怎樣完成汽車零部件的EMI抗擾性測試？（二）

傳導干擾測試

    **類測試方法叫做傳導干擾測試，它不需在被測模塊放置之處施加電磁場，而是直接將RF干擾施加在電纜裝置或接入被測部件模塊的裝置中。這樣一來，隨著RF電流在電路結構(例如一塊印制電路板PCB)中傳輸，部件模塊與外部裝置的連接處就會產生一個電流，從而在電子線路中造成干擾。這種方法與輻射場測試法雖然結果類似，但二者之間沒有任何等同之處，因此這兩種方法都常用于進行完整測試，有時兩種測試的頻率范圍還有重疊。傳導干擾測試*常采用的兩種耦合方法有電流注入法(bulk current injection，BCI)和直接注入法，前者需要向EUT中注入干擾電流，并控制注入電流的大小，后者則注入功率并控制注入功率的大小。

電流注入法(BCI)

    BCI法在ISO 11452-4和SAE J1113/4中均有描述，采用該方法時，將一個電流注入探頭放在連接被測件的電纜裝置之上，然后向該探頭注入RF干擾。此時，探頭作為**電流變換器，而電纜裝置作為**電流變換器，因此，RF電流先在電纜裝置中以共模方式流過(即電流在裝置的所有導體上以同樣的方式流通)，然后再進入EUT的連接端口。

    真正流過的電流由電流注入處裝置的共模阻抗決定，而在低頻下這幾乎完全由EUT和電纜裝置另一端所連接的相關設備對地的阻抗決定。一旦電纜長度達到四分之一波長，阻抗的變化就變得十分重要，它可能降低測試的可重復性。此外，由于電流注入探頭會帶來損耗，因而需要較大的驅動能力才能在EUT上建立起合理的干擾水平。盡管如此，BCI法還是有一個很大的優點，那就是其非侵入性，因為探頭可以簡單地夾在任何直徑不超過其*大可接受直徑的電纜上，而不需進行任何直接的電纜導體連接，也不會影響電纜所連接的工作電路。

直接注入法

    BCI法對驅動能力要求過高，而且在測試過程中與相關設備的隔離也不好，直接注入法的目的就是克服BCI法的這兩個缺點。具體做法是將測試設備直接連接到EUT電纜上，通過一個寬帶人工網絡(Broadband Artificial Network，BAN)將RF功率注入EUT電纜，而不干擾EUT與其傳感器和負載的接口(見圖3)，該BAN在測試頻率范圍內對EUT呈現的RF阻抗可以控制。BAN在流向輔助設備的方向至少能夠提供500W的阻塞阻抗。干擾信號通過一個隔直電容，直接耦合到被測線上。ISO 11452-7和SAE J1113/3中描述了該方法。

汽車部件EMI測試的測試參數

   在車輛部件的EMI測試中，根據不同車輛廠商所提出的不同要求，除了引入干擾信號的基本方法有所不同以外，還有許多參數也會有所不同。但不論RF干擾怎樣產生，這些參數都是相關的。

頻率范圍

    受測試方法本身及其所用換能器(transducer)的限制，上述的每一種方法都只適用于一個既定的頻率范圍。列出了本文中討論的各種方法在相應標準中公布的適用頻率范圍。測試過程中，通常需要使測試信號在整個頻率范圍內掃描變化或步進變化，監測此時EUT與其應有功能和性能的差異來得到測試結果。每次測試的*小滯留時間一般為2秒，如果EUT的時間常數較大，滯留時間可能更長。如果采用軟件控制的測試信號發生器，那么測試信號通常不是掃描過整個頻率范圍，而是采用步進方式，因此還要定義頻率步進的步長。滯留時間和頻率步長二者共同決定了執行單次掃描所需花費的時間，從而也決定了整個測試所需的時間。

幅度控制

    不論采用哪種測試方法，對施加在EUT上的測試信號幅度都必須小心控制。幅度控制的方法按照原理不同通常可分為兩類，一類叫閉環控制法，一類叫開環控制法。在帶狀線測試和TEM單元測試時，可以通過已知的凈輸入功率和傳輸線的參數來計算得到的場。但除了這兩種方法以外，都需要利用閉環法來實現幅度控制。在輻射干擾測試中，干擾信號的單位采用伏特/米(volts/meter)，在電流注入測試中，單位采用微安(milliamps)，在直接功率注入測試中，單位采用瓦特(watts)。

閉環法

    采用閉環控制法時，一個場強儀或電流監控探頭一直監測著施加在EUT上的激勵，據此將功率調整到目標值。該方法存在一個問題，那就是EUT的介入打亂了我們用作干擾激勵的電磁場，因此找不到一個能夠正確反映出我們得到的場強，并對所有類型EUT普遍適用的位置來放置場強儀，在微波暗室中進行輻射干擾測試時這一問題尤其明顯。當測試頻率使得EUT尺寸與波長可以相比擬時，在某些位置上場的分布可能會出現大幅下降。如果場強儀剛好放置在一個這樣的位置上，那么當我們根據場強儀的讀數來維持需要的電磁場強度時，勢必會在EUT附近的位置上造成嚴重的過測(over-testing)。BCI測試中也存在類似問題，當EUT的共模輸入阻抗與測試信號諧振時，要維持需要的電流就會造成過測(over-testing)。實際上，在這樣的環境下，許多時候放大器都無法提供維持規定電平所需的功率，而一旦放大器過載，還會造成更多的測試問題。

