GR-1089-CORE哪里能測，廣州廣電計量檢測股份有限公司李工 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 認證中關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 對雷擊浪涌測試的要求，并根據(jù) GR-1089-CORE 對雷擊浪涌發(fā)生器輸出

特性的要求探討了雷擊浪涌發(fā)生器的設計

1 NEBS  簡介

NEBS (Network Equipment-Building System)網(wǎng)絡設備構建系統(tǒng)是貝爾實驗室在 20 世紀

70 年代提出的，并于 1995 年形成 NEBS 標準，旨在幫助電話設備制造商以較低的成本設計

出符合要求的電信通訊設備，同時又能保證設備的可靠性和安全性。時至今日，它已經發(fā)展

到一組規(guī)定電信環(huán)境中電信級設備可操作性的規(guī)范和測試標準。 NEBS 認證不僅為全美主要

電信業(yè)者所奉行，連歐洲也逐漸導入該文件。

2 GR-1089-CORE  對雷擊浪涌 測試 的要求

GR-1089-CORE 是 NEBS 認證中關于網(wǎng)絡設備電磁兼容性和電氣安全的標準，它是評

定通信設備在遭受到高能量脈沖干擾時的抗干擾能力的通用標準。

通訊設備的電纜或線對可能會遭受到來自于雷電和工業(yè)電力干擾的浪涌沖擊，盡管在

通訊網(wǎng)絡中有限制雷電和電力浪涌沖擊的保護設備， 但是這些沖擊或者干擾還是會對通訊設

備造成一定的影響.

GR-1089-CORE摸底測試 請聯(lián)系廣州廣電計量檢測股份有限公司李工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備中 Tip 以及 Ring 對地電壓

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有保護器動作的情況下， 對于平衡終端設備和通訊環(huán)繞線來說， 只

能導致 Tip 或 Ring 對地產生一個相同的電壓，因此不會產生差模浪涌；另外，保護器若能

同時動作也不會產生差模浪涌， 但是通訊環(huán)線的共模激勵可能會由于通訊線路上器件參數(shù)的

分散性而導致部分轉換成差模浪涌。最后，當一對導體上的保護器件，由于不對稱的動作，

也將導致共模浪涌轉換成差模浪涌。

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設備與發(fā)生器的連接方式。

表 1 雷擊浪涌發(fā)生器與被測設備連接方式

測試種類  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. 無應用  3. Tip1 接發(fā)生器，Ring、tip、Ring1 接地

4. 無應用  4. Ring1 接發(fā)生器，Tip、Ring、tip1 接地

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

A

6. 無應用  6. tip1 和 Ring1 接發(fā)生器，Tip 和 Ring 接地

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

兩端口的被測設備與發(fā)生器的連接示意圖如圖 1 所示， 被測設備做共模實驗和差模實驗

時可以通過圖 1 中 S1~S4 的閉合和斷開來實現(xiàn)，具體的開關狀態(tài)見表 2。四端口的被測設備

與發(fā)生器的連接較圖 1 增加 Tip1 和 Ring1 兩個被測端口，共模測試和差模測試的接法類似

于兩端口的測試連接。

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)絡設備與雷擊浪涌發(fā)生器的連接示意圖

表 2 兩端口被測設備差模和共模測試時的開關狀態(tài)

S1  S2  S3  S4

Tip 接發(fā)生器，Ring 接信號地

（表 1 中的 A1）

閉合  斷開  斷開  閉合

Ring 接發(fā)生器，Tip 接信號地

（表 1 中的 A2）

斷開  閉合  閉合  斷開

Tip 和 Ring 同時接發(fā)生器

（表 1 中的 A5）

閉合  斷開  閉合  斷開

2.3 GR-1089-CORE 對雷擊浪涌測試的要求

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

浪涌測試要求。 第一級測試要求結束后被測設備不應被損壞而且應能正常工作。 第二級測試

要求結束后設備不損壞、不起火、不破碎或沒有安全性危險。

2.3.1 通訊端口雷擊浪涌測試要求

通訊端口雷擊浪涌測試時需要移開主保護器，具體測試等級見表 3 和表 4。若被測設備

是用于不與戶外設備相連或者不可能置于室外使用的室內通訊端口時應參照表 5 的測試要

求；若被測設備通過表 3 和表 4 的測試要求，則不需要進行表 5 的測試；如果室內通訊電纜

是兩端都接地的屏蔽線時也不要求做表 5 的測試。

3

表 3 通訊端口第一級雷擊浪涌測試

浪涌  最小峰值電壓（V）

每根導體上最小峰值

電流（A）

最大上升時間/最

小延遲時間（μs）

每極性重

復次數(shù)

