汽車組件的EMI抗擾性測(cè)試

TEM單元一般以箱體形式存在，里面有一個(gè)隔離面，所以箱體的墻面作為傳輸線的一端，隔離面(或稱隔膜，septum)作為另一端。TEM單元的幾何構(gòu)造對(duì)傳輸線的特性阻抗有決定性的影響。因?yàn)橄潴w是封閉的（除了很小的泄漏以外），單元外沒有電磁場(chǎng)，因此這種單元可以不加外屏蔽應(yīng)用于任何環(huán)境。

TEM單元的主要缺點(diǎn)是其存在頻率上限，這一上限頻率與其實(shí)體尺寸成反比(見表1)。當(dāng)頻率高于此上限時(shí)，其內(nèi)部電磁場(chǎng)的結(jié)構(gòu)中開始出現(xiàn)高次模，場(chǎng)的均勻性，尤其是確切尺寸決定的諧振頻率處的場(chǎng)均勻性，也開始變差。TEM單元能夠測(cè)量的最大EUT尺寸受其內(nèi)部可用的場(chǎng)強(qiáng)均勻區(qū)域體積的限制，因此最大EUT尺寸和該單元可測(cè)的最高頻率之間有著直接關(guān)系。TEM單元的最低測(cè)量頻率可到DC，這也是它與輻射天線測(cè)量法的不同之處。

表1 TEM單元法的頻率上限

1.1.3 帶狀線法和三平面法

這兩種方法與TEM單元法有本質(zhì)的區(qū)別。TEM單元法是一個(gè)封閉型測(cè)量方法，而帶狀線法和三平面法所采用的測(cè)試裝置則是開放式傳輸線。也就是說，在采用這兩種方法時(shí)，最大場(chǎng)雖然位于平面之間，但仍有能量輻射到外部，因此必須在一間屏蔽室內(nèi)進(jìn)行測(cè)試。ISO 11452-5和SAE J1113/23中都對(duì)帶狀線測(cè)試有所描述，而三平面測(cè)試只在SAE J1113/25中提到。

在帶狀線測(cè)試中，被測(cè)組件模塊只暴露連接它與相關(guān)設(shè)備的電纜裝置，并不暴露在平面間的最大場(chǎng)強(qiáng)。帶狀線平面作為傳輸線的源導(dǎo)體，其下放置1.5m長(zhǎng)的電纜裝置，測(cè)試的參考地平面則作為另一端導(dǎo)體。帶狀線產(chǎn)生的場(chǎng)會(huì)在電纜裝置中感應(yīng)出縱向電流，然后進(jìn)入EUT耦合。因此，帶狀線測(cè)試幾乎算是輻射場(chǎng)測(cè)試和傳導(dǎo)測(cè)試這兩種方法的混合。

三平面測(cè)試裝置中，一個(gè)主動(dòng)內(nèi)導(dǎo)體夾在兩個(gè)外平面中間，產(chǎn)生可通過運(yùn)算得到的阻抗。被測(cè)模塊放置于一個(gè)外平面和中心導(dǎo)體之間，中心導(dǎo)體的另一面是置空。由于整個(gè)測(cè)試的結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的，因此可在這一面與EUT呈鏡像位置的地方放置一個(gè)場(chǎng)強(qiáng)探針。

和TEM單元測(cè)試一樣，帶狀線測(cè)試和三平面測(cè)試裝置均有一個(gè)受其尺寸限制的頻率上限。在等于或高于由該尺寸決定的諧振頻率時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生不受控制的電磁場(chǎng)高次模。這三種方法相對(duì)于輻射天線法的優(yōu)勢(shì)就在于，采用這三種方法時(shí)，只需要適當(dāng)?shù)墓β示湍軌虍a(chǎn)生比輻射天線法大得多的場(chǎng)強(qiáng)，因?yàn)閳?chǎng)強(qiáng)等于導(dǎo)體平面之間的電壓除以它們之間的距離。

