汽車對2.4GHz無線通信的干擾作用

　　本實(shí)驗(yàn)主要目的是通過分析汽車上的電磁干擾源和實(shí)測汽車在2.4 GHz頻段產(chǎn)生的輻射性電磁干擾的相對強(qiáng)度，推斷其對部署在汽車上的2.4 GHz無線通信設(shè)備的干擾作用。

　　1 汽車的電磁干擾源

　　電磁干擾產(chǎn)生于干擾源，它是一種來自外部的、并有損于有用信號的電磁現(xiàn)象。汽車對車載電氣設(shè)備的干擾分為兩種。第一種是輻射干擾，電磁波通過自由空間直接透入電子設(shè)備，并激勵(lì)設(shè)備內(nèi)部的電路，在電路上產(chǎn)生相應(yīng)的干擾能量，使與電路發(fā)生邏輯性錯(cuò)誤，足夠強(qiáng)的電磁干擾甚至可以直接損壞敏感的電子器件;第二種是傳導(dǎo)干擾，干擾源通過電源線、信號線等線纜把干擾信號耦合到其他設(shè)備，對其他設(shè)備的正常工作造成危害。對于獨(dú)立供電的車載2.4 GHz通信設(shè)備而言，它主要受到汽車的輻射性電磁干擾，所以本文主要分析、測量汽車的輻射性電磁源。

　　按照電磁波產(chǎn)生與傳播理論，只要在直線形的電路上引起電磁振蕩，直線形電路的兩端就會(huì)出現(xiàn)交替的等量異號電荷，這樣的電路就會(huì)向空間發(fā)射電磁波。電磁波在單位時(shí)間內(nèi)輻射的能量與頻率的四次方成正比，即電路的振蕩頻率越高就越容易向外輻射電磁波。汽車上有許多符合此條件的電路，因此汽車可以發(fā)出各種頻率的電磁干擾。交通密度每增加一倍，干擾噪聲功率頻譜密度便增加3～6 dB(A)。

　　汽車電氣系統(tǒng)內(nèi)最強(qiáng)的電磁干擾源是點(diǎn)火系。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，點(diǎn)火線圈次級的瞬變電壓很高，能在50μs內(nèi)上升至35 kV?；鸹ㄈ姌O放電時(shí)，會(huì)形成強(qiáng)烈的電磁輻射向周圍的自由空間傳播。這種輻射電磁噪聲包含很高的頻率成分，是電視廣播的主要干擾源。

　　汽車上有著許多的感性負(fù)載，比如各種電動(dòng)機(jī)和電磁閥。電磁閥的線圈在開路瞬間，會(huì)產(chǎn)生幾十倍于其工作電壓的反向電壓。這個(gè)反向電壓在由電感與分布電容形成的一個(gè)LC串聯(lián)振蕩電路中繼續(xù)諧振，從而產(chǎn)生諧波非常豐富的電磁輻射。這也是一個(gè)非常重要的電磁干擾源。

　　汽車上還存在許多觸點(diǎn)開關(guān)，由于觸點(diǎn)存在接觸電阻的原因，開關(guān)在開合時(shí)往往會(huì)產(chǎn)生電火花。如果電路中的電流比較大，這種電火花引起的電磁輻射也能夠干擾其他電器設(shè)備。直流電機(jī)工作時(shí)，炭刷和整流子也會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的火花，在很寬的頻率范圍內(nèi)引起輻射性電磁干擾。汽車的雨刮電機(jī)普遍用直流電機(jī)，對外產(chǎn)生的干擾也較強(qiáng)。

　　2 汽車的輻射性電磁干擾的測定與分析

　　2.1 測量方法

　　在2.4 GHz頻段上，分別測量汽車所處環(huán)境的電磁波功率和汽車在同一環(huán)境工作時(shí)的電磁波功率。通過對比這兩個(gè)值，可得到汽車在2.4 GHz頻段產(chǎn)生電磁干擾的相對強(qiáng)度。

　　2.2 測量過程

　　測量過程如下：

　　(1)安裝頻譜分析儀。頻譜分析儀有一個(gè)運(yùn)行在Windows操作系統(tǒng)的記錄軟件和驅(qū)動(dòng)程序。首先啟動(dòng)筆記本電腦，用USB線將頻譜分析儀FR24-SAU與筆記本電腦相連接，在操作系統(tǒng)提示找到新硬件后安裝頻譜分析儀的驅(qū)動(dòng)程序，最后在筆記本電腦上安裝頻譜分析儀的記錄軟件FRMT。

　　(2)測量環(huán)境噪聲。將頻譜分析儀的天線放在副駕駛位置上，啟動(dòng)筆記本電腦并運(yùn)行頻譜分析儀的記錄軟件，在記錄軟件上設(shè)置頻譜分析儀的各項(xiàng)參數(shù)，開啟頻譜分析儀的峰值保持功能，關(guān)閉汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)和所有車載電器設(shè)備，連續(xù)測量3 min，將測量結(jié)果記錄為“環(huán)境噪聲”。

　　(3)測量汽車噪聲。與測量環(huán)境噪聲的步驟相類似，開啟頻譜分析儀的峰值保持功能。在測量期間保持汽車發(fā)動(dòng)機(jī)一直處于運(yùn)行狀態(tài)，期間每隔30 s加減油門、開關(guān)轉(zhuǎn)向燈各一次，連續(xù)測量3 min，將結(jié)果記錄為“汽車噪聲”。

　　為了獲得比較穩(wěn)定的測量環(huán)境，減少其他干擾源對測量結(jié)果的影響，測量時(shí)間選擇在晚上11：00，測量地點(diǎn)選在距離民宅超過200 m的空曠場地。在測量期間還必須關(guān)閉筆記本電腦自帶的WiFi無線網(wǎng)絡(luò)功能，防止它影響測量結(jié)果。