汽车电子电气部件的电磁骚扰技术要求

　　概述

　　汽车电磁骚扰特性是汽车电磁兼容性中的一部分，可以从两个方面去考查。首先，考查汽车电磁骚扰对其周围环境的影响，对此技术要求有国家标准GB14023-2000《车辆、机动船和由火花点火发动机驱动的装置的无线电骚扰特性的限值和测量方法》，该标准已执行多年，先后有4个版本，在此版本之前的版本分别为GB14023-92和GB6279-86，最早期的版本为部级标准JB3093-82；其次，考查汽车电磁骚扰对车辆内部接收机的影响，对此技术要求有国家标准GB18655-2002《用于保护车载接收机的无线电骚扰特性的限值和测量方法》。以上两个标准均被列入国家发改委对新申报车辆强制检验项目中。

　　本文就汽车电磁骚扰对车内无线电接收机的影响及技术要求，谈谈国家标准GB18655-2002。该标准经过了几年的操作，其指导思想有了更深刻的认识。整车的骚扰限制应作为参考，安装在整车上的各种电子电器部件应按照标准要求执行。


图1 零部件测试图例

　　技术要求说明

　　国家标准GB18655是汽车及其零部件的电磁兼容性技术标准之一，主要用于考查汽车及其零部件产生的各种电磁骚扰对车内无线电接收机的骚扰程度，并以骚扰限值形式加以限制。

　　国家标准GB18655-2002属国家强制性标准。标准中规定了150kHz~1000MHz频率范围的无线电骚扰限值和测量方法，适用于任何车辆和大型装置及其电子或电气零部件，其限值用于保护车载接收机免受同车内的零部件或电子模块产生的电磁骚扰。标准主体包括三个部分内容和六个附录，它们是：

　　第一部分：概述

　　第二部分：车载天线接收到的发射的测量

　　第三部分：车辆零部件和模块的测量

　　附录A：天线匹配单元——整车试验

　　附录B：零部件试验屏蔽暗室的校准过程

　　附录C：电流探头要求

　　附录D：抑制骚扰的说明

　　附录E：TEM小室尺寸

　　附录F：人工电源网络原理图

　　概念说明

　　技术标准中有些概念可以广义地去理解。

　　车载接收机：是指在电磁骚扰情况下，可能会影响正常工作或运行的各种承受体。如：声音和电视接收机、无线电话、车载移动通讯等设备；车辆的含义包括：轿车、客车、乘用车、载货车、电动车辆、农用拖拉机、工程机械车辆等。

　　针对电磁骚扰的特性和影响程度的大小，对其进行分类。在该标准中将骚扰分成宽带骚扰和窄带骚扰，并给出了区别宽带和窄带骚扰常用判别方法，既采用干扰接收机的峰值检波器和平均值检波器分别测量，测量结果的差值是否大于6dB的方法。

　　针对汽车中各种骚扰源，按其特点、持续时间长短划分成三种类型，并给予不同的限值要求。具体分类为：

　　a) 连续或长持续时间型和自动短持续时间型宽带设备；

　　b) 手动短持续时间型宽带设备；

　　c) 窄带设备。

　　以上的分类与划分是基于这样一种观点，认为连续发射的骚扰源比周期性或短时型工作的骚扰源有更严重的影响，窄带骚扰源比宽带骚扰源有更集中的骚扰能量，因此应该有更严格地骚扰限值。例如：微处理器、数字逻辑电路、震荡器、时钟信号发生器等都属于窄带骚扰源的产品。


图2 电波暗室

　　标准限值

　　整车骚扰限值。

　　零部件传导骚扰限值：

　　·沿电源线的传导骚扰限值，宽带骚扰限值；窄带骚扰限值。

　　·沿控制/信号线的传导电流骚扰限值，宽带骚扰限值；窄带骚扰限值。

　　·零部件辐射骚扰限值，宽带骚扰限值；窄带骚扰限值。

　　试验手段

　　屏蔽室

　　屏蔽室应具有一定的屏蔽外界电磁噪声的效能，保证测试环境能满足对电磁噪声电平的要求。要求环境电磁噪声电平应比限值电平至少低6dB。

　　电波暗室

　　电波暗室的其它名称为装有吸波材料的屏蔽室(ALSE)，它是在屏蔽室的内墙上和天花板上使用射频吸波材料，吸收电磁波的反射能量，见图2。具体要求：

　　a．ALSE的反射特性应满足70MHz~1000MHz频率范围内，从墙和天花板的反射能量造成的最大误差小于6dB。

　　b.在ALSE内，所有与辐射发射测量无关的物品清除干净，这样有利于减少对测量结果的影响，这其中包括不必要的设备、电缆架、桌、椅、柜子等，与试验无关的人员应离开ALSE现场。