開環法

   采用開環法就能回避上述問題。開環法有時也叫做置換法。采用開環法時，首先將一個既定強度的信號送入測試設備進行校準設置。在每個頻率上，放大器的輸出功率均受一個輔助功率計的監控，當放大器輸出電平達到目標值時，對其進行記錄。*后，在真實測試時，再將這個預校準的功率記錄進行嚴格的重放。總的來說，由于對施加在EUT上的場或電流(volts per meter 或 milliamps)的測量并不在測試的要求內，因此開環法并不測量它們，只是對其進行監控，以確認系統工作正常。但由于上節談到的原因，我們也不可能看到真正正確的測量值。在輻射干擾測試中，校準設置過程要求在EUT于微波暗室中應占據的準確位置上放置一臺場強儀。而在傳導干擾測試中，校準設備是一個阻抗值給定的負載，我們在其兩端測量功率或電流。開環法所用到的功率參數包括凈功率，或者輸入換能器的前向功率和換能器反射回來的反向功率之差。在假設沒有其他重大損耗時，這個差值就等于真正送入EUT的功率。因此，在采用直接耦合器時，必須在每個頻率上測量兩個功率。這時，可以利用一臺功率計對耦合器的前向輸出和反向輸出分別順序測量，也可以利用兩臺功率計同時測量。凈功率用于說明換能器的電壓駐波比(VSWR)，因為當引入EUT時VSWR會發生變化。但當EUT與測試裝置嚴格匹配時，要保持凈功率所需的前向功率相對于校準所需的功率可能有較大變化。為避免過測，為保持所需凈功率而增大的前向功率不能超過2dB，即使2dB還不能滿足要求，也不應繼續增大，而只能將此記錄在測試報告中。

調制頻率和調制深度

   所有的RF抗擾性測試都需要在每個頻率上對EUT施加CW(未調連續波)和已調AM信號，而EUT的響應通常更易受已調干擾影響。一般情況下，測試標準中所規定的調制信號都是調制深度為80%，頻率為1kHz的正弦波。但也有個別的車輛廠商可能會有不同的要求。定義調制參數的目的是為AM和CW測試規定一個恒定的峰值電平。這一點與商用(IEC 61000-4 系列)RF抗擾性測試不同。在商用RF抗擾性測試中，調制信號的峰值功率比未調信號高5.3 dB。而在峰值電平恒定的測試中調制深度為80%的已調信號功率只有未調信號功率的0.407倍。ISO 11452中清楚地定義了這種信號的施加過程：

●在每個頻點上，線性或對數增大信號強度直到信號強度滿足要求(對開環法指凈功率滿足要求，對閉環法則指測試信號的電平嚴格滿足要求)，根據 2 dB準則監測前向功率。

●按要求施加已調信號，并使測試信號保持時間等于EUT*小響應時間。

●緩慢降低測試信號強度，然后進行下一個頻率的測試。

監測EUT

    在施加測試信號時，必須監測EUT的響應，并與其應達到的性能準則進行比較，以確定被測件是否通過測試。由于不同EUT的功能和需要滿足的性能準則均不相同，因此本文不可能對這些監控方法進行概括。但如果測試軟件能夠自動完成部分或全部監測工作，那么整個測試就會更加簡單可靠。監測過程可能只需簡單地測量和記錄每個頻率點上的輸出電壓，也可能涉及一些特殊的EUT軟件，這些軟件能夠在測試發現錯誤時給出標記。

報告測試結果

    在測試完成，EUT的響應也觀測完畢之后，測試工程師的工作還只完成了一半。接著他或她還必須按照車輛廠商所規定的格式創建測試報告。一個部件廠商可能為多個車輛廠商提供產品，因此對同一組測試，部件廠商可能需要提交多種格式的測試報告。有些軟件包中包含可選的報告生成模塊，能夠提供針對不同的車輛廠商定制的標準報告模板。雖然測試工程師們大都很享受測試過程，卻很少有人喜歡撰寫測試報告，因此所有測試實驗室的經理都十分明白，為客戶提供測試報告是一項*困難的任務。有了自動報告生成軟件模塊，不但測試工程師們不必再承擔撰寫測試報告的苦差，客戶的要求也能更快得到滿足。綜上所述，雖然汽車工業中的部件EMC測試中包含許多可變參數，我們仍然可以高效地完成針對不同車輛廠商的覆蓋很寬頻率范圍的測試。本文介紹了汽車工業中部件測試所采用的多種方法，并概括了各種方法的優缺點，通過閱讀本文，測試工程師可以更好的選擇測試方法，以滿足客戶的需求。