)試方法和 IEC61000-4-5 是相同的，只不

過(guò) GR-1089-CORE 測(cè)試的嚴(yán)酷度更高。測(cè)試分兩個(gè)等級(jí)，第一級(jí)雷擊浪涌測(cè)試電壓為 2KV，

第二級(jí)雷擊浪涌測(cè)試電壓為 6KV。

表 6 交流端口第一級(jí)雷擊浪涌測(cè)試

浪涌  電壓峰值 （V）  電流峰值 （A）

電壓波上升時(shí)間/延

遲時(shí)間（μs）

每極性重復(fù)次數(shù)

電流波上升時(shí)間/延遲

時(shí)間（μs）

1  ±2000  1000  1.2/50  4  8/20

表 7 交流端口第二級(jí)雷擊浪涌測(cè)試

浪涌  峰值電壓 （V）  電流峰值 （A）

電壓波上升時(shí)間/延

遲時(shí)間（μs）

每極性重復(fù)次數(shù)

電流波上升時(shí)間/延遲

時(shí)間（μs）

1  ±6000  3000  1.2/50  1  8/20

2.3.3 同軸端口雷擊浪涌測(cè)試要求

GR-1089-CORE 中規(guī)定如果采用同軸線(xiàn)纜與室外設(shè)備進(jìn)行通訊的寬帶設(shè)備必須進(jìn)行同

軸端口雷擊浪涌測(cè)試（見(jiàn)表 8 和表 9） ，設(shè)備有可能采用內(nèi)部保護(hù)裝置或者外部保護(hù)裝置。

對(duì)于只使用內(nèi)部保護(hù)裝置的設(shè)備， 給定的實(shí)驗(yàn)電壓應(yīng)該選取比內(nèi)部保護(hù)裝置的最高限值電壓

稍低的等級(jí)做測(cè)試。如果使用了外部保護(hù)裝置的設(shè)備，則浪涌 1 不適用于外部保護(hù)裝置，應(yīng)

該選取比外部保護(hù)裝置的最高限值電壓稍低的等級(jí)做測(cè)試。

表 8 同軸端口第一級(jí)雷擊浪涌測(cè)試

浪涌  最小峰值電壓（V）

每根導(dǎo)體上最小峰值

電流（A）

最大上升時(shí)間/最小延

遲時(shí)間（μs）

每極性重復(fù)次數(shù)

1  ±1000  100  10/1000  25

2  ±2000  1000  10/250  5

表 9 同軸端口第二級(jí)雷擊浪涌測(cè)試

浪涌  最小峰值電壓（V）

每根導(dǎo)體上最小峰值

電流（A）

最大上升時(shí)間/最小延

遲時(shí)間（μs）

每極性重復(fù)次數(shù)

1  ±4000  2000  10/250  1

4

3 GR-1089-CORE  對(duì)雷擊浪涌發(fā)生器 輸出特性 的要求

在第 2.3.2 小節(jié)里描述的測(cè)試中交流端口雷擊浪涌測(cè)試的波形和 IEC 規(guī)定的一樣，在此

不再做敘述，其他的浪涌波形不同于 IEC61000-4-5 中規(guī)定的波形。

3.1 波形參數(shù)的定義

GR-1089-CORE 中電壓波和電流波上升沿的定義都是從 10%幅值處到 90%幅值處的時(shí)

間乘上系數(shù) 1.25，脈寬的定義和 IEC 中規(guī)定的一樣，都是如圖 2 中的（T2-T0） 。

峰值

90%峰值

10%峰值

a b

50%峰值

上升時(shí)間=1.25(b-a)=T1-T0

延遲時(shí)間=T2-T0

圖 2 電壓/電流波形

3.2 電壓波和電流波的參數(shù)要求

GR-1089-CORE 中要求開(kāi)路輸出電壓波的上升沿和脈寬要和短路時(shí)輸出電流波的上升

沿和脈寬一致，具體公差范圍見(jiàn)表 10。

表 10 波形參數(shù)容許公差范圍

浪涌  上升/延遲時(shí)間公差(μs)  幅值公差(%)

