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汽车元件中EMI抗干扰测试分析

2010-04-201550

  TEM单元法

  根据ISO 11452-3和 SAE J1113/24中的规定,TEM单元只是一段简单的封闭传输线,在其一端馈入一定的RF功率,并在另一端接一个负载阻抗。随着传输线中电磁波的传播,导体间就建立起一个电磁场。TEM(即横电磁波)描述的是在这类单元的作用区域内产生的占主导地位的电磁场。当传输线长度给定时,在一定的截面积上,场强均匀,且易测量或计算。EUT就放置在TEM单元的作用区域内。TEM单元一般呈箱体形式,内带一个隔离面,箱体的墙面作为传输线的一端,隔离面(或称隔膜,septum)作为另一端。TEM单元的几何构造对传输线的特性阻抗有决定性的影响。箱体是封闭的,除了很小的泄漏以外,单元外没有电磁场,因此这种单元可以不加外屏蔽地应用于任何环境。其主要缺点是其存在频率上限,这一上限频率与其物理尺寸称反比(见表1)。当频率高于此上限时,其内部电磁场的结构中开始出现高次模,场的均匀性,尤其是在由TEM单元的确切尺寸决定的谐振频率处的场均匀性,也开始变差。TEM单元能够测量的最大EUT尺寸受其内部可用的场强均匀区域体积的限制,因此最大EUT尺寸和该单元可测的最高频率之间有着直接关系。TEM单元的最低测量频率可到DC,这也是它与辐射天线测量法的不同之处。

  

表1 TEM单元法的频率上限

  带状线法和三平面法

  这两种方法与TEM单元法有本质的区别。TEM单元法属于封闭型测量方法,而带状线法和三平面法所采用的测试装置则是开放式传输线。也就是说,在采用这两种方法时,最大场虽然位于平面之间,但仍有能量辐射到测试装置外部,因此测试必须在一间屏蔽室内进行。ISO 11452-5 和 SAE J1113/23中均对带状线测试有所描述,而三平面测试只在 SAE J1113/25中提到。

  在带状线测试中,被测部件模块只对连接它与相关设备的电缆装置暴露,并不暴露在平面间的最大场强处。带状线平面作为传输线的源导体,其下放置1.5米的电缆装置,测试的参考地平面则作为另一端导体。带状线产生的场会在电缆装置中感应出经向电流,然后耦合入EUT。因此,带状线测试几乎算是辐射场测试和传导测试这两种方法的混合。

  三平面测试装置中,一个有源内导体被两个外平面夹在中间,产生的阻抗可通过计算得到。被测模块放置于中心导体和一个外平面之间,中心导体的另一面置空。由于整个测试装置的结构是对称的,因此可在置空的这一面与EUT呈镜像位置的地方放置一个场强探头。和TEM单元测试一样,带状线测试和三平面测试装置均有一个受其尺寸限制的频率上限。在等于或高于由该理尺寸决定的谐振频率时,就会产生不受控制的电磁场高次模。这三种方法相对于辐射天线法的优势就在于,采用这三种方法时,只需要不多的功率就能够产生比辐射天线法大得多的场强,因为场强等于导体平面之间的电压除以它们之间的距离。

  传导干扰测试

  第二类测试方法叫做传导干扰测试,它不需在被测模块放置之处施加电磁场,而是直接将RF干扰施加在电缆装置或接入被测部件模块的装置中。这样一来,随着RF电流在电路结构(例如一块印制电路板PCB)中传输,部件模块与外部装置的连接处就会产生一个电流,从而在电子线路中造成干扰。这种方法与辐射场测试法虽然结果类似,但二者之间没有任何等同之处,因此这两种方法都常用于进行完整测试,有时两种测试的频率范围还有重叠。传导干扰测试最常采用的两种耦合方法有电流注入法(bulk current injection,BCI)和直接注入法,前者需要向EUT中注入干扰电流,并控制注入电流的大小,后者则注入功率并控制注入功率的大小。

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