目录
[一、CS116 测试项的技术定位](#一、CS116 测试项的技术定位)
[（三）标准为何将 50% 衰减位置定为 N 的判据](#（三）标准为何将 50% 衰减位置定为 N 的判据)
[（四）算例：不同 N 值对应的 Q 值](#（四）算例：不同 N 值对应的 Q 值)
[（一）《实施指南》P55 的明确口径](#（一）《实施指南》P55 的明确口径)
[（三）溯源：MIL-STD-461F/G 附录的同一口径](#（三）溯源：MIL-STD-461F/G 附录的同一口径)
[（二）例一：MONTENA 校准连接与设备构成](#（二）例一：MONTENA 校准连接与设备构成)
[（三）例二：MONTENA 上位机自动校准面板](#（三）例二：MONTENA 上位机自动校准面板)
[（四）例三：SOLAR 9354-1 实测波形](#（四）例三：SOLAR 9354-1 实测波形)
[（五）例四：EMC PARTNER MIL-MG3 实测波形](#（五）例四：EMC PARTNER MIL-MG3 实测波形)
[七、3CTEST CS116 测试设备](#七、3CTEST CS116 测试设备)
[（六）1 MHz 与 10 MHz 频点的开关方案优化](#（六）1 MHz 与 10 MHz 频点的开关方案优化)
---第一峰值电流 Ip 应取第一正峰还是第一负峰的标准依据辨析
| 摘要 |
|---|
| 在 GJB 151B-2013 及 GJB 151C-2024 的 CS116 阻尼正弦瞬态传导敏感度试验中，关于第一峰值电流 Ip 应取"第一正峰"还是"第一负峰"，长期存在技术分歧。本文从标准理想波形出发，结合阻尼因子 Q 与周期数 N 的定量关系，梳理 GJB 151B-2013《实施指南》与 MIL-STD-461F/G 附录的相关条文，并对照三家国外主流设备的实测波形，论证对工程用余弦型阻尼振荡发生器读取第一负峰作为 Ip 的合理性，同时给出可操作的校准流程与常见误区提示。 |
一、CS116 测试项的技术定位
CS116 是 GJB 151B-2013《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求与测量》第 5.18 条规定的试验项目，对应美军标 MIL-STD-461 系列的 CS116，考核对象为被试验设备（EUT）承受经电缆束与电源线耦合进入的阻尼正弦瞬态电流的能力。
该试验项目所模拟的实际威胁包括雷电间接效应，以及平台内高压开关动作、继电器与接触器切换等在电缆线束上激起的高频衰减振荡------其波形形态为一串幅值按指数规律衰减的正弦振荡。标准规定的测试频点与注入电流严酷度要求如表 1 所示。
| CS116 测试频点与注入电流严酷度要求 频率点 | 注入电流严酷度 |
|---|---|
| 10 kHz | ≥ 0.1 A |
| 100 kHz | ≥ 1 A |
| 1 MHz / 10 MHz / 30 MHz | ≥ 10 A |
| 100 MHz | ≥ 3 A |
试验时脉冲重复率为每秒 0.5 至 1 次，每个频点施加 5 分钟，电流经注入探头耦合至电缆束。
CS116 与同样采用电缆束注入方式的 CS114 在物理本质上存在明确区分，两者互为补充，其区别如表 2 所示。
| CS116 与 CS114 的技术对比 对比维度 | CS114 · 电缆束注入传导敏感度 | CS116 · 阻尼正弦瞬态传导敏感度 |
|---|---|---|
| 激励波形 | 连续扫频正弦波（4 kHz~400 MHz） | 阻尼衰减振荡（10 k / 100 k / 1 M / 10 M / 30 M / 100 MHz） |
| 物理对应 | 平台天线持续辐射、电台发射耦合 | 雷电间接效应、开关操作瞬态、继电器与接触器切换 |
