（机械电子工程专业论文）汽车电器辐射抗扰度测试方法及带状线的研制.pdf

汽车电器辐射抗扰度测试方法及带状线的研制 梁健指导教师：荇全兴 东南大学电磁兼容研究室 摘要 随着汽车工业进入电子化时代，越来越多的电子电器被应用到汽车上。这些电子器件在增加汽 车的经济性、安全性和舒适性的同时，也使其电磁兼容性问题变得非常复杂。汽车电器辐射抗扰度 测试是衡量汽车电磁兼容性的必要方法，也是检验汽车电器抵抗电磁骚扰能力的重要手段。 本课题根据汽车电器组件的辐射抗扰度测试要求，研制了一套带状线测试装置。该带状线装置 的特性阻抗为5 0 1 2 ，在3 0 0 k h z , - 4 t 0 0 m h z 的频率范围内，电压驻波比( v s w r ) 小于1 2 5 ，插入损耗 小于4 d b ，场均匀度在3 d b 以内。当注入2 0 w 的信号功率时，带状线装置的测试区最大能产生 2 0 0 v m 的电场。通过h f s s 软件仿真发现，带状线装置的电场分布主要集中在带状线与接地平板之 间，沿线呈行波传播，而在转换接头处场强变化剧烈，绝缘支柱对测试区场分布的影响还是较小。 当频率升高，带状线装置的辐射损耗将增大，使得装置本身的性能变差，这也限制了装置的使用频 率上限。 本文通过建立线缆传输线等效模型，首先分析了带状线法和大电流注入法测试机理。然后，介 绍了这两种方法测试的要求，试验配置，抗扰度限值等。最后，分别用带状线法和大电流注入法进 行试验分析与比较。 关键词：汽车电磁兼容，抗扰度，特性阻抗，插入损耗，带状线，大电流注入法 m e t h o d sa n dd e v i c e sf o rm e a s u r i n g e l e c t r o m a g n e t i ci m m u n i t yo fv e h i c u l a r e l e c t r o n i cs u b a s s e m b l i e sa n dd e s i g ns t r i p l i n e l i a n gj i a n s u p e r v i s o r ：j i a n gq u a n x i n g e m cl a b ，s c h o o lo f m e c h a n i c a le n g i n e e r i n g , s o u t h e a s tu n i v e r s i t y , n a n j i n gc h m a a b s t r a c t w i t ht h ea u t o m o b i l ei n d u s t r y c o m i n gi n t o e l e c t r o n i c e r a ，m o r ea n dm o l ee l e c t r i c a l e l e c t r o n i c a s s e m b l i e sa r ea p p l i e do na u t o m o b i l et h e s em a k et h ea u t o m o b i l eb e c o m e sm o r ea n dm o r ee c o n o m i c a l ， s a f ea n dc o m f o r t a b l e ，b u ta tt h es a m et i m e ，e l e c t r o m a g n e t i cc o m p a t i b i l i t yo fa u t o m o b i l e sb e c o m e sm o r e c o m p l i c a t e d m e a s u r i n ge l e c t r o m a g n e t i ci m m u n i t yo fv e h i c u l a re l e c t r o n i cs u b a s s e m b l i e si san e c e s s a r y m e t h o dt oe n s u r ea u t o m o t i v ee l e c t r o m a g n e t i cc o m p a t i b i l i t y , a n di sa ni m p o r t a n tm e t h o dt o t e s tt h ea b i l i t o f e l e c t r i c a l e l e c t r o n i ca s s e m b l i e st or e s i s te l e c t r o m a g n e t i cd i s t u r b a n c e ， a c c o r d i n g t ot h ed e m a n d so fm e a s u r i n ge l e c t r o m a g n e t i ci m m u n i t yo fv e h i c u l a re l e c t r o n i c s u b a s s e m b l i e s ，as t r i p l i n ef o rr a d i a t e ds u s c e p t i b i t i t t e s t