汽車及車載電子設備的EMC標準以及系統實現

摘要：本文介紹了汽車及其車載電子設備的EMC標準，以及符合測試標準的EMC測試系統。

關鍵詞：汽車、EMC、標準、測試系統

目前在汽車及車載電子設備EMC測試領域，其標準主要有以下幾類：汽車電磁兼容國際標準，如ISO、CISPR等；歐洲汽車電磁兼容標準；美國汽車工程學會（SAE）電磁兼容標準等。當然，相對比較發達的大的汽車原廠，有自己的EMC測試標準和規范。我們國家的汽車行業在近年發展較快，但是總體來講我國在汽車電磁兼容測試標準和規范方面的發展相對滯后，不過近幾年的相關標準的更新以及新標準的發布，都證明了在標準制定方面的快速發展，以同步國內汽車行業的發展。

 
對于原廠測試規范，各廠商的側重點有所不同，有的廠商注重汽車電子設備的EMC及其安全性能，有的廠商則注重于汽車EMC及其機械性能。然而，隨著汽車市場的國際化，汽車原廠在EMC標準及規范方面有統一的趨勢，以國際標準 CISPR 和ISO 作為設計規范參考。對于國內的汽車工業要走向國際化市場，需要對這方面的發展和變化作以跟蹤，以適應其標準，這樣才會在競爭中處于有利地位。

隨著科技的發展，汽車業的強勁增長，車載電子設備的增加，汽車EMC設計標準和規范就扮演著極為重要的角色。現在， 汽車里的多媒體娛樂，藍牙通訊，衛星定位，剎車，安全氣囊等系統都有可能對外界發出干擾信號，或者汽車進入強干擾區，因車載電子系統過于敏感而導致操作失靈，輕則造成駕駛不便，重則導致車禍，危及生命安全。所以，汽車電子電磁兼容包括干擾測試(EMI）和抗擾度測試(EMS)，兩種測試都含有輻射及傳導的測量要求。

基于上述標準和規范的發展趨勢、汽車及車載電子設備EMC性能的要求，更加突出了ISO和CISPR標準的重要性，下面就是相關的主要測試標準和規范。

對于汽車整車測試標準，有ISO 11451和CISPR 12，其中標準ISO11451分為ISO 11451-1-2000 《道路車輛.用窄帶發射的電磁能量進行電子干擾.車輛試驗方法.第1部分:總則和定義》，ISO 11451-2-2000 《道路車輛.用窄帶發射的電磁能量進行電子干擾.車輛試驗方法.第2部分:終止車輛輻射源》；而對應于標準CISPR12：1997，被國內等同采用，對應的國標為GB 14023-2000《車輛、機動船和由火花點火發動機驅動的裝置的無線電騷擾特性的限值和測量方法》。

對于汽車零部件測試標準，有 ISO 11452和CISPR 25，其中標準ISO11452分為ISO 11452-1-2000 《道路車輛.用窄帶發射的電磁能量進行電子干擾.部件試驗方法.第1部分:總則和定義》，ISO 11452-2-2000 《道路車輛.用窄帶發射的電磁能量進行電子干擾.部件試驗方法.第2部分:吸收電磁室》；而對應于標準CISPR25：1995，被國內等同采用，對應的國標為GB 18655-2002 《用于保護車載接收機的無線電騷擾特性的限值和測量方法》。

只有根據車輛限值進行的整車試驗才能被用于最終評價零部件的兼容性，因此部分標準對車輛和零部件的EMC性能提出了共同要求。

CISPR 12 和CISPR 25 是針對汽車和車載電子的騷擾特性的測量規范。內容涵蓋了輻射及傳導測試以及各項測試的方法要求、測試布置、極限等。輻射測試主要是針對汽車及其車載設備，對于輻射測試，通過接收天線和測試接收機來進行測試。頻率為150kHz －1GHz，并且這一測試頻率的上限要進一步擴展，1GHz－18GHz頻段的測量方法正在考慮中。傳導測試則根據被測產品供電的電源線及其回線的長度的不同， 作出不同的測試布置。