| 能量特征 | 连续作用、稳态场 | 单次脉冲、高峰值、指数衰减 |
| 注入方式 | 电流探头连续注入 | 电流探头耦合，每秒 0.5~1 次，每频点 5 分钟 |
| 考核目标 | 抗连续射频干扰 | 抗瞬态浪涌、不误动作、不损坏 |
简言之，CS114 考核的是持续骚扰，CS116 考核的是单次重击。校准环节的严酷度把握，直接决定试验是否真正作用于 EUT 的薄弱环节。
二、标准规定的理想波形
理解校准争议的前提，是准确把握标准正文所规定的理想阻尼正弦波形及其数学描述。本节从波形定义、阻尼因子计算、N 值判据的设定逻辑三个层面展开，并给出定量算例。
（一）波形定义与关键点
GJB 151B 标准正文给出了一条理想的阻尼正弦衰减曲线。标准定义：a 点为电流第一次上升到最大值的位置，即第一周期峰值电流 Ip；c 点标注 1/f 位置，即一个周期 T 的测量点。在严格定义下应有 Toa = 1/4 Toc 的关系。
图 1 GJB 151B CS116 规定的理想阻尼正弦电流波形标准原文给出的电流归一化波形
图 2 标准原文：电流归一化波形与阻尼因子其中阻尼因子 Q 的合格范围为 Q = 15 ± 5，即 10 至 20。式中 f 为振荡频率（单位 Hz），t 为时间（单位 s），Q 为阻尼因子（无量纲），决定包络的衰减快慢------Q 值越大，包络衰减越慢，振荡持续的周期数越多。
从物理含义上看，该表达式描述的是一个从零时刻起振、幅值按指数规律衰减的正弦振荡。Q 值直接决定能量在多少个周期内衰减至一半：Q 值过小则试验严酷度不足，Q 值过大则振荡拖尾过长、超出标准意图。
（二）阻尼因子的计算方法
标准给出了阻尼因子的计算式及其参数定义，如图 3 所示。
图 3 标准原文：阻尼因子计算式及参数说明式中 Q 为阻尼因子；N 为周期数（例如 N = 2、3、4、5......）；Ip 为第 1 周期峰值电流；IN 为衰减到 50% 左右时的峰值电流；ln 为自然对数。
（三）标准为何将 50% 衰减位置定为 N 的判据
从数学关系上看，理想阻尼正弦的 Q 值是波形本身的固有参数，与选取哪一个 N 点进行计算无关------包络是严格的指数衰减，任意两个峰的比值所算出的 Q 值均相同。
但在工程实际中，模型出现了偏离：高压开关、磁芯材料、电流探头等器件存在非线性特性，包络并非严格指数衰减；N 点选取不同，计算出的 Q 值即不同，N 因此成为一个不确定量。为保证试验一致性并支持实验室间比对，标准规定了一个统一的读数位置。取 50% 位置是一种折中优选：此时 N 一般落在 3 至 5 之间，多数设备自然落在 4 或 5 上，Q 值正好合格------既不要求极高的 Q 值，也不允许过于宽松。
（四）算例：不同 N 值对应的 Q 值
假定 IN = 0.5·Ip，代入 Q = π(N−1) / ln(Ip/IN) 计算，结果如表 3 所示。
| 假定 IN = 0.5·Ip 时，不同 N 对应的 Q 值 周期数 N | 计算 Q 值 | 判据（Q = 15±5） |
|---|---|---|
| N = 2 | 4.5 | 不合格 |
| N = 3 | 9.1 | 临界，超出下限 |
| N = 4 | 13.6 | 合格 |
| N = 5 | 18.1 | 合格 |
| N = 6 | 22.7 | 超过上限 |
以 N = 4 为例，分子 π × (4−1) = 3π ≈ 9.42，分母 ln(Ip / 0.5·Ip) = ln 2 ≈ 0.693，故 Q ≈ 13.6。
以 N = 5 为例，分子 π × (5−1) = 4π ≈ 12.57，分母同为 ln 2 ≈ 0.693，故 Q ≈ 18.1。两者均落在 10 至 20 的合格窗口内。