測試連

接方式

1  ±600  100  10/1000  25  參見表 1 的 A

2  ±1000  100  10/360  25  參見表 1 的 A

3

①

±1000  100  10/1000  25  參見表 1 的 A

4  ±2500  500  2/10  10  參見表 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此測試要求所有的被測線同時接有關的地，并且最高可接 24 個導體進行測試

表 4 通訊端口第二級雷擊浪涌測試

浪涌  最小峰值電壓（V）

每根導體上最小峰值

電流（A）

最大上升時間/最

小延遲時間（μs）

每極性重

復次數(shù)

測試連

接方式

1  ±5000  500  2/10  1  參見表 1 的 B

表 5 室內通訊端口雷擊浪涌測試

浪涌  最小峰值電壓（V）

每根導體上最小峰值

電流（A）

最大上升時間/最

小延遲時間（μs）

每 極 性

重 復 次

數(shù)

測試連

接方式

1  ±800  100  2/10  1

參見表 1 的

A1,A2,A3,A4

①

2  ±1500  100  2/10  1  參見表 1 的 B

注：①對于兩線系統(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試要求

交流端口雷擊浪涌測試（見表 6 和表 7）的測試方法和 IEC61000-4-5 是相同的，只不

過 GR-1089-CORE 測試的嚴酷度更高。測試分兩個等級，第一級雷擊浪涌測試電壓為 2KV，

第二級雷擊浪涌測試電壓為 6KV。

表 6 交流端口第一級雷擊浪涌測試

浪涌  電壓峰值 （V）  電流峰值 （A）

電壓波上升時間/延

遲時間（μs）

每極性重復次數(shù)

電流波上升時間/延遲

時間（μs）

1  ±2000  1000  1.2/50  4  8/20

表 7 交流端口第二級雷擊浪涌測試

浪涌  峰值電壓 （V）  電流峰值 （A）

電壓波上升時間/延

遲時間（μs）

每極性重復次數(shù)

電流波上升時間/延遲

時間（μs）

1  ±6000  3000  1.2/50  1  8/20

2.3.3 同軸端口雷擊浪涌測試要求

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

軸端口雷擊浪涌測試（見表 8 和表 9） ，設備有可能采用內部保護裝置或者外部保護裝置。

對于只使用內部保護裝置的設備， 給定的實驗電壓應該選取比內部保護裝置的最高限值電壓

稍低的等級做測試。如果使用了外部保護裝置的設備，則浪涌 1 不適用于外部保護裝置，應

該選取比外部保護裝置的最高限值電壓稍低的等級做測試。

表 8 同軸端口第一級雷擊浪涌測試

浪涌  最小峰值電壓（V）

每根導體上最小峰值

電流（A）

最大上升時間/最小延

遲時間（μs）

每極性重復次數(shù)

1  ±1000  100  10/1000  25

2  ±2000  1000  10/250  5

表 9 同軸端口第二級雷擊浪涌測試

浪涌  最小峰值電壓（V）

每根導體上最小峰值

電流（A）

最大上升時間/最小延

遲時間（μs）

每極性重復次數(shù)

1  ±4000  2000  10/250  1

4

3 GR-1089-CORE  對雷擊浪涌發(fā)生器 輸出特性 的要求

在第 2.3.2 小節(jié)里描述的測試中交流端口雷擊浪涌測試的波形和 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

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

上升時間=1.25(b-a)=T1-T0

延遲時間=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 中要求開路輸出電壓波的上升沿和脈寬要和短路時輸出電流波的上升