1.2 傳導(dǎo)干擾測(cè)試

第二類測(cè)試方法叫做傳導(dǎo)干擾測(cè)試，是直接將RF干擾施加在電纜裝置中，取代了在被測(cè)模塊放置之處施加電磁場(chǎng)。隨著RF電流在電路結(jié)構(gòu)(例如一塊印刷電路板PCB)中傳輸，組件模塊與外部裝置的連接處就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電流，在電子線路中造成干擾。盡管這種方法與輻射場(chǎng)測(cè)試法得出的結(jié)果類似，但二者之間沒有任何等同之處，因此這兩種方法常用于進(jìn)行完整測(cè)試，有時(shí)兩種測(cè)試的頻率范圍還有重疊。

傳導(dǎo)干擾測(cè)試最常采用的兩種耦合方法，一是需要注入一個(gè)可控制其大小的干擾電流的電流注入法(bulk current injection，BCI)，二是注入一個(gè)可控制其大小的功率的直接注入法。

1.2.1 電流注入法(BCI)

采用BCI法時(shí)，將一個(gè)電流注入探針放在連接被測(cè)件的電纜裝置之上，然后向該探針加入RF干擾。此時(shí)，探針作為第一電流變換器，而電纜裝置作為第二電流變換器，因此，RF電流先在電纜裝置中以共模方式流過，即電流在裝置的所有導(dǎo)體上以同樣的方式流通，然后再進(jìn)入EUT的連接端口。

真正流過的電流由電流注入處裝置的共模阻抗決定，在低頻的情況下，這幾乎完全由EUT和電纜裝置另一端所連接的相關(guān)設(shè)備對(duì)地的阻抗決定。一旦電纜長(zhǎng)度達(dá)到四分之一波長(zhǎng)，阻抗的變化就十分重要，并且會(huì)降低測(cè)試的可重復(fù)性。

圖2 電流注入法測(cè)試裝置

電流注入探針會(huì)帶來損耗，因而需要較大的驅(qū)動(dòng)能力才能在EUT上設(shè)立起合理的干擾源。盡管如此，BCI法還是有一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)，那就是其非侵入性，因?yàn)樘结樋梢院?jiǎn)單地夾在任何直徑不超過其最大可接受直徑的電纜上，而不需進(jìn)行任何直接的電纜導(dǎo)體連接，也不會(huì)影響電纜所連接的工作電路。

1.2.2 直接注入法

BCI法對(duì)驅(qū)動(dòng)能力要求過高，而且在測(cè)試過程中與相關(guān)設(shè)備的隔離也不好，直接注入法的目的就是克服BCI法的這兩個(gè)缺點(diǎn)。具體做法是將測(cè)試設(shè)備直接連接到EUT電纜上，透過一個(gè)寬頻人工網(wǎng)絡(luò)(Broadband Artificial Network，BAN)將RF功率注入EUT電纜，而不干擾EUT與其感應(yīng)器和負(fù)載的接口(見圖3)。

圖3 干擾直接注入法測(cè)試裝置

該BAN在測(cè)試頻率范圍內(nèi)RF阻抗可以控制。BAN在流向輔助設(shè)備的方向至少能夠提供500W的阻塞阻抗。干擾信號(hào)通過一個(gè)隔直電容器，直接耦合到被測(cè)線上。該方法在ISO 11452-7和SAE J1113/3中都有描述。

2. EMI測(cè)試的測(cè)試參數(shù)

在車輛組件的EMI測(cè)試中，根據(jù)不同車輛廠商所提出的不同要求，除了導(dǎo)入干擾信號(hào)的基本方法有所不同以外，還有許多參數(shù)也會(huì)有所不同。但不論RF干擾怎樣產(chǎn)生，這些參數(shù)都是相關(guān)的。

2.1頻率范圍

受測(cè)試方法本身及其所用變換器(transducer)的限制，上述的任一種方法都只適用于一個(gè)已定的頻率范圍。表2列出了本文中討論的各種方法在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中公布的適用頻率范圍。

表2 不同測(cè)試方法在不同標(biāo)準(zhǔn)中的適用頻率范圍