ISO 11452-4:2011

Road vehicles — Component test methods for electrical disturbances from narrowband radiated electromagnetic energy — Part 4: Harness excitation methods

Véhicules routiers — Méthodes d'essai d'un équipement soumis à des perturbations électriques par rayonnement d'énergie électromagnétique en bande étroite — Partie 4: Méthodes d'excitation des faisceaux

General Information

• Status: Withdrawn
• Publication Date: 08-Dec-2011
• Withdrawal Date: 08-Dec-2011
• ICS: 33.100.20 - Immunity
• ICS: 43.040.10 - Electrical and electronic equipment
• Technical Committee: ISO/TC 22/SC 32 - Electrical and electronic components and general system aspects
• Drafting Committee: ISO/TC 22/SC 32/WG 3 - Electromagnetic compatibility
• Current Stage: 9599 - Withdrawal of International Standard
• Completion Date: 24-Apr-2020

Relations

• Revised: ISO 11452-4:2020 - Road vehicles — Component test methods for electrical disturbances from narrowband radiated electromagnetic energy — Part 4: Harness excitation methods
• Effective Date: 08-Jul-2017
• Revises: ISO 11452-4:2005 - Road vehicles — Component test methods for electrical disturbances from narrowband radiated electromagnetic energy — Part 4: Bulk current injection (BCI)
• Effective Date: 23-May-2009

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL  ISO
STANDARD 11452-4
Fourth edition
2011-12-15
Road vehicles — Component test
methods for electrical disturbances from
narrowband radiated electromagnetic
energy —
Part 4:
Harness excitation methods
Véhicules routiers — Méthodes d’essai d’un équipement soumis à des
perturbations électriques par rayonnement d’énergie électromagnétique
en bande étroite —
Partie 4: Méthodes d’excitation des faisceaux
Reference number
ISO 11452-4:2011(E)
©
 ISO 2011

---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 11452-4:2011(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
©  ISO 2011
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means,
electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either ISO at the address below or ISO’s
member body in the country of the requester.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail [e-mail]
Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2011 – All rights reserved

---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 11452-4:2011(E)
Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Test conditions . 1
5 Test location . 2
6 Test instrumentation . 2
6.1 BCI test method . 2
6.2 TWC test method . 3
7 Test set-up . 4
7.1 Ground plane . 4
7.2 Power supply and AN . 4
7.3 Location of the DUT . 4
7.4 Length and location of the test harness . 5
7.5 Location of the load simulator . 5
7.6 Location of the harness excitation . 5
8 Test procedure .10
8.1 General .10
8.2 Test plan .10
8.3 Test methods .10
8.4 Test report .14
Annex A (normative) Calibration configuration (current injection probe calibration) .15
Annex B (informative) Test set-up transfer impedance .17
Annex C (informative) Artificial network .23
Annex D (informative) Grounding configurations .25
Annex E (informative) Function performance status classification (FPSC) .27
© ISO 2011 – All rights reserved  iii

---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 11452-4:2011(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International
Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 11452-4 was prepared by Technical Committee ISO/TC 22, Road vehicles, Subcommittee SC 3, Electrical
and electronic equipment.
This fourth edition cancels and replaces the third edition (ISO 11452-4:2005), which has been technically
revised.
ISO 11452 consists of the following parts, under the general title Road vehicles — Component test methods for
electrical disturbances from narrowband radiated electromagnetic energy:
—  Part 1: General principles and terminology
—  Part 2: Absorber-lined shielded enclosure
—  Part 3: Transverse electromagnetic (TEM) cell
—  Part 4: Harness excitation methods
—  Part 5: Stripline
—  Part 7: Direct radio frequency (RF) power injection
—  Part 8: Immunity to magnetic fields
—  Part 9: Portable transmitters
—  Part 10: Immunity to conducted disturbances in the extended audio frequency range
—  Part 11: Reverberation chamber
iv © ISO 2011 – All rights reserved

