IEC 62153-4-162021 金属电缆和其他无源元件试验方法.第4-16部分电磁兼容性（EMC）.使用三轴装置将频率范围扩展到传输阻抗的较高频率和屏蔽衰减测量的较低频率标准立项发展报告

金属电缆和其他无源元件试验方法第4-16部分：电磁兼容性（EMC）——使用三轴装置将频率范围扩展到传输阻抗的较高频率和屏蔽衰减测量的较低频率标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:MetallicCablesandOtherPassiveComponentsTestMethods–Part4-16:ElectromagneticCompatibility(EMC)–ExtensionoftheFrequencyRangetoHigherFrequenciesforTransferImpedanceandtoLowerFrequenciesforScreeningAttenuationMeasurementsUsingtheTriaxialSet-up摘要随着第五代移动通信（5G）、物联网（IoT）、工业互联网等新兴技术的规模化部署，信息传输系统对电缆组件在高频段电磁兼容性能的要求日益严苛。屏蔽效能作为金属电缆及无源元件电磁兼容性的核心指标，直接关系到系统的信号完整性、电磁信息安全以及设备间的电磁干扰控制。IEC62153-4-16:2021《金属电缆和其他无源元件试验方法第4-16部分：电磁兼容性（EMC）——使用三轴装置将频率范围扩展到传输阻抗的较高频率和屏蔽衰减测量的较低频率》由国际电工委员会（IEC）第46技术委员会（TC46：通信网络和系统用电缆、线缆和波导）归口管理，于2021年8月24日正式发布。该标准在IEC62153系列标准框架下，针对三轴测量装置在传输阻抗和屏蔽衰减测试中的频率应用范围进行了系统性扩展，有效弥补了传统测试方法在高频段和低频段的测量盲区，为射频电缆、数据传输电缆及通信网络组件的电磁兼容性评估提供了更为精准和完备的技术依据。本报告系统梳理了该标准的立项背景、技术内容、创新要点及应用价值，并对参与标准制修订的主要技术单位进行了介绍，最后展望了该标准在下一代通信基础设施建设中的推广应用前景。关键词：电磁兼容性；三轴装置；传输阻抗；屏蔽衰减；金属电缆；IEC62153-4-16Keywords:ElectromagneticCompatibility;TriaxialSet-up;TransferImpedance;ScreeningAttenuation;MetallicCables;IEC62153-4-161引言1.1标准立项背景在信息化社会快速演进的今天，通信网络的传输速率和频率带宽持续攀升。从4G长期演进（LTE）到5G新空口（NR），再到正在积极预研的第六代移动通信（6G）技术，通信系统的载波频率已从吉赫兹（GHz）以下频段逐步扩展至毫米波乃至太赫兹频段。与此同时，工业自动化、智能电网、轨道交通、航空航天等领域的专用通信网络对数据传输的可靠性和安全性也提出了更高要求。在这一技术发展背景下，电缆作为信息传输的物理载体，其电磁屏蔽性能的优劣直接影响整个系统的电磁兼容性能表现。如果电缆的屏蔽性能不足，一方面会导致外部电磁干扰耦合进入传输线路，造成信号质量恶化和数据传输误码率升高；另一方面，电缆本身传输的高频信号也可能通过屏蔽层的缝隙或不连续处向外辐射，形成对邻近设备的电磁干扰源。更为重要的是，在涉及国家安全和商业秘密的应用场景中，电缆的屏蔽效能不足还可能导致信息通过电磁泄漏途径被非法窃取，构成严重的信息安全隐患。因此，建立准确、可重复、可比较的电缆屏蔽性能测试方法，成为保障通信系统电磁兼容性能和电磁信息安全的关键基础。在此技术需求驱动下，IEC第46技术委员会启动了IEC62153-4-16标准的制定工作。1.2标准体系定位IEC62153标准系列是国际电工委员会发布的关于金属电缆和其他无源元件试验方法的重要标准族。该系列标准涵盖了电缆的机械性能试验、电性能试验、电磁兼容性能试验等多个方面，为全球电缆行业提供了统一的技术依据和测试规范。其中，第4部分专门针对电磁兼容性测试方法进行了系统规定。IEC62153-4-16:2021在该标准体系中承担着完善三轴法测试能力的关键角色。三轴法（TriaxialSet-up）是当前国际公认的电缆屏蔽效能测试基准方法之一，其基本原理是利用同轴结构的测试装置在被测电缆屏蔽层内外分别建立确定的电磁场分布，通过测量耦合路径上的电压或电流关系来确定屏蔽层的传输阻抗和屏蔽衰减参数。然而，传统三轴法在实际应用中受到测试装置固有谐振和尺寸限制，其有效测试频率范围往往不能满足现代高频通信电缆的测试需求。