由此可得工程结论：N 取 4 或 5 时，Q 值约落在 13.6 至 18.1 之间，完全满足 15±5 的要求；N 取 3 时，Q = 9.1，已贴近下限 10。若 N = 3 且实际 IN 比 0.5·Ip 更大（即衰减更慢），则 ln(Ip/IN) 变小，Q 值反而可能超过 10。工程实际中，50% 对应的 N 值一般落在 3 至 5 之间，多数情况下为 4 或 5。
三、校准争议的核心
在明确标准理想波形的定义之后，即可聚焦争议本身：当实测波形偏离理想形态时，第一峰值电流 Ip 的读数位置应如何确定。本节说明争议的技术根源，并交代其与标准正文表述之间的落差。
（一）争议焦点
争议的核心在于：当第一正峰出现失真后，Ip 究竟应当读取哪一个峰值。
在标准描述的理想情形下，波形从零平滑起振，第一个半周为正半波，a 点即为 Ip，随后自然衰减。此时读取第一正峰，定义自洽，不存在争议。
而在工程实际情形下，开关闭合瞬间输出一个快速阶跃，第一正峰普遍出现失真，其中包含振荡、过冲、凹陷等成分，本质上已不是理想的余弦波形。此时真正的零点位于 b 点，从 b 点起算的第一负峰才是有效的 Ip。
若强行将失真的第一正峰认定为 Ip，则由于波形天然缺失约 0.25 个周期，等效严酷度很可能会低于标准所规定的阻尼正弦波形------即使 Q 值计算合格，试验施加到 EUT 上的能量仍可能低于标准本意。这违背了使用阻尼余弦设备的前提条件。
（二）工程实际与标准描述的差距
标准要求与工程实际之间存在一定差距，这符合一般的客观规律。为帮助管理人员和技术人员正确理解和使用标准，我国于 2016 年 4 月颁布了 GJB 151B-2013《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求与测量 实施指南》。
图 4 GJB 151B-2013《实施指南》封面
该文件所要解决的问题在于：标准正文描述的是"应当怎么做"，给出的是理想波形与判据；而工程现实与标准之间总会存在差距，这本《实施指南》回答的则是"实际做不到时该怎么办"。就 CS116 这一争议而言，标准正文并未给出清晰说明，答案位于该指南 P55。
四、实施指南与美军标附录的依据
标准正文未对此争议给出明确说明，但其解释性文件与所参照的美军标附录已有清晰口径。本节逐条梳理这些条文依据。
（一）《实施指南》P55 的明确口径
《实施指南》P55 对 CS116 的 Q 值测量给出了明确条款，原文如下。
| 《实施指南》P55 原文 |
|---|
| 对于注入波形 Q 值的测量，GJB 151B-2013 图 47 规定依据第一个正半周正弦波峰和最接近幅度下降约 50% 的正向波峰进行计算。有些设备采用了阻尼余弦波形，由于其前沿的快速上升时间，波形比阻尼正弦波更为严格，因此并不禁止使用这类设备。但因前沿效应导致的潜在失真，阻尼余弦波的第一个波峰不能用于 Q 值计算，而应根据下一个负向半正弦波峰和最接近幅度下降约 50% 的负向波峰进行计算。阻尼正弦波测试正常的设备，可能在阻尼余弦波测试下出现故障。 |
该条款同时指出，与 CS114、CS115 类似，对全屏蔽线缆等低阻抗电缆测试时，容易出现信号发生器稍微施加信号、监测电流即达到限值要求的情况（尤其在 1 MHz 以下频段）。此种情况下，可在信号发生器输出和注入探头之间使用功率衰减器，以使感应电流不超过限值要求，衰减器的带宽和可承受功率应满足信号发生器输出信号的衰减需求。
（二）标准对注入极性不作要求
《实施指南》另有一段关于极性的说明，原文如下。
| 《实施指南》关于注入极性的原文 |
|---|
| 由于不管第一个峰值的极性如何，阻尼正弦信号的品质因数（阻尼因子 Q）可在波形上正向和负向均产生明显峰值，所以对注入信号的极性不作要求。 |
