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汽车元件中EMI抗干扰测试分析

2010-04-201550

  电流注入法(BCI)

  BCI法在ISO 11452-4和SAE J1113/4中均有描述,采用该方法时,将一个电流注入探头放在连接被测件的电缆装置之上,然后向该探头注入RF干扰。此时,探头作为第一电流变换器,而电缆装置作为第二电流变换器,因此,RF电流先在电缆装置中以共模方式流过(即电流在装置的所有导体上以同样的方式流通),然后再进入EUT的连接端口。

 

  真正流过的电流由电流注入处装置的共模阻抗决定,而在低频下这几乎完全由EUT和电缆装置另一端所连接的相关设备对地的阻抗决定。一旦电缆长度达到四分之一波长,阻抗的变化就变得十分重要,它可能降低测试的可重复性(见图2)。此外,由于电流注入探头会带来损耗,因而需要较大的驱动能力才能在EUT上建立起合理的干扰水平。尽管如此,BCI法还是有一个很大的优点,那就是其非侵入性,因为探头可以简单地夹在任何直径不超过其最大可接受直径的电缆上,而不需进行任何直接的电缆导体连接,也不会影响电缆所连接的工作电路。

 图2电流注入法测试装置

  直接注入法

  BCI法对驱动能力要求过高,而且在测试过程中与相关设备的隔离也不好,直接注入法的目的就是克服BCI法的这两个缺点。具体做法是将测试设备直接连接到EUT电缆上,通过一个宽带人工网络(Broadband Artificial Network,BAN)将RF功率注入EUT电缆,而不干扰EUT与其传感器和负载的接口(见图3),该BAN在测试频率范围内对EUT呈现的RF阻抗可以控制。BAN在流向辅助设备的方向至少能够提供500W的阻塞阻抗。干扰信号通过一个隔直电容,直接耦合到被测线上。ISO 11452-7和SAE J1113/3中描述了该方法。

  

图3干扰直接注入法测试装置

  汽车部件EMI测试的测试参数

  在车辆部件的EMI测试中,根据不同车辆厂商所提出的不同要求,除了引入干扰信号的基本方法有所不同以外,还有许多参数也会有所不同。但不论RF干扰怎样产生,这些参数都是相关的。

  频率范围

  受测试方法本身及其所用换能器(transducer)的限制,上述的每一种方法都只适用于一个既定的频率范围。表2列出了本文中讨论的各种方法在相应标准中公布的适用频率范围。测试过程中,通常需要使测试信号在整个频率范围内扫描变化或步进变化,监测此时EUT与其应有功能和性能的差异来得到测试结果。每次测试的最小滞留时间一般为2秒,如果EUT的时间常数较大,滞留时间可能更长。如果采用软件控制的测试信号发生器,那么测试信号通常不是扫描过整个频率范围,而是采用步进方式,因此还要定义频率步进的步长。滞留时间和频率步长二者共同决定了执行单次扫描所需花费的时间,从而也决定了整个测试所需的时间。

  幅度控制

  不论采用哪种测试方法,对施加在EUT上的测试信号幅度都必须小心控制。幅度控制的方法按照原理不同通常可分为两类,一类叫闭环控制法,一类叫开环控制法。在带状线测试和TEM单元测试时,可以通过已知的净输入功率和传输线的参数来计算得到的场。但除了这两种方法以外,都需要利用闭环法来实现幅度控制。在辐射干扰测试中,干扰信号的单位采用伏特/米(volts/meter),在电流注入测试中,单位采用微安(milliamps),在直接功率注入测试中,单位采用瓦特(watts)。

  闭环法

  采用闭环控制法时,一个场强仪或电流监控探头一直监测着施加在EUT上的激励,据此将功率调整到目标值。该方法存在一个问题,那就是EUT的介入打乱了我们用作干扰激励的电磁场,因此找不到一个能够正确反映出我们得到的场强,并对所有类型EUT普遍适用的位置来放置场强仪,在微波暗室中进行辐射干扰测试时这一问题尤其明显。当测试频率使得EUT尺寸与波长可以相比拟时,在某些位置上场的分布可能会出现大幅下降。如果场强仪刚好放置在一个这样的位置上,那么当我们根据场强仪的读数来维持需要的电磁场强度时,势必会在EUT附近的位置上造成严重的过测(over-testing)。BCI测试中也存在类似问题,当EUT的共模输入阻抗与测试信号谐振时,要维持需要的电流就会造成过测(over-testing)。实际上,在这样的环境下,许多时候放大器都无法提供维持规定电平所需的功率,而一旦放大器过载,还会造成更多的测试问题。

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