IEC 61000-4-21:2011

Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-21: Testing and measurement techniques - Reverberation chamber test methods

IEC 61000-4-21:2011 considers tests of immunity and intentional or unintentional emissions for electric and/or electronic equipment and tests of screening effectiveness in reverberation chambers. It establishes the required test procedures for performing such tests. Only radiated phenomena are considered. The objective of IEC 61000-4-21:2011 is to establish a common reference for using reverberation chambers to evaluate the performance of electric and electronic equipment when subjected to radio-frequency electromagnetic fields and for determining the levels of radio-frequency radiation emitted from electric and electronic equipment. IEC 61000-4-21:2011 does not intend to specify the tests to be applied to a particular apparatus or system. Its main aim is to give a general basic reference to all concerned product committees of the IEC. The product committees should select emission limits and test methods in consultation with CISPR. The product committees remain responsible for the appropriate choice of the immunity tests and the immunity test limits to be applied to their equipment. Other methods, such as those covered in IEC 61000-4-3, CISPR 16-2-3 and CISPR 16-2-4 may be used. This second edition cancels and replaces the first edition published in 2003. This edition constitutes a technical revision and includes the following significant technical changes with respectto the first edition:
- In Clause 8, the use and specifications of E-field probes for application to reverberation chambers has been added.
- In Annex A, additional guidance and clarifications on the use of reverberation chambers at relatively low frequencies of operation (i.e., close to the lowest usable frequency of a given chamber) are given, and its implications on the estimation of field uncertainty are outlined.
- In Annex B, symmetric location of the field probes when the chamber exhibits cylindrical symmetry has been disallowed, as such placement could otherwise yield a false indication of field uniformity and chamber performance at different locations.
- Annex C now contains more quantitative guidance on the setting of the maximum permissible stirring speeds that warrant quasi-static conditions of operation for chamber validation and testing.
- In Annex D, a requirement for the EUT and equipment not to occupy more than 8 % of the total chamber volume in immunity testing has been added.
- Annex E has been extended with further guidance on the value of EUT directivity to be used in the estimation of radiated power and field.
- In Annex I, some clarifications on antenna efficiency measurements have been added.
- A new Annex K has been added that covers measurement uncertainty in reverberation chambers.

Compatibilité électromagnétique (CEM) - Partie 4-21: Techniques d'essai et de mesure - Méthodes d'essai en chambre réverbérante

La CEI 61000-4-21:2011 porte sur les essais d'immunité et d'émissions désirées ou non désirées pour les matériels électriques et/ou électroniques, et sur les essais d'efficacité d'écran dans les chambres réverbérantes. Elle établit les procédures d'essai nécessaires à la réalisation de ce type d'essais. Seuls les phénomènes rayonnés sont examinés. L'objet de la présente partie est d'établir une référence commune pour l'utilisation des chambres réverbérantes dans le but d'évaluer les performances des matériels électriques et électroniques lorsqu'ils sont soumis à des champs électromagnétiques radioélectriques et dans le but de déterminer les niveaux des rayonnements radioélectriques émis par les matériels électriques et électroniques. La CEI 61000-4-21:2011 n'est pas destinée à spécifier les essais qui doivent être appliqués à un appareil ou un système particulier. Elle vise principalement à offrir à tous les comités de produits concernés de la CEI une référence de base générale. Il convient que les comités de produits choisissent les limites d'émissions et les méthodes d'essai en concertation avec le CISPR. Les comités de produits restent responsables du choix approprié des essais d'immunité et des limites des essais d'immunité à appliquer à leurs matériels. Les autres méthodes, telles que celles couvertes dans la CEI 61000-4-3, le CISPR 16-2-3 et le CISPR 16-2-4 peuvent être utilisées. Cette deuxième édition annule et remplace la première édition parue en 2003. Cette édition constitue une révision technique et inclut les modifications techniques majeures suivantes par rapport à l'édition précédente:
- A l'Article 8, l'utilisation et les spécifications de sondes de champ E pour application aux chambres réverbérantes ont été ajoutées.
- L'Annexe A contient des recommandations supplémentaires et des clarifications concernant l'utilisation de chambres réverbérantes à des fréquences de fonctionnement relativement faibles (c'est-à-dire proches de la fréquence utilisable la plus faible d'une chambre donnée), et les conséquences de cette utilisation sur l'estimation de l'incertitude ont été décrites.
- A l'Annexe B, l'emplacement symétrique des sondes de champ, lorsque la chambre présente une symétrie cylindrique, a été refusé dans la mesure où ce type d'emplacement est susceptible de donner une indication erronée de l'uniformité de champ et de la performance de la chambre à des emplacements différents.
- L'Annexe C contient à présent davantage de recommandations quantitatives concernant le réglage des vitesses de brassage maximales admissibles qui garantissent des conditions de fonctionnement quasi-statiques pour la validation et les essais de la chambre.
- A l'Annexe D, une exigence stipulant que le matériel en essai et les autres équipements ne doivent pas occuper plus de 8 % du volume total de la chambre dans les essais d'immunité a été ajoutée.
- Des recommandations supplémentaires ont été ajoutées à l'Annexe E concernant la valeur de la directivité du matériel en essai à utiliser dans l'estimation de la puissance et du champ rayonnés.
- Certaines clarifications concernant les mesures de rendement d'antenne ont été ajoutées en Annexe I.
- Une nouvelle Annexe K a été ajoutée qui couvre l'incertitude de mesure dans les chambres réverbérantes.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 26-Jan-2011
• ICS: 01 - GENERALITIES. TERMINOLOGY. STANDARDIZATION. DOCUMENTATION
• ICS: 33.100.10 - Emission
• ICS: 33.100.20 - Immunity
• Technical Committee: SC 77B - High frequency phenomena
• Drafting Committee: JTF REV - TC 77/SC 77B/JTF REV
• Current Stage: PPUB - Publication issued
• Start Date: 30-Nov-2010
• Completion Date: 27-Jan-2011

