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汽车零部件雷达波抗扰度测试介绍


  1 引言

  雷达(Radar)是一种利用电磁波进行探测和测量的技术,被广泛应用于军事、航空、气象、导航等领域。而雷达系统中最关键的组成部分就是雷达波。

  雷达波是一种特定频率下的电磁波,通常处于射频和微波之间的频段。它们在空间中传播,并在与目标物或介质相互作用时发生反射、散射、折射等现象。通过接收和分析从目标物返回的信号,雷达系统可以确定目标物的位置、距离、速度、形状等信息。

  雷达通过发射雷达波进行探测的同时,也对其探测方位发射电磁波,也是一种电磁波干扰信号。这些干扰可能会导致车内电气功能降低,甚至故障或损坏。最恶劣的情况可能导致汽车控制系统或动力系统失效,引发交通安全事故。因此汽车零部件对电磁波的抗干扰显得格外重要。辐射抗扰度雷达波测试是车用关键零部件抗干扰能力的有效验证方法。

  一般雷达波测试要求主要体现在车企企业标准中,本文基于ISO 11452-2、福特公司电磁兼容标准Ford-FMC1278-2015和通用汽车电子零部件EMC测试标准GMW3097-2015的研究,阐述了雷达波抗扰度的试验方法。  

  2 雷达波抗扰度测试试验等级

  通用汽车对雷达波试验等级要求如下:

  从文中可以看出通用汽车雷达波测试频段为1200MHz-1400MHz,试验等级为300V/m,等级1和等级2驻留时间不同。

  福特汽车对雷达波试验等级要求如下:

  福特公司对雷达波试验频段为1200MHz-1400MHz和2700MHz-3100MHz,一般汽车零部件需要满足300V/m,部分元器件需要满足600V/m。对于混响室试验方法,脉冲驻留时间需要为6秒。

  3 试验频率

  福特和通用汽车对雷达波试验的测试频点不相同,各汽车厂家具体试验频点如下。

  福特公司对雷达波试验的频率要求:

  通用汽车雷达波试验频率要求:

  通过计算,在雷达波频段需要进行测试的频点如下:

  4 雷达波测试试验布置

  雷达波测试的布置,总体上和一般辐射抗扰度试验1GHz以上的测试布置类似,但还是有一些细节上的差异。并且福特和通用汽车两家车企对雷达波试验布置有多处不同。

  4.1 福特汽车公司雷达波试验布置

  雷达波测试使用的测试桌高度为(1000±50)mm,一般辐射抗扰度测试使用的实验桌高度为(900±50)mm。

  雷达波测试时,实验桌上无需铺设接地参考面(铜板),而一般辐射抗扰度测试需要在实验桌上铺设接地参考平面。

  雷达波测试给DUT供电不需要人工网络AN,而一般辐射抗扰度测试需要连接人工网络AN。

  雷达波测试,雷达波发射天线距离桌面高度距离为(50±10)mm,而一般辐射抗扰度试验发射天线距离桌面高度是(100±10)mm。

  雷达波测试时,DUT和电缆不需要放置在(50±5)mm的非导电介质,而一般辐射抗扰度试验需要放置非导电介质。

  4.2 通用汽车公司雷达波试验布

  雷达波测试使用的测试桌高度为(900±100)mm,一般辐射抗扰度测试使用的实验桌高度为(900±50)mm。

  对于实验桌要求,雷达波测试和一般辐射抗扰度相同,需要在实验桌上铺设接地参考面(铜板)。

  人工网络AN,雷达波测试和一般辐射抗扰度测试相同,都需要连接人工网络AN。

  距离实验桌面高度,雷达波测试和一般辐射抗扰度测试相同,雷达波发射天线距离桌面高度距离为(100±10)mm。

  非导电介质,雷达波测试和一般辐射抗扰度测试相同,DUT和电缆都需要放置在(50±5)mm的非导电介质。

  5 场强校准

  5.1 信号源输出

  福特和通用汽车雷达波试验要求相同,连续波CW用于场强校准,Pulse modulated用于测试。

  5.2 福特汽车公司雷达波校准方法

  福特汽车公司雷达波测试校准有三种方法:CW E-Field Probe校准方法、Pulsed E-Field Probe校准方法和天线校准方法。三种方法的校准要求如下。