上述内容表明，标准对该测试项的注入极性没有要求。所谓"第一负峰"的表述，更多是为了便于定义和沟通：若电流探头反向注入，则原本的第一负峰亦可称为阻尼正弦的第一正峰。在保证阻尼因子 Q 合格的前提下，均可向被试验设备施加足够的能量。因此，注入电流的幅值与频率分量，才是该测试项必须确保的关键点。
该段说明同时指出，本方法与 CS114 等其他方法所采用的共模注入技术，均属平台实际耦合机理的局部模拟。平台中的电磁场在空间分布，而注入探头内的磁场出现于磁芯位置；注入探头能够在电路环路里产生感应电压和感应电流，两者大小由电路环路阻抗决定。电缆束各单独电路之间的耦合关系非常复杂，为减小高频段由于较短波长影响电流分布而产生的明显偏差，出于标准化目的，测试时要求注入探头靠近 EUT 连接器。
（三）溯源：MIL-STD-461F/G 附录的同一口径
GJB 151B 标准与《实施指南》大多参照美军标制定和修改，因此 MIL-STD-461F 与 G 标准的附录中亦有相关描述，且与我国《实施指南》的内容完全一致，如图 5 所示。
图 5 MIL-461标准附录原文
在 MIL 标准的 G 版本中，还进一步增加了理想余弦波形，将阻尼正弦与阻尼余弦两种波形及各自的 Ip 定义并列绘出。
图 6
MIL-STD-461G Appendix A 中阻尼正弦与阻尼余弦波形及 Ip 定义对比图中两个 Ip 的含义区分明确：Ip (sine) 为阻尼正弦波形的第一峰，即从零起振的第一个正峰；Ip (cosine) 为阻尼余弦波形的第一峰，即从阶跃起点直接跳到的那个最大反向峰。两条曲线的 N = 1、N = 2 等标记位置刻意错开，说明对余弦设备而言，周期数 N 必须从 b 点（第一个完整过零点）之后开始计数。
五、工程实际与国外主流设备实测
标准依据之外，工程实现层面的证据同样重要。本节先说明余弦发生的电路机理，再以三家国外主流设备的实测波形与校准软件读数逻辑加以印证。
（一）余弦发生的电路机理
事实上，国内外所有此类发生器均基于 LC 阻尼谐振加高压开关的原理设计，其电路由高压波形电容、高压脉冲开关、LC 阻尼谐振回路与注入电流探头构成。之所以输出必然为"余弦"而非"正弦"，原因有以下三点。
- 开关闭合瞬间，电容对 LC 回路放电，输出立刻跳到一个阶跃峰值，而非从零平滑起振------波形天然从最大值开始，即"余弦起振"。
- 该第一阶跃的持续时间远小于四分之一周期，尤其在低频点更为明显（10 kHz 时周期为 100 μs），前沿的边沿效应会带来过冲、振荡与下陷。
- 因此，第一正半周（失真峰）不能作为 Q 值计算的 Ip；真正的零点位于第一负峰之前的过零点 b 上。
需要强调的是，在电路层面，第一阶跃峰值的持续时间不能等同于图 1 中的 T0a，因为 T0a 远小于四分之一周期，低频点尤为突出。由于边沿效应，第一阶跃峰值通常会出现失真，失真包含振荡、过冲、下陷等情形，本质上属于非理想余弦波形。真正的零点其实在 b 点，并把第一负峰作为有效的 Ip，此时频率的测量也只能从 b 点开始计算到 d 点，或在后续周期取平均。任何情况下，此类设备施加的严酷度不会低于标准的正弦阻尼波形，因此作为军用测试设备是被允许的。
（二）例一：MONTENA 校准连接与设备构成
瑞士 MONTENA 公司的军标 EMC 测试仪器是其最核心的业务。其宣传资料中展示了完整的校准连接实物图，可作为上述观点的佐证，如图 7 所示。
图 7 MONTENA CS116校准连接实物图上图虽看不清频率点，但首峰存在明显失真，由此可推断 Ip 的读数必然落在第一次反向峰值上。
（三）例二：MONTENA 上位机自动校准面板
图 8 展示了一个 MONTENA 上位机软件自动校准读取参数的显示面板。