该标准通过在传统三轴装置的基础上引入频率扩展技术，成功实现了将传输阻抗测试的上限频率向更高频段推进，同时将屏蔽衰减测试的下限频率向更低频段延伸，从而大幅拓展了三轴法的测试覆盖范围。这一技术突破使三轴法能够适配更多种类的电缆结构和更宽的应用频段，在IEC62153标准体系中具有承上启下的关键地位。2标准主要内容2.1标准适用范围与对象IEC62153-4-16:2021标准明确规定了使用三轴装置对金属电缆和其他无源元件进行传输阻抗和屏蔽衰减测量的试验方法，重点解决了频率范围扩展这一核心技术问题。在传输阻抗测量方面，该标准将可测频率范围向更高频段扩展，使其适用于当前高速数据传输电缆在吉赫兹以上频段的屏蔽性能评估；在屏蔽衰减测量方面，该标准将可测频率范围向更低频段延伸，填补了传统方法在低频段的测量空白。该标准适用于各类金属电缆，包括同轴电缆、对称电缆（如双绞线）、多芯电缆以及带有金属屏蔽层的特种电缆等，同时也适用于连接器、转接器等无源元件的屏蔽效能评估。需要特别指出的是，该标准所涉及的测试对象不仅涵盖传统的有线通信电缆，还适用于工业总线电缆、汽车用电缆、射频馈线等多种应用场景中的屏蔽电缆。2.2传输阻抗与屏蔽衰减的测试原理传输阻抗是表征电缆屏蔽层屏蔽性能的核心参数之一，其物理定义为：当外界电磁场作用于电缆时，在屏蔽层内导体上感应出的纵向电压与屏蔽层外导体上流过的电流之比。传输阻抗值越小，表明屏蔽层对电磁干扰的抑制能力越强。在低频段，传输阻抗主要取决于屏蔽层的直流电阻和互感参数；而在高频段，传输阻抗则受到趋肤效应、屏蔽层编织结构、孔隙泄漏等多种因素的影响，其频率响应特性较为复杂。屏蔽衰减则是从功率传输的角度表征屏蔽层性能的参数，定义为无屏蔽层时接收到的信号功率与有屏蔽层时接收到的信号功率之比的对数值，单位为分贝（dB）。屏蔽衰减涵盖了反射损耗和吸收损耗的综合效应，能够更全面地反映屏蔽层在实际工作条件下的整体屏蔽效果。三轴测量装置的核心结构包括内电路和外电路两个同轴系统。被测电缆的屏蔽层作为内电路的外导体和外电路的内导体，形成独特的三同轴结构。测试时，信号源在内电路注入测试信号，通过屏蔽层的耦合作用在外电路中产生响应信号，通过对响应信号的测量分析即可计算出传输阻抗或屏蔽衰减参数。三轴法的突出优势在于其测试环境具有明确的边界条件，测量结果具有极高的可重复性和可比性。2.3频率范围扩展的技术路径传统三轴测量装置的频率限制主要来源于以下技术瓶颈：其一，测试装置的同轴腔体结构在特定频率下会激发高次模或谐振模式，导致测试场分布偏离理想状态，从而引入显著的测量误差；其二，被测电缆与测试装置之间的过渡连接结构在高频下会产生阻抗不连续，影响测量精度；其三，在低频段，信号耦合强度弱，信噪比不足，导致屏蔽衰减测量难以获得稳定可靠的结果。为克服上述限制，IEC62153-4-16:2021标准提出了系统性的技术解决方案。在装置设计层面，该标准优化了三轴腔体的几何尺寸和过渡结构，通过对腔体谐振特性的精确计算和优化设计，有效抑制了高次模的产生，将可用频率范围向上拓展。在测量方法层面，该标准引入了校准和误差修正技术，通过对测量系统进行全频段的矢量网络分析仪校准，有效消除了系统固有误差对测量结果的影响。对于低频段屏蔽衰减测量，该标准提出了增强信号耦合和信号检测能力的技术措施，包括优化注入探头设计、采用高灵敏度接收方案等，使低频测试的灵敏度和稳定性得到显著提升。3标准的技术特点与创新3.1技术先进性与创新性IEC62153-4-16:2021的技术创新集中体现在频率扩展方法的三维联动优化策略上。该标准不是简单地增大测试装置的物理尺寸或提高测试仪器的灵敏度，而是从电磁场理论出发，对三轴装置的传输特性进行了系统建模，在此基础上确定了最佳的装置尺寸、接口方式和测试流程。该标准在传输阻抗高频扩展方面实现了显著突破。传统的三轴法通常在30MHz以下频段具有较好的测量精度，而依据该标准，传输阻抗测量频率可有效扩展至GHz量级，极大拓展了三轴法的应用范围。在屏蔽衰减低频扩展方面，该标准将屏蔽衰减测量的下限频率从传统的数十千赫兹降低至数千赫兹甚至更低，为电力通信电缆、音频电缆等低频应用场景中的屏蔽性能评估提供了有效手段。此外，该标准在测量不确定度评定方面也建立了系统的框架。标准给出了测量不确定度的主要来源分析和评定方法，使不同实验室之间的测试结果具有可比性，这对于电缆产品的质量控制和质量认证具有重要意义。3.2与其他标准的关系与协调IEC62153-4-16:2021与IEC62153系列中的其他部分以及IEC61196系列（同轴通信电缆标准）等密切关联。在传输阻抗测量方面，该标准与IEC62153-4-3（使用注射探头法测量传输阻抗）等方法互为补充，三轴法在高频段的扩展能力弥补了注射探头法在高频测试中的局限性。