---------------------- Page: 4 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD ISO 11452-4:2011(E)
Road vehicles — Component test methods for electrical
disturbances from narrowband radiated electromagnetic
energy —
Part 4:
Harness excitation methods
1 Scope
This part of ISO 11452 specifies harness excitation test methods and procedures for determining the immunity
of electronic components of passenger cars and commercial vehicles regardless of the propulsion system (e.g.
spark-ignition engine, diesel engine, electric motor).
The bulk current injection (BCI) test method is based on current injection into the wiring harness using a current
probe as a transformer where the harness forms the secondary winding.
The tubular wave coupler (TWC) test method is based on a wave coupling into the wiring harness using
the directional coupler principle. The TWC test method was developed for immunity testing of automotive
components with respect to radiated disturbances in the GHz ranges (GSM bands, UMTS, ISM 2,4 GHz). It is
best suited to small (with respect to wavelength) and shielded device under test (DUT), since in these cases the
dominating coupling mechanism is via the harness. For DUTs which are larger than a wavelength (e.g. 0,1 m at
3 GHz), direct field coupling to the printed circuit board (PCB) becomes of equal importance. The user of the
TWC test method should take this into account and determine the applicability of the method.
The electromagnetic disturbances considered in this part of ISO 11452 are limited to continuous narrowband
electromagnetic fields.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document
(including any amendments) applies.
ISO 11452-1:2005, Road vehicles — Component test methods for electrical disturbances from narrowband
radiated electromagnetic energy — Part 1: General principles and terminology
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 11452-1 apply.
4 Test conditions
The applicable frequency ranges of the BCI and the TWC test methods are direct functions of the transducer
characteristics (current probe or tubular wave coupler). More than one type of transducer may be required.
To test automotive electronic systems, the typical applicable frequency range
—  of the BCI test method is 1 MHz to 400 MHz,
—  of the TWC test method is 400 MHz to 3 GHz.
© ISO 2011 – All rights reserved  1

---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 11452-4:2011(E)
NOTE  Current probes and tubular wave couplers are available which allow testing outside these frequency ranges.
The users shall specify the test severity level(s) over the frequency range. Suggested test levels are included
in Annex E.
Standard test conditions are given in ISO 11452-1 for the following:
—  test temperature;
—  supply voltage;
—  modulation;
—  dwell time;
—  frequency step sizes;
—  definition of test severity levels;
—  test signal quality.
5 Test location
The tests shall be performed in a shielded enclosure.
6 Test instrumentation
6.1 BCI test method
6.1.1 General
BCI is a method of carrying out immunity tests by inducing disturbance signals directly into the wiring harness
by means of a current injection probe. The injection probe is a current transformer through which the wiring
harnesses of the device under test (DUT) are passed. Immunity tests are carried out by varying the test
severity level and frequency of the induced disturbance.
The following equipment is used:
—  ground plane;
—  current injection probe(s);
—  current measurement probe(s);
—  artificial network(s) [AN(s)];
—  radio frequency (RF) generator with internal or external modulation capability;
—  power amplifier;
—  power measuring instrumentation to measure the forward and reverse power;
—  current measurement equipment.
6.1.2 Injection probe
An injection probe or set of probes capable of operating over the test frequency range is required to couple
the test signal to the DUT. The probe(s) shall be capable of withstanding the necessary input power for the
maximum test level over the test frequency range regardless of the test set-up loading.
Saturation of the injection probe should be taken into consideration in establishing the test levels.
2 © ISO 2011 – All rights reserved

---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 11452-4:2011(E)
6.1.3 Current measurement probe
The current measurement probe or set of probes shall be capable of operating over the test frequency range.
6.1.4 Stimulation and monitoring of the DUT
The DUT shall be operated as required in the test plan by actuators which have a minimum effect on the
electromagnetic characteristics, e.g. plastic blocks on the push-buttons, pneumatic actuators with plastic tubes.
Connections to equipment monitoring electromagnetic interference reactions of the DUT may be accomplished
by using fibre-optics, or high-resistance leads. Other type of leads may be used but require extreme care to
minimize interactions. The orientation, length and location of such leads shall be carefully documented to
ensure repeatability of test results.
Any electrical connection of monitoring equipment to the DUT may cause malfunctions of the DUT. Extreme
care shall be taken to avoid such an effect.
6.2 TWC test method
6.2.1 General
The approach of this test method is an equivalent coupling to a plane wave coupling into a wiring harness of
automotive components. To realize this, a short 50 Ω coaxial line configuration with open ends, an inner tube-
shaped conductor and matched terminations are used to generate a transverse electromagnetic (TEM) wave
inside. The wiring harness leads through the inner conductor of the wave coupler. This leads to two disturbing
components for the DUT: a TEM wave component coupled via the cable, and a radiated component, caused
by the scattering field from the primary TEM wave in the connecting cable between the coupler and the DUT.
The following equipment is used:
—  ground plane;
—  tubular wave coupler;
—  artificial networks(s) [AN(s)];
—  RF generator with internal or external modulation capability;
—  power amplifier;
—  power measuring instrumentation to measure the forward and reverse power.
6.2.2 Tubular wave coupler
A tubular wave coupler is used to couple the disturbances into the test wiring harness. It shall be capable of
coupling the test power over the test frequency range into the wiring harness and shall have a sufficiently high
coupling and power rating.
6.2.3 50 Ω load resistor
A 50 Ω load resistor is used to match the output of the tubular wave coupler. The power rating shall be equal
or greater than the applied forward power.
6.2.4 Stimulation and monitoring of the DUT
See 6.1.4.
© ISO 2011 – All rights reserved  3