图 8 MONTENA CS116 上位机软件自动校准读取面板该软件的读数逻辑如下：右上方波形图中，蓝色箭头标注的 Ip 指向第一个负向峰值（约 −9 A），而非第一个正向畸变尖峰；下方 Measured Values 区显示最大幅值 Max. amplitude = 9.1 A（与箭头所指负峰幅值一致），频率 Frequency = 3.2 MHz，品质因数 Quality factor = 9.1。可见该自动校准程序系按"第一负峰"读数。
（四）例三：SOLAR 9354-1 实测波形
图 9 为某广电计量获取的 SOLAR 9354-1 设备于 100 MHz 频点的实测波形，现场测试记录时间为 2017 年 7 月 13 日。
图 9 SOLAR 9354-1 于 100 MHz 频点的实测波形波形中红色箭头所指即第一个失真正峰。
（五）例四：EMC PARTNER MIL-MG3 实测波形
图 10 为某赛宝委修的 EMC PARTNER MIL-MG3 主机加波形模块于 100 MHz 频点的实测波形，测试地点为 3CTEST 测试间，测试记录时间为 2025 年 6 月 6 日。
图 10
EMC PARTNER MIL-MG3 主机配 MIL3-30M100M 波形模块的 100 MHz 实测波形波形显示第一正峰为开关前沿失真。综合上述案例，三家设备的波形规律基本一致。
六、结论与操作建议
综合前文的条文依据与实测证据，本节给出核心结论、可直接落地的校准操作步骤，以及若干常见误区提示。
（一）核心结论
**其一，标准理想波形是阻尼正弦，现实中难以实现。**所有商用 CS116 发生器均采用 LC 阻尼谐振加高压开关的结构，输出天然为阻尼余弦，第一正峰因前沿效应必然失真。
**其二，标准解释文件已明确口径。**GJB 151B-2013《实施指南》P55 与 MIL-STD-461F/G Appendix A 一致规定：余弦波形的第一个峰不能用于 Q 值计算，应取下一个负向半周峰作为 Ip。
**其三，国内外主流设备均按此实现。**MONTENA 上位机自动读数取第一负峰；SOLAR 9354-1、EMC PARTNER MIL-MG3 的实测波形规律基本一致。
**其四，不能取第一正峰的原因在于严酷度。**第一正峰天然缺失约 0.25 个周期，即使 Q 值计算合格，等效严酷度也会低于标准阻尼正弦，这违背了允许使用余弦设备的前提。
（二）校准操作建议
- 按标准接好校准回路：发生器输出 → 电流注入探头 → 无感标准电阻负载 → 50 Ω 衰减器 → 示波器。
- 触发并观察完整波形，识别开关前沿失真区，即第一个小过冲或下陷段，不得将其作为 Ip。
- 找到第一个干净的过零点 b；从 b 之后第一个完整半周的峰值（通常为负峰）读数作为 Ip。
- 向后寻找幅值最接近 0.5·Ip 的那个峰值，记为 IN；同时数清它是第几个周期，记为 N。
- 代入 Q = π(N−1) / ln(Ip/IN) 计算，确认 10 ≤ Q ≤ 20；N 通常落在 4 至 5 即合格窗口。
- 频率 f 同样从 b 点开始测量，或在后续多个周期上取平均，不得使用前沿失真段计算周期。
上述操作建议的依据为 GJB 151B-2013《实施指南》P55、MIL-STD-461F/G Appendix A，以及 MONTENA 校准软件的默认读数逻辑。
（三）对余弦发生器的注入测试补充建议
对余弦型阻尼电流发生器，在向试品注入并进行测试时，由于耦合线缆束的寄生参数及负载特性具有多样性，实际监测到的电流波形前几个周期通常会出现严重畸变。此时读取最大电流，本着不降低试验严酷度的原则，应直接寻找最大峰值，而不必拘泥于峰值出现的位置。
（四）四个常见误区