i n go fv e h i c u l a rc o m p o n e n t si sd e s i g n e da n d c o n s t r u c t e d t h ef i e l d s t r e n g t hd i s t r i b u t i o ni n s i d et h es t r i p l f i n ei sa n a l y z e da n dt h ed i m e n s i o no f t h es t r i p l i n e i so p t i m i z e db a s e do nt h es i m u l a t i o n i t sc h a r a c t e r i s t i ci m p e d a n c ei s5 0 q a n dt h ei n p u tv s r wi sl e s st h a n 1 2 5 ，i n s e r t i o nl o s si sl e s st h a n4 d bi nt h ef r e q u e n c yr a n g ef r o m3 0 0 k h zt o4 0 0 m h z ，a n dh a st h ef i e l d u n i f o r m i t yo f 3 d b w h e n t h e i n p u t p o w e r i s2 0 w ：t h e f i e l ds t r e n g t ha t t h ec e n t e ro f t h es t r i p l i n ec a l l b e o b t a i n e di s2 0 0 w m u s i n gt h eh f s ss i m u l a t i o ns o f t w a r e ，i tc a r lb ef o u n dt h a tt h em a i nf i e l ds t r e n g t h f o c u s e sb e t w e e nt h es t r i p l f i n ea n dt h eg r o u n dp l a n e b u tt h ef i e l di i lt h et r a n s f o r ma d a p t e rb e c o m e sv e r y a c u t e t h ef i e l do ft h et e s t i n ga r e a si sa f f e c t e dl i r l eb yt h ei n s u l a t e dr o d s w h e nt h ef r e q u e n c yi su p ，t h e r a d i a n tl o s so ft h es t r i p l i n ei n c r e a s e s i tw i l la f f e c tt h ep e r f o r m a n c eo ft h es t r i p l f i n ea n dl i m i t st h eu p p e r l i m i to f t h eu s a b l e 丘e q u e n c yr a n g e t h ep r i n c i p l eo f s t r i p l i n ea n db c ia r ea n a l y z e db yb u j l d f i n gt h et r a n s m i s s i o nl i n em o d e l a l s ot h et e s t c o n d i t i o n ，t h et e s ts e t - u pa n dt e s ts e v e r i t yl e v e l so f t h e s et w om e t h o d sa r ei n t r o d u c e d a tl a s t ，t h et e s tr e s u l t o f t h et w om e t h o d si sa n a l y z e da n dc o m p a r e d k e yw o r d s ：a u t oe m c ，s t r i p l i n e ，i m m u n i t y , c h a r a c t e r i s t i ci m p e d a n c e ，i n s e r t i o nl o s s ，b c i i i 符号、变量、缩略词等本论文专用术语注释表 缩略词列表 a b sa n t i - l o c kb r a k i n gs y s t e m a na r t i f i c i a ln e t w o r k a n s i a m e r i c a nn a t i o n a ls t a n d a r d si n s t i t u t e b c ib u l kc u r r e n ti n j e c t i o n b s i b r i t i s hs t a n d a r dl n s t i t u t i o n c i s p rc o m i mm