---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 11452-4:2011(E)
7 Test set-up
7.1 Ground plane
The ground plane shall be made of 0,5 mm thick (minimum) copper, brass or galvanized steel.
The minimum width of the ground plane shall be 1 000 mm. The minimum length of the ground plane shall be
—  1 500 mm for the BCI method using the closed-loop method with power limitation,
—  2 000 mm for all other methods defined in this part of ISO 11452, or
—  underneath the entire equipment plus 200 mm, whichever is larger.
The ground plane shall be bonded to the walls or the floor of the shielded enclosure such that the d.c. resistance
shall not exceed 2,5 mΩ. The distance from the edge of the ground strap to the edge of the next strap shall not
be greater than 300 mm. The maximum length to width ratio for the ground straps shall be 7:1.
7.2 Power supply and AN
Each DUT power supply lead shall be connected to the power supply through an AN.
Power supply is assumed to be negative ground. If the DUT utilizes a positive ground then the test set-ups
shown in the figures need to be adapted accordingly. Power shall be applied to the DUT via 5 µH/50 Ω AN (see
Annex C for artificial network schematic). Requirements vary depending on the intended DUT installation in
the vehicle.
—  For a DUT remotely grounded (vehicle power return line longer than 200 mm), two ANs are required, one
for the positive supply line and one for the power return line (see Annex D).
—  For a DUT locally grounded (vehicle power return line 200 mm or shorter), one AN is required for the
positive supply (see Annex D).
The AN(s) shall be mounted directly on the ground plane. The case(s) of the AN(s) shall be bonded to the test
bench ground plane.
The power supply return shall be connected to the test bench ground plane [between the power supply and
the AN(s)].
The measuring port of each AN shall be terminated with a 50 Ω load which is capable of dissipating the coupled
RF power.
7.3 Location of the DUT
The DUT shall be placed on a non-conductive, low relative permittivity (dielectric constant) material (ε ≤ 1,4),
r
at (50 ± 5) mm above the metallic surface of the table.
The case of the DUT shall not be grounded to the metallic surface of the table unless it is grounded in the
actual vehicle.
The face of the DUT shall be located at least 100 mm from the edge of the ground plane.
There should be a distance at least 500 mm between the DUT and any metal part such as the walls of the
shielded room, with the exception of the ground plane on which the DUT is placed.
4 © ISO 2011 – All rights reserved

---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 11452-4:2011(E)
7.4 Length and location of the test harness
Unless otherwise specified in the test plan, the length of test harness between the DUT and the load simulator
shall be:
+300
—  1700 mm for all test methods defined in this part of ISO 11452 except for the BCI test method using
( )
0
the closed-loop method with power limitation;
+200
—  1000 mm for the BCI test method using the closed-loop method with power limitation.
( )
0
The wiring type is defined by the actual system application and requirement.
The wiring harness shall be straight:
—  over at least 1 400 mm starting at the DUT for all test methods defined in this part of ISO 11452 except for
the BCI test method using the closed-loop method with power limitation;
—  over its entire length for the BCI test method using the closed-loop method with power limitation.
The wiring harness should be fixed (position and number of wires).
The wiring harness should pass through the current injection and current measurement probes or the tubular
wave coupler. The length of the wires in the load simulator should be short by comparison with the length of the
harness. The wires within the load simulator should be fixed.
NOTE  If all wires in the load simulator and the wiring harness have the same lengths, strong resonance effects might
occur. This can be avoided by using or adding wires of different lengths in the load simulator.
The test harness (or each branch) shall be placed on a non-conductive, low relative permittivity (dielectric
constant) material (ε ≤ 1,4), with a thickness of (50 ± 5) mm.
r
For DUTs with multiple harness branches, the branches not included in the probe shall be placed at least
100 mm away from the branch included in the probe.
7.5 Location of the load simulator
Preferably, the load simulator should be placed directly on the ground plane. If the load simulator has a metallic
case, this case shall be bonded to the ground plane.
Alternatively, the load simulator may be located adjacent to the ground plane (with the case of the load simulator
bonded to the ground plane) or outside of the test chamber, provided the test harness from the DUT passes
through an RF boundary bonded to the ground plane.
When the load simulator is located on the ground plane, the DC power supply lines of the load simulator shall
be connected through the AN(s).
7.6 Location of the harness excitation
7.6.1 BCI test method
7.6.1.1 Substitution method
The injection probe shall be placed at (150 ± 50) mm from the connector of the DUT. Additional tests at
d = (450 ± 50) mm and d = (750 ± 50) mm may be required.
If a current measurement probe is used during the test, it shall be placed at (50 ± 10) mm from the connector
of the DUT.
An example of a test configuration is shown in Figure 1.
© ISO 2011 – All rights reserved  5