上升時(shí)間  0 ~-1.0

開(kāi)路電壓

延遲時(shí)間  0 ~+7.5

0~20

上升時(shí)間  0 ~-1.0

2/10

短路電流

延遲時(shí)間  0 ~+7.5

0~20

上升時(shí)間  0 ~-6.0

開(kāi)路電壓

延遲時(shí)間  0 ~+150

0~16

上升時(shí)間  0 ~-3.0

10/250

短路電流

延遲時(shí)間  0s~+50

0~16

上升時(shí)間  0~-2.5

開(kāi)路電壓

延遲時(shí)間  0~+108

0~15

上升時(shí)間  0~-2.5

10/360

短路電流

延遲時(shí)間  0~+108

0~15

上升時(shí)間  0~-4.0

開(kāi)路電壓

延遲時(shí)間  0~+500

0~15

上升時(shí)間  0~-4.0

10/1000

短路電流

延遲時(shí)間  0~+500

0~15

3.3 同一種波形中有不同的內(nèi)阻

在 2/10 的波形中有 25000V/500A、800V/100A、5000V/500A 和 1500V/100A，這就相

當(dāng)于分別有 5Ω、8Ω、10Ω和 15Ω的內(nèi)阻，這四種不同的內(nèi)阻對(duì)應(yīng)于發(fā)生器內(nèi)部四組不同

的限流電阻，在 10/250、10/360 和 10/1000 的波形中也有類(lèi)似這種不同的內(nèi)阻對(duì)應(yīng)于不同的

限流電阻的情況。

3.4 雷擊浪涌發(fā)生器的校驗(yàn)程序

GR-1089-CORE 要求雷擊浪涌發(fā)生器能夠輸出一路、 兩路和四路的波形， 并且每路輸出

都需要校驗(yàn)，圖 3 是三端口的發(fā)生器（兩個(gè)輸出端口和一個(gè)回流端口）端口配置示意圖，表

11 描述了在校驗(yàn)三端口發(fā)生器中需要記錄的數(shù)據(jù)（表格中劃—的不用記錄） ，具體校驗(yàn)程序

如下：

5

Return

Output 2

Output 1

R 1

R 2

I 1

I 2

V 1

V 2

圖 3 三端口的雷擊浪涌發(fā)生器

表 11 發(fā)生器校驗(yàn)時(shí)數(shù)據(jù)記錄表（只適用于三端口的發(fā)生器）

Output1  Output2  V 1 V 2 I 1 I 2

開(kāi)路  開(kāi)路  —  —

開(kāi)路  短路  —  — 

短路  開(kāi)路  —  —

短路  短路  —  — 

◆在 Output1 和 Output2 都開(kāi)路的情況下，分別測(cè)量 V 1 和 V 2

◆在 Output1 開(kāi)路，Output2 短路的情況下，分別測(cè)量 Output1 輸出的電壓 V 1 和流過(guò)

Output2 的電流 I 2

◆在 Output1 短路，Output2 開(kāi)路的情況下，分別測(cè)量 Output2 輸出的電壓 V 2 和流過(guò)

Output1 的電流 I 1

◆在 Output1 和 Output2 都短路的情況下，分別測(cè)量 I 1 和 I 2

兩端口發(fā)生器（僅一個(gè)輸出端口和一個(gè)回流端口）和五端口發(fā)生器（四個(gè)輸出端口和

一個(gè)回流端口）的檢驗(yàn)程序同三端口的檢驗(yàn)程序類(lèi)似。

4 雷擊浪涌發(fā)生器的設(shè)計(jì)

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)雷擊浪涌發(fā)生器輸出特性的要求，發(fā)生器需要有五種波形輸出，即：2/10、

10/250、10/360、10/1000 和 1.2/50。2/10 的原理圖（三端口）如圖 4 所示，

c

L

R 2

R 3

R 1

K

Output 1

Output 2

Return

圖 4 三端口的 2/10 雷擊浪涌發(fā)生器

關(guān)于雷擊浪涌發(fā)生器的設(shè)計(jì)可以這樣考慮：

設(shè)貯能電容上的充電電壓為 U，在高壓開(kāi)關(guān)閉合的瞬間電容器 C 將經(jīng)過(guò)波形形成電阻

R 1 放電，形成浪涌的電壓波形 u。由于圖中電感 L 的值頗小，電容 C 的放電將基本符合指

數(shù)規(guī)律，而且有 u C =u R1 =u，

u=Ue

－ (t/ τ )

式中，時(shí)間常數(shù)τ=CR 1 ，即放電回路的時(shí)間取決于貯能電容與波形形成電阻值的乘積。

6

如圖 2 所示， 脈寬為放電波形的幅度降為一半時(shí)所占用的時(shí)間 （由于波形的前沿時(shí)間甚

短，由波形前沿漸近線(xiàn)在時(shí)間軸上所占用的時(shí)間與脈寬相比可以舍去不計(jì)）則有

0.5U=Ue

－ (T

2

/ τ )

或

0.5=e

－ (T

2

/ τ )

上式兩側(cè)取自然對(duì)數(shù)，得

ln0.5=-(T 2 /τ)lne

由于 ln0.5=-0.693≈-0.7；lne=1，故浪涌波的脈寬為

T 2 =0.7CR 1

該式即為浪涌發(fā)生器設(shè)計(jì)的基本依據(jù)。

以 2/10 波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)為例， 發(fā)生器的脈寬為 10 μ s，當(dāng)波形形成電阻 R 1 取為 5Ω時(shí)

可以算得貯能電容 C 的值：

C=10 μ s/0.7*5=2.86 μF

貯能電容 C 的耐壓由輸出波形的最高電壓決定， 一般取輸出最高電壓的 1.2 倍作為其耐

壓。圖中 L 的值很小而且主要是高壓線(xiàn)的寄生電感。適當(dāng)調(diào)節(jié)此電感可以使輸出波形的上

升沿達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)所要求的 2 μ s 左右。R 1 、 R 2 和 R 3 并聯(lián)后得出的值即為發(fā)生器的內(nèi)阻，通過(guò)

選用恰當(dāng)?shù)碾娮柽M(jìn)行搭配可以使發(fā)生器輸出所需的內(nèi)阻。

其他回路中參數(shù)的確定類(lèi)似于此回路的設(shè)計(jì)。

6  結(jié)語(yǔ)

在國(guó)內(nèi)關(guān)于 EMC 的測(cè)試要求大多數(shù)產(chǎn)品還是參照 IEC、ETSI 和 ITU 的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),而

GR-1089-CORE 與這些標(biāo)準(zhǔn)差異較大,特別是本文中所講述的雷擊浪涌測(cè)試, GR-1089-CORE

不但要求產(chǎn)品通過(guò)我們熟悉的 1.2/50、8/20 的雷擊波形測(cè)試還要通過(guò) 2/10、10/250、10/360

和 10/1000 雷擊波形的測(cè)試。為了使產(chǎn)品盡快通過(guò) NEBS 認(rèn)證，縮短上市周期，在送交認(rèn)證

前最好在廠內(nèi)進(jìn)行完整的摸底實(shí)驗(yàn)，摸底實(shí)驗(yàn)請(qǐng)聯(lián)系李工 186-2011-2092 測(cè)試人員應(yīng)把實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)反饋給開(kāi)發(fā)人員以便整改。