m m a n o n a l es p e c i a ld e s p e r t u r b a t i o n sr a d i o e l e c t r i q u e s c t c s l u e c e e c u e e c e m c e e m s e s a e u t f c c g b g t e m h f s s i s o n b s o a t s r s s a c s a e t e m t d r v d e c h i n e s en a t i o n a lt e c h n i c a lc o m m i r f o r s t a n d a r d i z a t i o no nr a d i oi n t e r 】b r c n c e e c o n o m i cc o m m i s s i o nf o re u r o p e e n g i n ec o n t r o lu n i t e u r o p e a ne c o n o m i cc o m m u n i t y e l e c t r o m a g n e t i cc o m p a f i b i l i t y e l e c t r o m a g n e t i ci n t e r f e r e n c e e l e c t r o m a g n e t i cs u s c e p t i b i l i t y e l e c t r i c a l e l e c t r o n i cs u b - a s s e m b l y e q u i p m e n tu n d e rt e s t t h ef e d e r a lc o m m u n i c a t i o n sc o m m i s s i o n g u o j i ab i a oz h u n g i g a h e r t zt r a n s v e r s ee l e c t r o m a g n e t i c h i g hf r e q u e n c ys i m u l a t i o ns y s t e m i n t e m 砸o n a le l e c t r o t e e i m i c a lc o m m i s s i o n i n t e r n a t i o n a lo r g a n i z a t i o nf o rs t a n d a r d i z a t i o n t h en a t i o n a lb u r e a uo f s t a n d a r d s o p e n a r e a t e s ts i t e r o h d e & s c h w a r z s e m i a n e c h o i cc h a m b e r s o c i e t yo f a u t o m o t i v ee n g i n e e r t r a n s v e r s ee l e e l r o m a g n e t i e t u n ed o m a i nr e f l e c t o m e l r y p r u f s t e l l et e s t i n ga n dc e r t i f i c a t i o ni n s t i t u t e v 电子制动防抱死系统 人工网络 美国国家标准学会 大电流注入 英国标准协会 国际无线电干扰特别 委员会 全国无线电干扰标准 化技术委员会 欧洲经济委员会 系统电控单元 欧洲经济共同体 电磁兼容 电磁干扰 电磁敏感度 电子电器组件 受试设备 ( 美国) 联邦通信委员会 中国国家标准 吉赫兹横电磁波 高频仿真系统 国际电工委员会 国际标准化组织 ( 美国) 国家标准局 开阔测试场地 罗德与施瓦茨 半波暗室 美国汽车工程师学会 标准 横电磁波 时域反射 德国电气工程师协会 符号、变量，缩略词等本论文专用术语注释表 符号、变量列表 岛磁通密度的振幅 c光速 c 0传输线上单位长度两个导体的电容 d 带状线接地平板的宽度 e 电场强度 乓 信源电动势 ， 频率 g o 传输线上单位长度两个导体的电导 h 带状线离接地平板的高度 磁场强度 ， 电流 ， 线缆长度 传输线上单位长度两个导体的电感 户功率 岛传输线上单位长度两个导体的电阻 t 时间 u 电压 矿 带状线的宽度 而特性阻抗 乙 源阻抗 五负载阻抗 五传输阻抗 乙波阻抗 口 衰减常数 ， 相移常数 ， 传播常数 品真空的介电常数，值为1 ( 3 6 x 1 0 9 ) f m 昂相对介电常数 a 波长 口磁导率 肺 真空的磁导率，值为4 x 1 0 - 7 h m t o 角频率 v i 东南大学学位论文独创性声明及使用授权声明 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所 知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本 研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名豫便日期型 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电 子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相 一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或 部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：三坠鱼导师签名 第1 章绪论 1 1 研究背景 第1 章绪论 随着汽车工业的发展，电子技术在现代汽车上的应用越来越广泛。