  •   CW E-Field Probe校准方法

  该校准方法有两种常用的场强探头。

  对于类型A,场强探头放置于1000mm高度的非导电试验桌上,探头的相位中心距离实验桌上方125mm。雷达波天线前段距离探头相位中心1000mm,中心距离地面1050mm。

  垂直和水平极化校准时,应读取场强探头特定轴向的数值,而不是矢量合成值。天线垂直极化应于场强探头的Z轴对齐,水平极化应于场强探头的X轴对齐。

  采用前向峰值功率作为校准参考,场强校准使用CW,不允许校准低等级而引用至高等级的测试。

  场强探头的校准包含1.3GHz、2.9GHz两个特定频率。

  对于类型B,场强探头的摆放高度、雷达波天线的距离要求与类型A相同,需要注意探头的手柄须相对于实验桌表面向上倾斜35°,并与实验桌X轴为135°。

  垂直和水平极化校准时,应读取场强探头特定轴向的数值,而不是矢量合成值。天线垂直极化应于场强探头的Z轴对齐,水平极化应于场强探头的X轴对齐。

  采用前向峰值功率作为校准参考,场强校准使用CW,不允许校准低等级而引用至高等级的测试。

  场强探头的校准包含1.3GHz、2.9GHz两个特定频率。

  •   Pulsed E-Field Probe校准方法

  直接使用脉冲场强探头校准方法需要福特公司EMC部门批准。场强探头需要满足CW E-Field Probe要求,但不需要进行CW测量,目前唯一批准使用的是探头是PL 7004.

  •   接收天线校准方法

  下图为接收天线校准布置示意图。这种方法可使用连续波(CW)或脉冲功放,典型的接收天线包括但不限于:

  A,ETS Lindgren:DRG 3115

  B,Antenna Research:DRG118/A

  C,Rohde & Schwarz:HF906

  天线的相位中心位于实际测试参考地平面上方125mm处。采用前向峰值功率作为校准参考,不允许校准低等级而引用至高等级的测试。

  5.3 通用汽车公司雷达波校准方法

  通用汽车公司雷达波测试校准有两种方法:CW E-Field Probe校准方法和天线校准方法。两种方法的校准要求如下。

  •   CW E-Field Probe校准方法

  该校准方法有两种常用的场强探头。

  对于类型A,场强探头放置于900mm高度的试验桌,探头的相位中心距离实验桌接地参考平面上方125mm。探头相位中心记录桌子边缘100mm。雷达波天线前段距离探头相位中心1000mm,天线中心距离地面1050mm。

  垂直和水平极化校准时,应读取场强探头特定轴向的数值,而不是矢量合成值。天线垂直极化应于场强探头的Z轴对齐,水平极化应于场强探头的X轴对齐。

  采用前向峰值RMS功率作为校准参考,场强校准使用CW,校准等级选择300V/m。

  场强探头的校准频率至少包含1.3GHz频点。

  对于类型B,场强探头的摆放高度、雷达波天线的距离要求与类型A相同,需要注意探头的手柄须相对于实验桌表面向上倾斜35°,并与实验桌X轴为135°。

  垂直和水平极化校准时,应读取场强探头特定轴向的数值,而不是矢量合成值。天线垂直极化应于场强探头的Z轴对齐,水平极化应于场强探头的X轴对齐。

  •   接收天线校准方法

  下图为接收天线校准布置示意图。这种方法可使用连续波(CW)或脉冲功放,典型的接收天线包括但不限于:

  A,ETS Lindgren:DRG 3115

  B,Antenna Research:DRG118/A

  C,Rohde & Schwarz:HF906

  天线的相位中心位于实际测试参考地平面上方150mm处。校准和实际测试的峰值RMS前向功率,校准等级要求为300V/m。

  6 结语

  随着雷达波技术在不同领域的广泛应用,带来的电磁干扰问题也会更加的复杂,汽车的电磁波抗能力也会越来越复杂和严格。

  总之,汽车零部件的雷达波试验是一项重要的工作,可以帮助汽车制造商和供应商确保其产品符合质量标准,并提供更安全和可靠的驾驶体验。

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