在屏蔽衰减测量方面，该标准与IEC62153-4-4等关于屏蔽衰减测试方法的标准形成了协同配合。在标准应用层面，IEC62153-4-16:2021为IEC61196-1（同轴通信电缆总规范）中规定的屏蔽性能要求提供了测试方法支撑。同时，该标准也与国际电信联盟（ITU）、欧洲电工标准化委员会（CENELEC）等国际和区域标准化组织发布的相关标准保持了技术协调性。4标准制修订参与单位介绍4.1IECTC46及其工作框架IEC62153-4-16:2021由IEC第46技术委员会（TC46）归口制定。TC46的全称为“通信网络和系统用电缆、线缆和波导”（Cables,wires,waveguides,RFconnectors,RFandmicrowavepassivecomponentsandaccessoriesforcommunicationandsignalling），是IEC中负责通信线缆和无源元件标准制定的核心技术委员会。TC46下设多个分技术委员会（SC）和工作组（WG），其中与IEC62153-4-16直接相关的包括SC46A（同轴电缆）和SC46C（对称电缆和通信网络用电缆）等。在IEC62153-4-16:2021的制定过程中，TC46组建了专项工作组，汇集了来自全球通信电缆制造商、测试设备供应商、科研机构和认证机构的专家学者。工作组成员基于各自在电缆屏蔽测试领域的长期研究和实践经验，对标准的技术方案进行了多轮深入讨论和验证比对，最终形成了该国际标准。4.2主要参与单位——中国信息通信研究院中国信息通信研究院（CAICT，以下简称“中国信通院”）是IEC62153-4-16:2021制定工作的核心技术支撑单位之一。作为工业和信息化部直属的科研事业单位，中国信通院在通信领域的标准研究和检测认证方面具有深厚的技术积累和丰富的实践经验。在技术研究方面，中国信通院长期从事通信电缆和连接器的电磁兼容性能测试技术研究。该院建立了完善的电缆屏蔽性能测试实验室，配备了三轴测试装置、屏蔽衰减测试系统等精密仪器设备。在此基础上，该院围绕三轴法的频率扩展问题开展了系统的理论分析和实验研究，其研究成果为该标准的制定提供了重要的技术数据支撑。该院科研团队在传输阻抗高频测量、屏蔽衰减低频测量等方面提出了多项创新性的技术方案和完善建议，为提升标准的科学性和可操作性发挥了关键作用。在标准国际化方面，中国信通院作为IECTC46的国内技术对口单位，积极组织国内相关企业和科研机构参与国际标准制定工作。在IEC62153-4-16:2021的制定过程中，该院牵头组织了多轮国内专家研讨和意见征集活动，将中国在电缆屏蔽测试领域的技术经验和实践需求充分反映到国际标准中，实现了中国技术方案与国际标准的有效对接。在标准应用推广方面，中国信通院作为国家授权的通信设备进网检测机构和CCC认证指定检测实验室，在标准发布后积极推进其在国内的宣贯和落地实施，为国内电缆制造企业提供了标准解读和测试技术培训服务，有力地推动了我国通信电缆行业电磁兼容测试技术水平的整体提升。5标准实施意义与应用展望5.1对行业发展的促进作用IEC62153-4-16:2021的发布实施对电缆制造行业具有重要的推动意义。首先，该标准为电缆制造商提供了更为宽频段的屏蔽性能测试手段，使企业能够在产品研发阶段就对其屏蔽设计方案的优劣进行准确评估，从而加快高性能屏蔽电缆的研发迭代周期。其次，该标准统一了频率扩展测试的技术路径和方法细节，有助于消除不同企业之间因测试方法差异而产生的性能指标不可比问题，促进公平有序的市场竞争环境形成。在通信基础设施建设方面，5G基站的大规模部署对射频馈线电缆、室内分布系统用电缆的屏蔽性能提出了更高要求。IEC62153-4-16:2021为运营商和工程验收单位提供了可靠的高频屏蔽性能评价工具。同时，在工业互联网和智能制造场景中，现场总线电缆和工业以太网电缆需要在复杂的电磁环境中稳定工作，该标准所确立的宽频段屏蔽测试方法为工业电缆的选型和验收提供了技术依据。5.2技术发展趋势与标准化展望随着通信技术向更高频率、更宽频带方向的持续演进，电缆屏蔽性能测试技术也将面临新的挑战。从技术发展趋势看，未来电缆屏蔽测试将向以下方向发展：一是测试频率将进一步向毫米波和太赫兹频段延伸，这对三轴装置的设计和制造提出了更高的精度要求；二是测试方法的智能化水平将不断提升，自动化测试和数据智能分析将成为标准测试系统的基本配置；三是屏蔽性能测试将更加注重与实际应用场景的关联性，从单一参数测量向系统级电磁兼容性能评估方向发展。在此背景下，IEC62153-4-16:2021所确立的技术框架和测试理念将持续发挥基础性作用。该标准不仅为当前电缆产品的屏蔽性能评估提供了有效工