---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 11452-4:2011(E)
7.6.1.2 Closed-loop method with power limitation
The injection probe shall be placed at (900 ± 10) mm from the connector of the DUT.
The current measurement probe shall be placed at (50 ± 10) mm from the connector of the DUT.
An example of a test configuration is shown in Figure 2.
7.6.2 TWC test method
The tubular wave coupler shall be placed at (100 ± 10) mm from the DUT and isolated from the ground plane.
It shall be connected to the high-frequency equipment at the port, which is closer to the DUT. The 50 Ω load
resistor shall be placed isolated from the ground plane at a minimum distance of 200 mm from the wiring
harness and connected to the second port of the TWC
Figure 3 gives an example for the test set-up.
6 © ISO 2011 – All rights reserved

---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 11452-4:2011(E)
Dimensions in millimetres
Top view
Side view
Key
1  DUT (connected to ground if specified in the test plan) 8  high-frequency equipment
2  wiring harness (S) 9  optional current measurement probe (not shown
in this figure, but shown in Figure 2)
3  load simulator (placement and ground connection
according to 7.5) 10 injection probe (represented at 3 positions)
4  stimulation and monitoring system 11  ground plane (connected to the shielded room)
5  power supply 12 low relative permittivity support (ε ≤ 1,4)
r
6  AN 13 shielded room
7  optical fibres
a
  See 7.6.1.1.
Figure 1 — BCI configuration — Substitution method
© ISO 2011 – All rights reserved  7

---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 11452-4:2011(E)
Dimensions in millimetres
Top view
Side view
Key
1  DUT (connected to ground if specified in the test plan) 7  optical fibres
2  wiring harness 8  high-frequency equipment
3  load simulator (placement and ground connection  9  current measurement probe
according to 7.5)
10 injection probe
4  stimulation and monitoring system
11  ground plane (connected to the shielded room)
5  power supply
12 low relative permittivity support (ε ≤ 1,4)
r
6  AN
13 shielded room
Figure 2 — BCI configuration — Closed-loop method with power limitation
8 © ISO 2011 – All rights reserved

---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 11452-4:2011(E)
Dimensions in millimetres
Top view
Side view
Key
1  DUT (connected to ground if specified in the test plan) 7  optical fibres
2  wiring harness 8  high-frequency equipment
3  load simulator (placement and ground connection  9  50 Ω load
according to 7.5)
10 tubular wave coupler
4  stimulation and monitoring system
11  ground plane (connected to the shielded room)
5  power supply
12 low relative permittivity support (ε ≤ 1,4)
r
6  AN
13 shielded room
Figure 3 — Tubular wave coupler test set-up
© ISO 2011 – All rights reserved  9

---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 11452-4:2011(E)
8 Test procedure
8.1 General
The general arrangement of the disturbance source and connecting harnesses, etc., represents a standardized
test condition. Any deviations from the standard test harness length, etc., shall be agreed upon prior to testing
and recorded in the test report.
The DUT shall be made to operate under typical loading and other conditions as in the vehicle. These operating
conditions must be clearly defined in the test plan to ensure that the supplier and customer are performing
identical tests.
8.2 Test plan
Prior to performing the tests, a test plan shall be generated which shall include the following:
—  test set-up;
—  test method;
—  frequency range;
—  DUT mode of operation;
—  DUT acceptance criteria;
—  test severity levels;
—  DUT monitoring conditions;
—  probe location;
—  injection conditions for wiring with multiple connectors and/or multiple branches;
—  test report content;
—  load simulator;
—  any special instructions and changes from the standard test.
Every DUT shall be tested under the most significant operation conditions depending on significance of road
safety and usability, i.e. at least in stand-by mode and in a mode where all the actuators can be excited.
8.3 Test methods
CAUTION — Hazardous voltages and fields may exist within the test area. Take care to ensure that the
requirements for limiting the exposure of humans to RF energy are met.
8.3.1 BCI test method
8.3.1.1 General
Two BCI test methods are specified:
—  the substitution method;
—  the closed-loop method with power limitation.
10 © ISO 2011 – All rights reserved