以前，汽车的功能大部分由 机械装置来完成，而只有少数功能有电子产品来完成，如指示灯、香烟点出器、汽车音响等。而现 在，电子技术尤其是微电子技术几乎被应用于汽车的每一项功能中，汽车电子产品在汽车中的价值 比重愈来愈大。据有关统计，目前研发、制造汽车电子电器组件( e l e c t r i c a l e l e c t r o n i cs u b - a s s e m b l y ， e s a ) 的成本已占到汽车总成本的3 0 。 众所周知，国外的汽车电子电器已跨过了三个发展阶段。第一阶段( 1 9 7 4 年以前) ，它是以分 立电子元件为代表，比如电压调节器、电子闪光灯、晶体管点火装置、交流发电机等一些生产技术 起点较低的电子电器产品。第二阶段( 1 9 7 4 年1 9 8 4 年) ，它己开始发展对汽车的电子电器系统控制， 例如电子汽油喷射系统、电子制动防抱死系统( a n t i - l o c kb r a k i n gs y s t e m ，a b s ) 、自动灯光系统、 自动除霜系统、车辆导航系统、电子变速系统、防盗系统、在车故障诊断系统、车下故障诊断系统 等。第三阶段( 1 9 8 4 1 9 9 3 年) ，由于微型计算机在汽车上的应用日趋成熟，并向智能化方向发展， 电子电器设备不只是取代机械装置，而是力图实现对汽车的最优化控制，例如全轮驱动控制系统、 全轮转向控制系统、牵引力控制系统、电子负荷调节器，电子道路监示器、高速限制器、防睡器、 可热式挡风玻璃、安全气囊系统、高级立体音响装置、集成线束、车载电话等。 随着消费者对汽车智能化、电子化、信息化及网络化要求逐步提高，现代汽车电子的发展方向 是将计算机、通信、控制、微电子及电子传感器等技术融入汽车，使汽车由传统意义上的机械产品 向高新技术产品演变。目前，通信与导航自动驾驶系统、自动防撞系统、动力最优化系统，以及电 子地图技术已经逐步应用于汽车之中。未来的汽车电子技术将朝着更可靠、更舒适、更智能的方向 发展。 我国的汽车电子电器工业起步比较晚，目前正处于起步阶段，全国汽车电子企业约1 0 0 0 家，但 绝大部分企业规模小，产品单一且技术含量低。产品集中在车载电子设备，如汽车音响、汽车仪表、 通信导航设备以及部分半导体电路和器件、传感器及电机等。经过几年的发展，中国汽车电子产业 吸引了越来越多相关企业的重视，全球各主要汽车电子厂商纷纷加大在华投资力度，欲使中国成为 其主要的生产基地之一。在此环境下，中国汽车电子电器工业的发展潜力将是巨大的，也将越来越 获得人们的关注。 现在，汽车上的电子产品越来越多，它们在增加汽车的经济性、安全性和舒适性的同时，也使 其电磁兼容问题变得更为复杂。汽车电磁兼容性研究就是要保证汽车在运行过程中，车上的电子电 气设备不互相影响，能兼容地工作，整个汽车既能抵抗外来干扰，又不向环境外及环境中的其它设 备释放超过允许范围的干扰。 东南大学硕士学位论文 1 2 电磁兼容简介 1 2 1 电磁兼容性的含义 什么是兼容呢? 一般来说，“兼容”是描述一种和谐的共存状态。顾名思义，电磁兼容性 ( e l e c t r o m a g n e t i cc o m p a t i b i l i t y , e m c ) 可理解为电磁环境中的和谐共存状态。国家标准 g b t 4 3 6 5 - 2 0 0 3 定义【4 l ，电磁兼容性是指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何 事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。 什么是电磁骚扰? 电磁骚扰吲( e l e c t r o m a g n e t i cd i s t u r b a n c e ) 是指任何能引起器件、设备或系统 性能降低或对生命会无生命物质造成有损窖影响的电磁现象。电磁骚扰可能是电磁噪声、无用信号 或传播媒介本身的变化，它强调的是能产生影响，可能无影响结果。 电磁干扰( e l e c t r o m a g n e t i ci n t e r f e r e n c e ，e m i ) 是指电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能 的下降，他强调的是产生影响并有影响的结果。一般人们不予严格区分，将电磁骚扰和电磁干扰统 称为电磁干扰( e m i ) 一般地，电磁兼容涵盖了电磁干扰( e m i ) 和电磁敏感度( e m s ) 两方面，箕研究分类如图1 - l 所示。