Relations

• Revises: IEC 61000-4-21:2003 - Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-21: Testing and measurement techniques - Reverberation chamber test methods
• Effective Date: 05-Sep-2023

Standards Content (Sample)

IEC 61000-4-21 ®
Edition 2.0 2011-01
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
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BASIC EMC PUBLICATION
PUBLICATION FONDAMENTALE EN CEM

Electromagnetic compatibility (EMC) –
Part 4-21: Testing and measurement techniques – Reverberation chamber test
methods
Compatibilité électromagnétique (CEM) –
Partie 4-21: Techniques d'essai et de mesure – Méthodes d'essai en chambre
réverbérante
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réverbérante
INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL
COMMISSION
COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
PRICE CODE
INTERNATIONALE
CODE PRIX XE
ICS 33.100.10; 33.100.20 ISBN 978-2-88912-324-7

– 2 – 61000-4-21  IEC:2011
CONTENTS
FOREWORD . 4
INTRODUCTION . 7
1 Scope . 8
2 Normative references . 8
3 Terms, definitions and abbreviations . 9
3.1 Terms and definitions . 9
3.2 Abbreviations . 12
4 General . 13
5 Test environments and limitations . 13
6 Applications . 14
6.1 Radiated immunity . 14
6.2 Radiated emissions . 14
6.3 Shielding (screening) effectiveness . 14
7 Test equipment . 14
8 Chamber validation. 15
9 Testing . 16
10 Test results, test report and test conditions . 16
Annex A (informative) Reverberation chamber overview . 17
Annex B (normative) Chamber validation for mode-tuned operation . 41
Annex C (normative) Chamber validation and testing for mode-stirred operation . 50
Annex D (normative) Radiated immunity tests . 56
Annex E (normative) Radiated emissions measurements . 61
Annex F (informative) Shielding effectiveness measurements of cable assemblies,
cables, connectors, waveguides and passive microwave components . 68
Annex G (informative) Shielding effectiveness measurements of gaskets and materials . 72
Annex H (informative) Shielding effectiveness measurements of enclosures . 82
Annex I (informative) Antenna efficiency measurements . 89
Annex J (informative) Direct evaluation of reverberation performance using field
anisotropy and field inhomogeneity coefficients . 91
Annex K (informative) Measurement uncertainty for chamber validation – Emission
and immunity testing . 100
Bibliography . 107

Figure A.1 – Typical field uniformity for 200 independent tuner steps . 32
Figure A.2 – Theoretical modal structure for a 10,8 m × 5,2 m × 3,9 m chamber . 32
Figure A.3 – Theoretical modal structure with small Q-bandwidth (high Q)
th
superimposed on 60 mode . 33
Figure A.4 – Theoretical modal structure with greater Q-bandwidth (lower Q)
th
superimposed on 60 mode . 33
Figure A.5 – Typical reverberation chamber facility . 34
Figure A.6 – Theoretical sampling requirements for 95 % confidence . 34
Figure A.7 – Normalized PDF of an electric field component at a fixed location for a
measurement with a single sample . 35

61000-4-21  IEC:2011 – 3 –
Figure A.8 – Normalised PDF of the mean of an electric field component at one fixed
location for a measurement with N independent samples . 35
Figure A.9 – Normalised PDF of the maximum of an electric field component at a fixed
location for a measurement with N independent samples . 36
Figure A.10 – Chamber working volume . 37
Figure A.11 – Typical probe data . 37
Figure A.12 – Mean-normalized data for x-component of 8 probes . 38
Figure A.13 – Standard deviation of data for E-field components of 8 probes . 38
Figure A.14 – Distribution of absorbers for loading effects test . 39
Figure A.15 – Magnitude of loading from loading effects test . 39
Figure A.16 – Standard deviation data of electric field components for eight probes in
the loaded chamber . 40
Figure B.1 – Probe locations for chamber validation . 49
Figure C.1 – Received power (dBm) as a function of tuner rotation (s) at 500 MHz . 55
Figure C.2 – Received power (dBm) as a function of tuner rotation (s) at 1 000 MHz . 55
Figure D.1 – Example of suitable test facility. 60
Figure E.1 – Example of suitable test facility . 66
Figure E.2 – Relating to the calculation of the geometry factor for radiated emissions . 67
Figure F.1 – Typical test set-up . 71
Figure G.1 – Typical test set-up . 80
Figure G.2 – Typical test fixture installation for gasket and/or material testing . 80
Figure G.3 – Test fixture configured for validation . 81
Figure H.1 – Typical test enclosure installation for floor mounted enclosure testing . 88
Figure H.2 – Typical test enclosure installation for bench mounted enclosure testing . 88
Figure J.1 – Theoretical and typical measured distributions for field anisotropy
coefficients in a well-stirred chamber . 97
Figure J.2 – Theoretical and typical measured distributions for field anisotropy
coefficients in a poorly stirred chamber . 98
Figure J.3 – Typical measured values for field anisotropy coefficients as a function of
N in a well-stirred chamber . 99
Figure K.1 – Average emitted power as a function of frequency for a typical
unintentional radiator . 105
Figure K.2 – Estimated standard uncertainty . 105
Figure K.3 – Mean normalized width (in dB) of a η%-confidence interval . 106
Figure K.4 – Individual mean-normalized interval boundaries (in linear units) for
maximum field strength as a function of the number of independent stirrer positions N . 106

Table B.1 – Sampling requirements . 48
Table B.2 – Field uniformity tolerance requirements . 48
Table J.1 – Typica
...