　　干扰接收机

　　干扰接收机或称测量接收机，应符合GB/T6113.1对测量仪器设备技术参数的要求，应具有峰值检波器、准峰值检波器、平均值检波器，测量时手动或自动频率扫描方式均可使用。选择最小扫描时间。测量接收机的带宽应适当选取，应使仪器的本底噪声值至少比限值低6dB。

　　电源系统

　　电源系统应有适当的调整功能，保证试验时对电压的要求。12V电系统为13.5±0.5V；24V电系统为27V±1.0V。电源系统应经过适当的滤波，以使电源中的射频噪声比规定限值至少低6dB。

　　人工电源网络

　　人工电源网络(AN)或线性阻抗稳定网络(LISN)。AN应有一个标称为5mH的电感，测量端口有50W特性。

　　接地平板

　　测量传导或辐射发射时应采用一接地平板，见图1。接地平板采用至少0.5mm厚铜板或镀锌钢板，应与屏蔽室搭接，其搭接直流电阻不超过2.5mW,搭接片间的距离不大于0.9m。

　　电流探头

　　电流探头是一个将电流转换成电压的互感器，其校正因子被称为转换阻抗Zt。被测导体中的射频电流Ip与测量接收机电压读数Es的关系为：Ip=Es/Zt 。
　　
　　电流探头应具有的特性：

　　a.频率范围：0.15MHz~ 108MHz；

　　b.饱和电流：应大于最大预期电流的1.25倍；

　　c.额定输出负载阻抗：(50＋j0)Ω；

　　d.电流钳孔尺寸：足以进行最粗电缆的试验。

　　天线

　　天线系统应具有50Ω阻抗匹配特性，可以使用：

　　a.0.15MHz~30MHz    1m单极垂直天线；

　　b.30MHz~200MHz     可以水平和垂直极化的双锥天线；

　　c.200MHz~1000MHz   可以水平和垂直极化的对数周期天线；

　　d.20MHz~1000MHz    复合宽频带天线。

　　适用产品分类与骚扰抑制

　　目的

　　国家标准GB18655的适用产品分两大类：一类是汽车整车；另一类是安装于汽车上的各种零部件和电子模块。

　　该技术要求规定了适用的产品种类，但不仅限于列举的产品。目的在于限制汽车及其零部件的无线电骚扰，保护车载无线电接收机能令人满意地收到无线电信号。规定使用骚扰抑制器或必要的抑制措施，用于减小因车内电器设备对其内部电源的无线电骚扰能量，用于减小通过车内的线束耦合对车载无线电接收天线端的骚扰能量。

　　整车产品

　　对整车产品的测试，主要考查车载无线电接收机天线的末端无线电骚扰电压的大小。参见图2。

　　零部件和电子模块

　　零部件测试见图1。

　　·宽带骚扰源的产品

　　按持续时间长短划分宽带骚扰源的产品。

　　·窄带骚扰源的产品

　　微处理器、数字逻辑电路、震荡器、时钟信号发生器等都属于窄带骚扰源的产品。这种骚扰源有较强的耦合能量，与有用信号相似且连续产生。因此这种骚扰更加有害。

　　骚扰抑制

　　为了成功地抑制车内骚扰，首先需要识别骚扰源和骚扰的方式途径。前面列举了骚扰源的产生部件，而骚扰传播的途径可以有以下几种方式(但不限于此)：

　　a.耦合到天线的骚扰；

　　b.耦合到天线电缆的骚扰；

　　c.通过电源供电电缆侵入接收机内；

　　d.直接辐射侵入接收机；

　　e.耦合到与汽车接收机连接的其它所有电缆。

　　结语

　　汽车电磁骚扰的技术要求对于提高汽车整车的电磁兼容性、安全可靠性非常重要。国家标准GB18655的有效执行，为保护车载接收机能正常运行，对车辆内部零部件的无线电骚扰特性提出了技术要求。时下大力发展汽车电子技术产品，各有关单位在开发汽车电子产品时、对于任何欲安装于车辆上的电子电气零部件时，应充分考虑有关汽车电磁骚扰技术标准。