电磁敏感度( e l e c t r o m a g n e t i cs u s c e p t i b i l i t y ) 是指存在电磁骚扰的情况下，器件、设备或系统 不能避免性能降低的能力。电磁抗扰度( e 1 e 嘶i 豫驴e 雠i m m u n i t y ) 是指器件、设备或系统面i j 缶电 磁骚扰时不降低运行性能的能力。即敏感度阀值越小，抗扰度越差。 图1 1 电磁兼容性技术的分类 汽车电磁兼容性，根据e e c 指令2 0 0 4 1 0 4 e c 的定义，是指车辆或零部件或独立技术单元在其 电磁环境中能令人满意地工作，又不对该环境中任何事物造成不应有的电磁骚扰的能力。汽车电磁 兼容技术的分类如图1 2 所示 图1 - 2 汽车电磁兼容性技术分类 2 第1 章绪论 一般认为，汽车电磁兼容性研究就是要解决在汽车内所有的电子电器设备不产生相互电磁干扰 影响，解决外界的电磁场对车辆的行驶安全产生电磁干扰的影响，使每个电子设备都能可靠地执行 自己的功能，同时保证汽车对外界的电磁辐射控制在允许值之内。 1 2 2 电磁兼容技术的研究内容 电磁兼容是研究在有限的空间、有限的时间、有限的频谱资源条件下，各种用电设备( 系统、 分系统、甚至包括生物体) 可以共存并不致引起降级的- - n 科学，其研究内容有1 5 i ： ( a ) 电磁骚扰特性及其传播方式的研究。任何一个复杂系统或装置之间的电磁骚扰和响应过 程，均可简化为图1 - 3 所示。电磁干扰的三要素包括电磁干扰源、耦合途径和敏感设备。耦合 途径可分为传导和辐射两种。沿电源线或信号线传输的电磁骚扰称为传导干扰；通过空间传播 的电磁骚扰称为辐射干扰。 图1 - 3 电磁干扰过程的三要素 ( b ) 电磁兼容性设计的研究。它包括：( 1 ) 干扰控制技术的研究；( 2 ) 效，费比的综合分析。 ( c ) 电磁兼容性频谱利用的研究。它研究如何合理地利用无线电频谱、防止频谱污染、消除电 磁骚扰对武器装备和人体的危害、预防电子系统间和系统内设备间的相互干扰。 ( d ) 电磁兼容性规范和标准的研究。通过制订规范和标准来限制电子系统或设备的电磁发射， 提高敏感设备的抗扰度从而使系统和设备相互干扰的可能性大大下降。 ( e ) 电磁兼容性测试和模拟技术的研究。它主要研究适合于电磁兼容性测试用的各种模拟源和 测试装置。 面对于汽车电磁兼容而言，其研究内容经历了三个阶段： ( 1 ) 2 0 世纪8 0 年代以前，主要研究汽车高压点火系统产生的电磁干扰对汽车周围无线电设备 的影响。 ( 2 ) 2 0 世纪9 0 年代，主要研究内容扩大到包括车辆、( 内河) 船、内燃机驱动的装置的无线 电干扰( 仅限于c i s p r d ) 。 ( 3 ) 2 0 世纪9 0 年代中期以后，由于电子设备和电子控制技术广泛地应用于汽车，车内的电磁 骚扰问题日益突出，所以主要研究车辆内部的电磁干扰的防护问题。 3 东南大学硕士学位论文 1 3 汽车电磁兼容特点 汽车作为电磁兼容研究的对象有其特有的特性。汽车上的电系负载多种多样，既有小阻抗、大 电流的阻性，感性负载，也有小电流、高电压的发生装置，还有高频振荡信号源，它们不仅对外是潜 在的骚扰发射源，也成为对车载电器的骚扰源；另外由于高机动性，汽车也可能会处于各种低频或 高频的复杂电磁环境中，由此产生的电磁干扰耦合也会影响汽车电子电器系统的正常运行。 1 3 1 汽车电磁干扰源 汽车电子设备工作在行驶环境不断变化的汽车上，环境中电磁能量构成的复杂性和多变性，意 味着系统所受到的电磁干扰来源比较广泛。按照电磁干扰的来源分类，可分为车内电磁干扰源和车 外电磁干扰源。 车内电磁干扰源主要是指车上各种电子电器系统产生的电磁干扰。车内电磁干扰分类如表1 - 1 所示嘲。 表1 1 车内电磁干扰源分类 名称解释 汽车供电系电磁干扰表现为电源异常电压。电路瞬变过电压及开关触点间隙火花放电等 供电系电磁干扰源 电磁干扰源，其中影响最大的是电路瞬变过电压 汽车电系内最强的电磁干扰源是点火系。汽车发动机点火时，点火线圈初、次级瞬变电 点火系电磁干扰源压很高，对车载电子装置产生根强的传导干扰。同时由于火花塞电极放电强烈，因此 对周围的空间形成很强的电磁辐射。 汽车电系内存在大量的感性负载。如各种电动机和电磁阀等，其线圈在开路瞬间，都会成 感性负载瞬变干扰源为一种宽频谱、大能量的瞬变脉冲。这种瞬变脉冲不但具有浪涌性质，而且具有丰富的 谐波，可能引起电子控制系统的逻辑错误，甚至导致部分敏感器件或固体组件的损坏 汽车电系内分布有各种触点，如开关触点、继电器触点、整流子电机的电刷与整流子问 触点等。这些触点都是用来通断电流的，但在其要开未开、或要闭未闭瞬间。都会产生 触点放电 程度不同的火花放电现象。这种触点问放电能量虽然比火花塞电极放电能i t , j , 得多但 其放电瞬间的能量密度通常可达到造成危害的程度。 汽车电系内存在大量的成柬包扎的导线及多点搭铁的地回路，较长的无屏蔽线及搭铁阻 电磁耦合干扰 抗在汽车电系内可能产生磁感应耦合和电容耦合。 静电产生的机理是两种不同物质相互摩擦时，会在两物体间引起电子的移动，其结果使 得两物体的表面分别带上正电荷和负电荷，形成静电电场。