【成功案例】基于是德科技接收机和信号源搭建汽车电子EMC测试系统

时间： 2019-01-07 来源：世强

近几年我国汽车行业迅猛发展，车载电子的集成度和智能化越来越高，整车内的电磁环境也越来越复杂，为了更好的提高车内电子系统的稳定性和安全性，国内各个主机厂也在积极提高车载电子的EMC检测要求，高标准的车载电子EMC检测不再是世界知名车厂的特殊要求。

车载电子EMC测试如图1所示分为EMI和EMS两类，EMI测试即通过外部测量设备测量车载电子产品向外发射的无用电磁干扰，如果这些干扰过强就会影响车内的其他电子设备或者整车附近的其他电子产品；EMS测试即通过外部设备向我们的电子产品施加标准信号进行干扰，被测样品需要在这些标准的干扰源下达到主机厂要求的性能指标，这样才能有效的防止零部件产品在整车上再发生严重的EMS失效问题。

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图1 主要车载电子的EMC测试项目

一、EMC测试场地

由于电磁波就像光线一样可以沿任何介质传播，在传播过程中当遇到不同障碍物时会发生不同程度的透射和折射，这就导致在我们周围的电磁场环境非常复杂，在如此复杂的环境中我们没有办法精准的测量出哪些电磁干扰是由我们设备产生的哪些干扰是外界的干扰，为了应对这种情况在现阶段的EMC测试主要都是在如图2所示的电波暗室和屏蔽室内进行的。屏蔽室是采用优质的冷轧镀锌钢板建造的全金属实验室，它可以有效的防止电磁信号进入试验区或者导致试验区的干扰信号泄露，一些传导EMC测试都可以在屏蔽室内完成。对于辐射发射（Radiated Emission）和辐射抗扰（Radiated Immunity）测试，由于是通过空间场耦合的方式进行测试，单纯的屏蔽室环境已经无法满足该类测试要求，所以电波暗室应运而生。我们车载电子实验所使用的是半电波暗室，主要是以屏蔽室结构为主体，在除开地面以外的其他五个面都采用铁氧体和锥形含碳海绵吸波材料进行覆盖，这种设计方法可以有效的吸收空间杂散的电磁波，营造一个干净的电磁测试环境。

图2.png

图2 典型的车载电子EMC测试场地布局

二、EMI测试系统

1. 传导发射测试系统

传导发射的主要测试设备如图3所示有接收机、人工电源网络（AN）、前置放大器和电流探头。接收机是主要测量设备，它可以通过精准的测量出50Ω系统下的频域信号。人工电源网络主要有三种功能，隔离开被测样品与供电系统之间的电磁互扰、提供稳定的50Ω阻抗和采集电源端的电磁干扰。电流探头是通过耦合的方式测量线束上的电磁干扰，该设备主要用于传导发射的电流法测试，由于不同的电流探头转换系数差异很大，采用不同的电流探头在进行测试时可比性相对较低，所以一些国际大的供应商在选择EMC测试时往往都将电流法测试分类为可选测试。当进行传导发射电流法测试时，由于电流探头转换系数相对较高，这导致该系统的背景噪声比较高往往达不到标准对于背景环境的要求，在这种情况下就要采用前置放大器，优质的前置放大器可以有效的降低背景噪声。

图3.png

图3 传导发射测试系统

2. 辐射发射测试系统

辐射发射的主要测试设备如图4所示有接收机、棒状天线、双锥天线、对数周期天线、喇叭天线和前置放大器。由于辐射发射覆盖的频谱比较宽，所以需要使用四种天线进行覆盖，棒状天线主要覆盖100kHz – 30MHz的频段，双锥天线主要覆盖30MHz – 200MHz的频段，对数周期天线主要覆盖200MHz – 1000MHz的频段，喇叭天线可以覆盖1GHz – 18GHz的频段。辐射发射测试中30MHz以下的频段只进行垂直极化的测试，而30MHz以上则要进行垂直极化和水平极化双极化的测试，由于辐射发射测试是在半电波暗室进行测试，所以被测的电磁波是被测设备发射的直达波和沿金属地面的一次反射波的矢量和，当进行垂直极化测试时，天线往往会接收到更大能量的信号，所以在各个项目中大部分辐射发射测试都是垂直极化的数据会差一些。

图4.png

图4 辐射发射测试系统

三、EMS测试系统

1. 大电流注入（BCI）测试系统

大电流注入测试系统主要如图5所示由射频信号源、功率放大器、定向耦合器、功率计、电流注入探头、衰减器组成。标准信号源主要是提供标准稳定的CW信号和AM调制信号。功率放大器主要是放大标准信号使干扰信号的能量能够达到主机厂要求的测试等级。定向耦合器主要是采集测试系统中的前向功率和反向功率，然后由功率计进行精确测试。大电流注入测试系统需要在整个测试频段内都要处于50Ω特性阻抗环境，只有这样才能保证整个测试系统VSWR比较低，电流注入探头上面的驻波情况比较良好，试验结果更可靠。当测试系统的VSWR较高时，即使注入能量达到要求，也可能由于驻波的原因使整个测试的结果不能完全真实的反应我们产品的抗扰性能。为了降低VSWR，所以大部分BCI测试系统都会在系统中使用3-6dB的大功率衰减器，来保证低驻波比的测试环境。

图5.png

图5 BCI测试系统

2. 辐射抗扰测试系统

辐射抗扰系统主要如图6所示由标准信号源、大功率放大器、定向耦合器、功率计、高增益放大天线。标准信号源主要是提供标准稳定的CW信号、AM调制信号和PM调制信号。功率放大器主要是放大标准信号使干扰信号的能量能够达到主机厂要求的测试等级。定向耦合器主要是采集测试系统中的前向功率和反向功率，然后由功率计进行精确测试。辐射抗扰天线主要由高增益对数周期天线和喇叭天线组成，对数周期天线一般进行200MHz – 1000MHz的测试，喇叭天线一般进行1GHz以上的干扰测试。由于辐射抗扰测试是利用空间耦合的方式进行测试，所以对于样品各个信号的监控需要利用光电耦合器或者高阻线进行隔离，防止监控设备被干扰造成错误的试验结果。

图6.png

图6 辐射抗扰测试系统

四、结语

EMC测试系统的稳定性直接会影响我们测量结果的准确性，是德科技的接收机和信号源可以确保测试的精度和可重复性，另外N9038A接收机具有的快速FFT 扫描支持时域扫描功能可以缩减总体扫描时间，提高测试效率和降低测试成本。

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桃梅 Lv7. 资深专家 2019-01-07

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志成 Lv7. 资深专家 2019-01-07

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duanmaxie Lv8. 研究员 2019-01-07

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