---------------------- Page: 14 ----------------------
ISO 11452-4:2011(E)
8.3.1.2 Substitution method
8.3.1.2.1 General
The substitution method is based upon the use of forward power as the reference parameter for calibration
and test.
This method is performed in two phases:
—  calibration (on fixture);
—  test of the DUT.
8.3.1.2.2 Calibration
The specific test level (current) shall be calibrated periodically by recording the forward power required to
produce a specific current measured on a 50 Ω calibration fixture (see Annex A) at frequency steps not greater
than the maximum frequency step sizes defined in ISO 11452-1.
For smaller incremental test frequency steps, interpolation between calibration frequencies is allowed with a
maximum interpolation error of 0,5 dB.
This calibration shall be performed with an unmodulated sinusoidal RF signal.
The values of forward and reverse power recorded in the calibration file should be included in the test report
upon request.
The calibration fixture should be terminated by a 50 Ω (high power) load at one end and by a 50 Ω RF power
measuring instrumentation at the other end, protected by a 50 Ω attenuator of adequate power rating (see
Annex A).
8.3.1.2.3 DUT test
The DUT, harness and associated equipment are installed on the test bench as shown in Figure 1.
The test is conducted by subjecting the DUT to the test signal based on the calibrated value as predetermined
in the test plan.
When a harness containing several branches is used, the test should be repeated with the injection probe
clamped around each branch.
A current measurement probe may be mounted between the current injection probe and the DUT. The use of a
current measurement probe is optional. It can provide extra useful information during investigative work on the
cause of events and the variances in test conditions after system modifications. Care should be taken because
the monitoring probe may affect the injected current.
8.3.1.3 Closed loop method with power limitation
8.3.1.3.1 General
The closed loop method with power limitation is based upon the use of the forward power as the reference
parameter for calibration and test.
This method is performed in two phases:
—  calibration (on fixture);
—  test of the DUT.
The power limit P  is determined using a calibration fixture.
CWlimit
© ISO 2011 – All rights reserved  11

---------------------- Page: 15 ----------------------
ISO 11452-4:2011(E)
The disturbance (I ) applied to the DUT is determined using a limit curve versus frequency.
disturbance
8.3.1.3.2 Calibration
This procedure determines the power limit applicable for the test with DUT.
The specific test level (current) shall be calibrated prior to the actual testing (see Annex A).
Prior to the actual test with DUT, the forward power required to produce a specific current measured on a 50 Ω
calibration fixture (see Annex A) shall be determined for each frequency.
This calibration shall be performed with an unmodulated sinusoidal RF signal.
The values of forward and reverse power recorded in the calibration file should be included in the test report
upon request.
The calibration fixture should be terminated by a 50 Ω (high power) load at one end and by a 50 Ω RF power
measuring instrumentation at the other end, protected by a 50 Ω attenuator of adequate power rating (see
Annex A).
The current test signal level is applied to the fixture and the corresponding forward power (P ) is
calibration
recorded.
The power limit is:
P  = k P
CWlimit calibration
where
P is the power limit;
CWlimit
P is the forward power applied to reach the current test signal level in the fixture;
calibration
k  is a factor equal to 4 unless otherwise specified in the test plan.
8.3.1.3.3 DUT test
The DUT, harness and associated equipment are installed on the test bench as shown in Figure 2.
The test procedure uses a closed loop method with power limit (P ). The procedure used at each frequency
CWlimit
is described below.
The forward power applied to the current injection probe is increased and the injected current (I ) is
reference
measured until
—  the measured current reaches the specified test level, or
—  the forward power reaches the power limit (P ).
CWlimit
In either case, the achieved current (I ) and the applied forward power (P ) are recorded.
reference reference
When the DUT susceptibility threshold is found, the fault current (I ) and the forward power applied (P )
fault fault
shall be recorded.
When a harness containing several branches is used, the test should be repeated with the injection probe and
the current measurement probe clamped around each branch respectively at (900 ± 10) mm and (50 ± 10) mm
from the connector of the DUT.
12 © ISO 2011 – All rights reserved

---------------------- Page: 16 ----------------------
ISO 11452-4:2011(E)
8.3.2 Tubular wave coupler test method
For the tubular wave coupler test method, the substitution method is used. It is based on using forward power
as the reference parameter for calibration and testing, which leads to a two-step test method:
—  calibration, using a calibration fixture and
—  testing the DUT.
8.3.2.1 Calibration
For calibration, the insertion loss of t
...