汽车在行驶时，车轮与地面 的摩擦、车身与空气的摩擦、气流与气管壁的摩擦、机架与支承间的摩擦，乘员衣服与 静电放电 座垫间的摩擦等，都可能形成静电干扰源静电电量虽小，一般为1m c 以下，但静电 电压却很高，可达上万伏如此高的静电电压必然产生静电放电，其放电电流形成传导 干扰，放电火花形成辐射干扰。 4 第1 章绪论 车外电磁干扰是汽车行驶中经历各种外部电磁环境时所受的干扰。这类干扰存在于特定的空间 或是特定的时间，如高压输电线、高压变电站和大功率无线电发射站的电磁干扰，以及雷电、太阳 黑子辐射电磁干扰，等等【7 】。环境中其它临近的电子设备工作时也会产生干扰，例如行驶中相距较 近的汽车。 1 3 2 汽车电磁敏感设备 汽车电磁敏感设备是汽车上所有被干扰对象的总称，所有由于电磁干扰信号的存在而偏离其正 常工作状态的电子电气元件都可以成为敏感设备。车上的敏感设备很多，这包括各种电子模块、控 制器、传感器、显示器、通信和广播设备等。特别值得指出的是，传感器非常容易受到干扰，因为 其本身对微弱信号很敏感。 敏感设备的分类方法很多，最常见的有4 种【b 】：根据其执行的任务划分；根据其输入信 号或者其易受影响的信号类型划分；根据设备的关键程度划分；根据干扰机理划分。 美国汽车工程师协会根据其功能的重要性进行了分级，从而确定设备的电磁干扰的安全裕度。 一般可分为三级： a 级表示该功能仅为了方便或舒适，如汽车音响等： b 级表示该功能对于汽车运行非必须，但可为驾驶员提供帮助，如转速显示、油量显示等； c 级表示该功能对于汽车的操纵和功能是必需的，如a b s 、安全气囊等。 1 3 3 汽车电磁干扰耦合途径 电磁干扰的传输途径主要有两条，通过导线传导和通过空间辐射，即传导耦合和辐射耦合。 传导干扰就是电磁骚扰通过导线传输，即通过设备的信号线、控制线、电源线等直接侵入敏感 设备。由于汽车和外界没有直接的电路联系，因此传导干扰都是由汽车自身的电气元件引起的a 传 导干扰是由电动机、继电器以及其他感性设备的触点开关引起的瞬态脉冲。传导干扰通过导线进入 电源或者电子系统，或者通过容性耦合或感性耦合进入控制线或者信号线，它可能在额定电压为1 2 v 或者2 4 v 的电气设备上引起高达2 0 0 v 的电压同。 辐射发射的实质是骚扰源的电磁能量以场的形式向四周空间传播。场可分为近场和远场，近场 又称感应场，远场又称辐射场。汽车上的电磁场强既包括车载电器辐射场强，也包括外界场强。汽 车上的辐射耦合路径非常复杂，电磁辐射既可以直接耦合到敏感设备上，也可能耦合到线束上，然 后再传导进入敏感设备。常见的辐射干扰途径如图l - 4 所示。 图1 _ 4 辐射干扰的途径 5 东南大学硕士学位论文 1 4 汽车电磁兼容标准 一般地，电磁兼容标准由一些专业的机构和组织来制订与实施。汽车的电磁兼容标准可以分为 国际标准、地区标准、国家标准和企业标准。 国际上制订电磁兼容方面的标准化组织有国际标准化组织( i s o ) 、国际电工委员会( m c ) 以 及国际电工委员会无线电干扰特别委员会( c l s p r ) 。地区标准主要有欧洲e c e 法规和e e c 指令 国家标准有美国国家标准协会( a n s i ) ，美国联邦通信委员会( f c c ) 、美国汽车工程师协会( s a e ) 、 德国电器工程师协会( v d e ) 、英国标准协会( b s i ) 和中国国家标准( g b ) 等等，上述标准协会主 要工作是协调国际标准，并制订自己的国家标准。 除此以外，国际上大型的汽车公司都有自己的企业电磁兼容标准，如美国福特公司、通用公司， 德国的大众、宝马、梅塞德斯奔驰公司，法国的标致雪铁龙公司等等。而且，一般企业标准比国际 标准要严格得多，比如通常国际标准对于汽车抗扰度的要求为2 4 v m ，而一些汽车公司却要求 1 0 0 v m 以上 6 1 。 国外很早就开始了电磁兼容性标准的制订工作，目前已经形成了较为完善的汽车电磁兼容性标 准体系，如表1 2 所示。 表1 - 2 汽车电磁兼容的标准体系 类型 组织 e e m s i s o1 1 4 5 1 i s o1 1 4 5 2 i s o i s 0 7 3 6 7 i s ot r l 0 6 0 5 c i s p r l 2 c ，c i s p r c i s p r 2 5 e c er l o e e c2 0 0 4 1 0 4 e c ( 取代9 5 5 4 e c ) ，8 9 3 3 6 t e e c s a ej 5 5 1 s a e s a e1 1 1 3 g b1 4 0 2 3 2 0 0 0 g b 厂r1 7 6 1 9 1 9 9 8 g b1 8 3 8 7 - 2 0 0 l g b1 8 6 5 5 - 2 0 0 2 6 第1 章绪论 1 4 1 常用的汽车电磁兼容国际标准 表1 - 3 主要的汽车电磁兼容国际标准唧 标准代号 标准名称 r o a d v e h i c l e s e l e c t r i c a l d i s t u r b a n c e s b y n a r r o w b a n dr a d i a t e d e l e c t r o m a g n e t i ce n e r g y - v e h i c l e t e s t i s o1 1 4 5 1 m e t h o d s ( 道路车辆- 