為了強調汽車的安全，在汽車EMC 測試中，其抗擾度測試(EMS)標準的設計和規范顯得更為重要。ISO 11451 和ISO 11452 是針對汽車與車載電子進行的抗擾度性能的標準和規范。其中，輻射抗擾度和大電流注入為連續波抗擾度。輻射抗擾度以一米的測試距離向測試產品施加場強，根據不同的測試等級，其場強要求不同，頻率從10kHz －18 GHz，而不同等級的場強意味著被測件在緊急情況下，在汽車安全方面所呈現的重要性。換句話說，越是對安全有直接和重大影響的被測件，場強的要求就越高，一般都從100V/m 或200V/m 開始。大電流注入法(BCI)， 一般都做到400MHz, 注入電流為100mA－200mA，采用功率放大器放大的信號加到注入鉗上，有分開環或閉環測試。根據測試要求，整車的輻射抗擾度測試要在暗室內進行，而部件的輻射抗擾度測試相對靈活，可以在暗室、帶狀線或者TEM小室內進行相關的測試。

總體來看，汽車與汽車電子市場在消費者需求的驅動下， 將強勁地增長，同時會帶動其它電子產業，而汽車安全系統是汽車電子領域增長最強勁的需求之一 。所以，汽車電子電磁兼容是一項極為重要，不可忽視的領域。不論是以市場，經濟或技術角度來看，它都是極有吸引力的。

針對汽車及車載電子設備的EMC要求，依據ISO以及CISPR的相關標準，羅德與施瓦茨公司提供了相應的EMC測試系統解決方案，完全能夠滿足汽車及車載電子設備的EMC性能測試要求。其對應的EMC測試系統為R&S® TS9994，現將其測試系統簡介如下：

汽車及車載電子設備的EMC測試系統：R&S® TS9994

主要特性：

◆ 符合汽車EMC測試標準
◆ 模塊化系統設計
   - 有多種模塊備選
   - 適應未來需求的開放式設計
   - 可升級到完全符合認證的測試系統
◆ 研發實驗室的理想選擇
   - 結構緊湊的系統設計
   - 不需要特殊的基礎設施
◆ 抗擾度(EMS) 9kHz到2.5GHz,可達200V/m
◆ 發射(EMI) 9kHz 到3GHz
◆ 傳導和輻射測量
◆ 覆蓋了當前和未來的無線波段
◆ 成熟的解決方案
◆ 測試軟件R&S®EMC32
   - 圖形化操作的設計思想（虛擬設備）
   - 直觀的用戶指導

應用范圍

EMC測試系統R&S® TS9994可以在下列汽車零部件標準所規定的頻率范圍和限定值內，進行測量：ISO11452、CISPR25與SAE J1113.由于采用了模塊化的設計，R&S® TS9994可以在后期升級到一個完全符合認證的測試系統。

靈活的擴展性

用戶可以根據自己的的需求，選擇不同等級所對應的EMC擴展系統：

等級    描述
1    輻射發射（EMI）9kHz 到3GHz發射（EMI）
2    輻射9kHz 到3GHz傳導10kHz 到108MHz
3    輻射敏感度（EMS）9kHz 到1GHz敏感度
4    輻射9kHz 到1GHz傳導1MHz到400MHz(BCI)
5    輻射＋傳導EMC 等級2 和4 的組合輻射敏感度（EMS）
6    1.7GHz到2.5GHz 等級4 和5 的擴充

等級6 是在GHz 范圍內，對當前和未來無線服務（GSM，UMTS，Bluetooth等）的EMS測試的一個擴展。

測試系統軟件R&S® EMC32

測試軟件R&S® EMC32 是系統的一部分，它易于操作且界面直觀。實現了手動和全自動測試的完美結合。

EUT 監控

系統提供了幾種進行EUT 監控的替代方案：
◆ 通過IEEE/IEC 或RS-232-C 接口
◆ 模擬和數字I/O 板(NI)