汽车电子射频抗扰度测试方法概述-电波暗室法

　　1 前言

　　本文介绍的电波暗室法主要应用于频率范围在80MHz~18GHz 的射频抗扰度测试。电波暗室法的优点在于，可以分析几乎所有的汽车零部件装置在80MHz~18GHz的射频频率范围内的抗扰度特性，并且是针对包括被测样品主件、线束、辅助装置等整个系统的分析。

　　2 测试方法

　　射频抗扰度测试方法是一种必须在电波暗室中完成的电磁兼容抗扰度测试方法。电波暗室是为了提供一个隔离电磁波的场所，用来模拟开阔场测试。电波暗室主要组成结构主要为屏蔽室和吸波材料，设计的目的是为了在测试区域使反射的能量至少比直接发射方向的能量降低。屏蔽室由屏蔽壳体、屏蔽门、通风波导窗及各类电源滤波器等组成。电波暗室中的射频电磁场是由能产生不同等级射频信号的射频源通过发射天线产生的。

图1 试验场地

　　测试等级如下：

图2 试验等级

　　被测品各个端口需端接典型负载，其他工作条件应与其在车辆上的条件一致。

　　天线水平极化方向测试频率范围：400MHz~18GHz;

　　天线垂直极化方向测试频率范围：80MHz~18GHz;

　　ISO 11452-2 标准规定，应该使用替代法进行测试，基于场校准和测试时将前向功率作为参考参数。由两个阶段进行：

　　a) 场校准(不放EUT，线束和外设)

　　针对特定的测试电平(场强)，应该定期进行校准，对每个测试频率点，记录产生特定场强(由场强探头测量)所需的前向功率。校准时应该使用未调制的正弦波。

　　将场强探头中心点放置在地平面(150±10)mm 上方，距离地平面边缘(100±10)mm 位置，对于80MHz-1GHz 频率范围，场强探头应该放在线束(1.5 米长)的中心位置，对于1GHz 以上的频率，场强探头应该放在DUT 位置，将场强发生器(天线)放在距离场强探头中心位置(1000±10)mm 位置 。

　　对垂直极化和水平极化分别校准场强，记录前向功率和反向功率，并在测试报告中说明场强探头的精确位置。

　　b) 测试EUT(连接线束和外设)

　　在测试桌上放置EUT 并连接线束和相关设备，将校准时得到的测试信号施加到DUT 上，在测试阶段可以将场强探头放在线束上方。

　　对每个频率点，分别执行水平极化和垂直极化的测试。

图3 由3个功率放大器组成的自由场测试系统校准测试配置示意图

　　3 试验设备

　　使用天线及可产生所需要场强的射频(RF)能量源来形成辐射电磁场。需要一套天线、放大器、射频信号发生器，能够覆盖测试频率范围。为确保试验电平，使用场强探头来确定试验所需的电磁场场强。为减少试验误差，被测品的工作状态通常通过光电耦合器进行监测。

　　主要试验设备包含：

　　A，天线：需符合测试所需频率范围，同时满足测试所需的功率要求

图4 天线

　　B，场强探头

图5 场强探头

　　C，信号发生器：需符合测试所需频率范围，带调制功能

图6 信号发生器

　　D，功率放大器：需符合测试所需频率范围，同时满足测试所需的功率要求

图7 功率放大器

　　E，功率计：用来测试功放的前向功率和反向功率

图8 功率计

　　F，人工电源网络(AN)

图9 人工电源网络

图10 系统连接图

　　4 试验布置

　　影响电波暗室法测试结果的关键就在于测试布置，包括接地板、被测件位置、测试线束布置、模拟负载布置以及天线的布置。

　　接地平板的要求：接地平板采用至少0.5mm 厚的紫铜、黄铜或者镀锌钢板。最小宽度为1000mm，最小长度为2000mm，或者比被测品的各边大200mm，取两者中尺寸较大的接地平板。接地平板(试验台)的高度放置于于地面上(900±100)mm处，接地平板与屏蔽室壳体进行电气搭接，直流电阻不超过2.5mΩ，接地带之间的距离不大于0.3m。

　　被测品的电源线经过AN与供电电源相连。AN直接安装在接地平板上，外壳与接地平板搭接。每个AN的测量端口端接50Ω 的负载。

　　被测品的位置要求：放置在一低介电常数(εr≤1.4)的绝缘材料上，高于接地板 50±5mm。 除非是为了实际装车条件，被测品外壳不与接地板连接，被测品的各个面应距离接地板边沿200±10mm。

　　测试线束布置规定：测试线束平行与接地板前边沿的部分为1500±75 mm。被测品和模拟负载之间的测试线束的总长度不超过2000mm。线束的类型由实际的系统和要求定义，测试线束放置在非导电、低相对介电常数材料上，高于接地板50±5mm。测试线束平行于接地板前边沿的部分距离接地板边沿100±10mm。

　　模拟负载布置情况：模拟负载适宜直接放置在接地板上。如果模拟负载有金属外壳，外壳与接地板相连。模拟负载可以放置在接地板上，也可以放置在暗室外，提供的测试线束从被测件穿过墙体与接地板连接。当模拟负载放置在接地板上，负载的直流电源线通过人工电源网络连接到电源。

　　天线的布置：天线的相位中心在接地板以上100±10mm的位置。天线的任何发射部件距离地板都不能少于250mm。天线的任何发射部件距离任何吸波材料都不能少于500mm，距离屏蔽壳体的墙或顶都不能少于1500mm。测试线束和天线之间的距离为1000±10mm。

　　试验布置图如图11~图13所示。

图11 双锥天线试验布置图

图12 对数周期天线试验布置图

图13 喇叭天线试验布置图

　　5 实际布置图

　　以下为实际布置图：

图14 实际布置图