窄带辐射电磁能量所产生的电气干扰整车测试法) r o a d v e h i c l e s - e l e c t r i c a l d i s t 衔f , a n c e s b y n a r r o w b a n dr a d i a t e de l e c t r o m a g n e t i c e n e r g y - c o m p o n e n t i s o1 1 4 5 2 t e s tm e t h o d s ( j 苴磷h 车辆窄带辐射电磁能量所产生的电气干扰- 零部件测试瀚 r o a dv e h i c l e s - e l e c t r i c a ld i s t u r b a n c e sb yc o n d u c t i o na n dc o u p l i n g ( 道路车辆- 由传导和耦合产生 i s 07 3 6 7 的电气干扰) i s o t rr o a dv e h i c l e s - e l e c t r i c a ld i s t u r b a n c e sf r o me l e c t r o s t a t i cd i s c h a r g 道路车辆静电放电产生的电 1 0 6 0 5 气干扰) v e h i c l e s , b o a t s , a n di n t e r n a lc o m b u s t i o ne n g i n ed r i v e nd e v i c e s - r a d i od i s t u r b a n c e c i s p r l 2 c h a r a c t e r i s t i c s - l i m i ta n dm e t h o d so f m e a s u r e m e n t ( 车辆、机动船和由火花点火发动机驱动的装 置的无线电干扰特性的测量方法及限值) l i m i ta n dm e t h o d so f m e s s u r e m e n to f r a d i od i s t u r b a n c ec h a r a c t e r i s t i c sf o rt h ep r o t e c t i o no f c i s p r 2 5r e c e i v e r s u s e do l l b o a r d v e h i c l e s , b o a t s , a n d o i l d e v i c e s ( f f i - y 保护车载接收机的无线电干扰特性 的测量方法及限值) 1 4 2 我国的汽车电磁兼容标准 我国于1 9 8 6 年成立了全国无线电干扰标准化技术委员会( c t c s r i ) ，以对应国际无线电干扰特 别委员会c i s p r 的工作，以后陆续成立了分技术委员会以对口c i s p r 各分技术委员会的工作【” 全国无干委d 分会( c t c s r i d ) 于1 9 8 8 年1 2 月成立，全称为“全国无线电干扰标准化技术 委员会机动车辆和内燃机无线电干扰标准化分技术委员会”，简称“d 分会”。d 分会的主要职责是 研究并指定有关机动车辆和内燃机电磁兼容标准化工作的具体方针、政策和技术措施；在本专业领 域，负责国家标准制定、修订和复审工作，标准宣传贯彻和解释工作；承担国际组织c i s p r d 的对 口技术工作及其它标准化工作。 目前，国内汽车电磁兼容性标准是在参考国际标准的基础上制订的，还很不健全，有待进一步研 究完善。下面给出了国内主要汽车电磁兼容性标准： 1 g b t1 7 6 1 9 1 9 9 8 机动车电子电器组件的电磁辐射抗扰性限值和测量方法“”； 采用了欧共体指令9 5 5 4 e c ( 1 9 9 5 ) 机动车电磁兼容性的相关内容，抗扰性限值等效采用附 件1 中关于安装于车辆上的电子电器组件的抗扰性限值，测量方法等效采用附件9 关于电子电器组 件对电磁辐射的抗扰性的测量方法。 本标准规定了机动车电子电器组件对电磁辐射的抗扰性限值和测量方法。 本标准适用于机动车电子电器组件。 7 东南大学硕士学位论文 本标准适用的频率范围为2 0 m i - i z 1 0 0 0 m h z 。 2 g b1 4 0 2 3 2 0 0 0 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“”： 本标准等同采用国际电工委员会无线电干扰特别委员会出版物i e c c i s p r1 2 ：1 9 9 7 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。 本标准的限值将为居住环境中使用的广播接收机在3 0 m h z 1 0 0 0m h z 频率范围内提供保护。 本标准对距离车辆或装置1 0 m 内的居住环境中使用的新新无线电发射和接收机不提供足够的保 护。 本标准适用于可能对无线电接收造成干扰的宽带和窄带电磁能量发射源。 3 g b r i 1 8 3 8 7 - 2 0 0 1 电动车辆的电磁场辐射强度的限值和测量方法宽带9 k i - i z 3 0 m i - 1 z ) “”： 本标准等同采用美国机动工程师协会标准s a ej 5 5 1 ，5j u n 9 5 电动车辆的磁场和电场强度的测 量方法及执行电平。 