**误区一：将第一个尖峰当作 Ip。**这是最直觉的读法，但该尖峰实为开关前沿失真峰，会导致 Ip 偏小、Q 值失真、严酷度不足。
**误区二：为凑 Q 值而硬挪 N 点。**N 必须是最接近 0.5·Ip 的那个周期，不能为了使 Q 值落在 15 附近而人为前后挪动 IN 的取点。
**误区三：纠结电流探头极性。**标准对注入极性不作要求。探头反接只是把"负峰"改称"正峰"，物理能量完全一致，无须纠结。
**误区四：认为余弦设备更为宽松。**事实恰恰相反：余弦前沿更快，比理想正弦更为严酷。标准允许使用该类设备，但不得降低严酷度。任何情况下，此类设备施加的严酷度都不应低于标准阻尼正弦，这是允许使用余弦设备的物理前提。
（五）小结
许多技术人员对标准正文较为熟悉，却较少关注附录或实施指南手册中关于特殊情况的解释。现实与理想之间的差异，往往需要更多的分析、解释与替代才可以弥补。读取第一正峰值符合第一直觉，但对余弦发生器而言，根据上文分析，本着不降低试验严酷度的先决条件，读取第一负峰是目前最为正确或合理的做法。理解现实和理想波形之间的差距，需要通过标准条文、实施指南、附录与主流设备实现等多个层面的相互印证。
七、3CTEST CS116测试设备
（一）多合一输出端口
高频阻尼瞬态脉冲发生器DOS-CS116 将 10 kHz 至 100 MHz 的六个测试频点合成至同一个输出端口。对需要连续完成六个频点的 CS116 试验而言，该设计免去了在多个模块盒之间反复切换测试电缆的操作，既缩短了接线环节，也有助于减少因反复插拔引起的接触状态波动。
图 11 DOS-CS116 高频阻尼瞬态脉冲发生器前面板
（二）模块化设计
设备采用插卡式模块结构。一方面，非标频率点可通过更换或追加模块实现定制，无须为每个特殊频点单独配置外部模块盒；另一方面，模块化也降低了外部测试模块盒的更换频次，使整套系统在频点扩展与日常维护上更为灵活。
在输出能力方面，该系列支持更大电流的定制配置，目前已有最大 15 A 的设备实现在案。该指标相对标准规定的最大测试电流上浮约 50%，并在此基础上继续预留约 10% 的测试余量，可用于需要考虑耦合损耗与测试裕度的试验场合。
图 12 插卡式模块结构示意（各频点对应独立模块，支持非标频点定制）
（三）高低电流两档
设备提供两种电流模式。通用模式按标准规定的最大测试电流进行设定；小电流模式面向小电流测试场景，支持设定至通用模式下约 50% 的电流，便于在较低电平下开展预试验或参数摸索。
图 13 电流模式选择界面（通用模式 / 小电流模式）
（四）序列测试
设备支持较高自由度的序列测试功能。操作者可预先独立选定各频点及其对应的电流百分比，设备即按序列自动、依次施加瞬态信号，无须在每个频点人工重新设置参数，有利于提升多点位测试的连续性与一致性。
图 14 序列测试参数设置界面（可按频点独立预选并设定电流百分比）
（五）电流动态调整
测试过程中，设备可对输出电流幅值进行动态调整，步阶设定范围为 1% 至 5%。该调整的动态响应较快，尤其在减小电流幅值时，终端负载也能随之较快响应，便于在测试中按需微调施加电平。
图 15 电流动态调整与运行控制界面（含步阶设定、启动与停止、幅值增减控制）
（六）1 MHz 与 10 MHz 频点的开关方案优化
在 CS116 的六个频点中，1 MHz 与 10 MHz 两个频点的开关器件工况相对特殊。据行业了解，这两个频点普遍采用高压机械继电器，其开关触点存在磨损，需要不定期更换，其中 1 MHz 频点的更换需求较为常见；10 MHz 频点同样以高压机械继电器为主，也存在不定期更换的可能。
针对这一环节，DOS-CS116 的处理方式是：1 MHz 频点全部改用高压半导体开关，因不存在触点机械磨损机制，其寿命不因机械动作次数而产生磨损性衰减；10 MHz 频点同时支持高压机械继电器与高压半导体开关两种模式，默认配置为机械开关，并可按需求提供半导体开关配置。