沿和脈寬一致，具體公差范圍見表 10。

表 10 波形參數(shù)容許公差范圍

浪涌  上升/延遲時間公差(μs)  幅值公差(%)

上升時間  0 ~-1.0

開路電壓

延遲時間  0 ~+7.5

0~20

上升時間  0 ~-1.0

2/10

短路電流

延遲時間  0 ~+7.5

0~20

上升時間  0 ~-6.0

開路電壓

延遲時間  0 ~+150

0~16

上升時間  0 ~-3.0

10/250

短路電流

延遲時間  0s~+50

0~16

上升時間  0~-2.5

開路電壓

延遲時間  0~+108

0~15

上升時間  0~-2.5

10/360

短路電流

延遲時間  0~+108

0~15

上升時間  0~-4.0

開路電壓

延遲時間  0~+500

0~15

上升時間  0~-4.0

10/1000

短路電流

延遲時間  0~+500

0~15

3.3 同一種波形中有不同的內阻

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

當于分別有 5Ω、8Ω、10Ω和 15Ω的內阻，這四種不同的內阻對應于發(fā)生器內部四組不同

的限流電阻，在 10/250、10/360 和 10/1000 的波形中也有類似這種不同的內阻對應于不同的

限流電阻的情況。

3.4 雷擊浪涌發(fā)生器的校驗程序

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，圖 3 是三端口的發(fā)生器（兩個輸出端口和一個回流端口）端口配置示意圖，表

11 描述了在校驗三端口發(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)生器校驗時數(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

開路  開路  —  —

開路  短路  —  — 

短路  開路  —  —

短路  短路  —  — 

◆在 Output1 和 Output2 都開路的情況下，分別測量 V 1 和 V 2

◆在 Output1 開路，Output2 短路的情況下，分別測量 Output1 輸出的電壓 V 1 和流過

Output2 的電流 I 2

◆在 Output1 短路，Output2 開路的情況下，分別測量 Output2 輸出的電壓 V 2 和流過

Output1 的電流 I 1

◆在 Output1 和 Output2 都短路的情況下，分別測量 I 1 和 I 2

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

一個回流端口）的檢驗程序同三端口的檢驗程序類似。

4 雷擊浪涌發(fā)生器的設計

根據(jù)標準對雷擊浪涌發(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

關于雷擊浪涌發(fā)生器的設計可以這樣考慮：

設貯能電容上的充電電壓為 U，在高壓開關閉合的瞬間電容器 C 將經過波形形成電阻

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，時間常數(shù)τ=CR 1 ，即放電回路的時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所占用的時間 （由于波形的前沿時間甚

短，由波形前沿漸近線在時間軸上所占用的時間與脈寬相比可以舍去不計）則有

0.5U=Ue

－ (T

2

/ τ )

或

0.5=e

－ (T

2

/ τ )

上式兩側取自然對數(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)生器設計的基本依據(jù)。

以 2/10 波形發(fā)生器的設計為例， 發(fā)生器的脈寬為 10 μ s，當波形形成電阻 R 1 取為 5Ω時

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的寄生電感。適當調節(jié)此電感可以使輸出波形的上

升沿達到標準所要求的 2 μ s 左右。R 1 、 R 2 和 R 3 并聯(lián)后得出的值即為發(fā)生器的內阻，通過

選用恰當?shù)碾娮柽M行搭配可以使發(fā)生器輸出所需的內阻。

其他回路中參數(shù)的確定類似于此回路的設計。

6  結語

在國內關于 EMC 的測試要求大多數(shù)產品還是參照 IEC、ETSI 和 ITU 的相關標準,而

GR-1089-CORE 與這些標準差異較大,特別是本文中所講述的雷擊浪涌測試, GR-1089-CORE

不但要求產品通過我們熟悉的 1.2/50、8/20 的雷擊波形測試還要通過 2/10、10/250、10/360

和 10/1000 雷擊波形的測試。為了使產品盡快通過 NEBS 認證，縮短上市周期，在送交認證

前最好在廠內進行完整的摸底實驗，摸底實驗請聯(lián)系李工 186-2011-2092 測試人員應把實驗中出現(xiàn)的問題及時反饋給開發(fā)人員以便整改。