本标准规定了来自电动车辆的磁场和电场强度的测量方法及限值。 本标准适用的频率范围为9 k h z 3 0 m h z 。 本标准与g b1 4 0 2 3 2 0 0 0 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 限值和测量方法相协调。 4 g b1 8 6 5 5 2 0 0 2 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“”； 等同采用国际电工委员会无线电干扰特别委员会出版物i e c c i s p r 2 5 ：1 9 9 5 用于保护车载接 收机的无线电骚扰特性的测量方法及限值。 本标准规定了从1 5 0 k h z 到1 0 0 0 m h z 频率范围内的无线电骚扰的限值和测量方法。 本标准适用于任何用于车辆和大型装置的电子电气组件。 1 5 汽车电磁兼容测试技术 汽车电磁兼容常用的测试方法总体上可以概括为四个方面：传导发射、传导抗扰度，辐射发射 和辐射抗扰度。以上四个方面不仅针对整体而且还包括零部件。一般地，干扰信号可分为宽带信号 和窄带信号两种。由于窄带信号长期存在于某一固定频率，因此对窄带干扰信号的限值低于宽带干 扰信号。汽车上的一些电气或电子部件为间歇式工作方式，间歇式部件的工作时间短，所以其限值 高于长时间工作部件的限值。通常国际各标准化组织所规定的干扰信号限值和抗扰度的严格等级基 本上是相同的，而各企业标准所规定的测试方法、干扰信号限值和抗扰度的严格等级相差较大，但 企业标准一般是远远严格于国际通用标准1 1 5 1 1 5 1 测试项目 1 、电磁骚扰测试方法 电磁骚扰测试主要是检测e u t 的电磁发射水平是不是在标准规定的限值之内，如图1 5 所 8 第1 章绪论 示。汽车的电磁骚扰测试主要分为：整车电磁辐射测试方法，零部件电磁辐射发射测量方法和 零部件传导发射测量方法。相关标准都对测试频率范围、测试的设备、仪器参数和车辆条件都 进行了严格的规定。 图1 - 5 电磁骚扰测试举例 2 、电磁抗扰度测试方法 电磁抗扰度测试主要是检测受试设备( e q u i p m e n t u n d e r t e s t ，e u t ) ，如图1 - 6 所示。汽车 的电磁抗扰度测试主要分为：整车电磁辐射抗扰度测试方法，车载发射机产生干扰源的抗扰度 测试方法，整车大电流注入( b c i ) 测试方法。整车抗电源线的磁场干扰测试。整车抗静电放电 测试，零部件对电磁辐射抗扰度的测试方法，在s a ej i l l 3 标准中规定的其它抗扰度测试方法 和零部件传导抗扰度测试方法。 1 5 2 测试场地和设备 圈1 6 电磁抗扰度测试举例 1 、常用的电磁兼容测试场地 ( 1 ) 开阔场( o a t s ) 1 1 6 1 7 1 开阔场嗍的基本结构应是周围空旷，无反射物体，地面为平坦且电导率均匀的金属接地表面。 场地按椭圆形设计，场地长度不小于椭圆焦点之间距离的2 倍，宽度不小于椭圆焦点之间距离自勺1 7 3 9 东南大学硕士学位论文 倍，具体尺寸一般视测试频率下限的波长而定。实际电磁辐射干扰测试时，e u t 和接受天线分别置 于椭圆场地的两个焦点位置。 开阔试验场在电磁兼容领域主要用于3 0 m h z - 1 0 0 0 m h z 频率范围对e u t 进行电磁辐射骚扰测 试，并可适用于较大型试样的测试。理想的开阔试验场可作为最终判定测量结果的标准测试场地， 其造价低于屏蔽暗室。开阔试验场也可用于电磁辐射敏感度( 抗扰度) 的测量，但不适宜施加过大 的场强，以免对外造成电磁干扰。 ( 2 ) 屏蔽室【1 7 l 屏蔽室是一个用金属材料制成的大型六面体，它的四壁和天花板、地板均采用金属材料( 如铜 网、钢板或电解铜箔等) 。从功能上分有两种形式，一种是使外部干扰不能进入室内的被动屏蔽室： 另一种是室内存在大功率的电磁干扰源( 如发射机柜、大功率振荡器等) 时使电磁能量不外泄的主 动屏蔽室。在电磁兼容试验中使用的屏蔽室多属被动屏蔽室。屏蔽室按屏蔽材料分为铜网式、钢板 或镀锌钢板式、电解铜箔式；按结构形式分为单层铜网式、双层铜网式、单层钢板式、双层钢板式 以及多层复合式等；按安装形式分为固定式和可拆装式。 ( 3 ) 电波暗室【”1 电波暗室又称电波消声室，即电波无反射室。电波暗室是电磁兼容性试验较理想的测试场地， 相对开阔场而言，它不受气候条件的限制和背景噪声的影响；相对于屏蔽室而吉，由于室内无反射 波的存在，在进行设备的辐射发射测量时，不会因为屏蔽壁的反射而引起很大的测量误差。在工程 应用中又分全电波暗室( f u l l y a n e c h o i c c h a m b e r ) ( 六面装有吸波材料) 和半电波暗室( s e m i a n e c h o i c c h a m b e r ) ( 地面为金属反射面) 。 ( 4 ) t e m 传输室和( 3 t e m 传输室 一 t e m 传输室是在1 9 7 4 年由美国国家标准局( n b s ) 的专家m l c r a w f o r d 提出的一种新的测试 设备【1 8