汽车用半电波暗室设计及技术要求
田永坡;王赛
【摘要】长城汽车哈弗技术中心建设的用于车辆电磁兼容测试的3法半电波暗室
已经投入使用.该暗室以其独特的设计,在满足零部件全项目测试能力的基础上,最大
程度的兼容了整车测试能力.支撑了智能化、自动化车辆的研发验证,培养了人才,为
10米法半电波暗室的建设及使用提供了技术储备.介绍了实验室的设计、建设经验
及技术要求,分享半电波暗室建设过程中需要重点考虑的关键问题以供探讨.
【期刊名称】《铜仁学院学报》
【年(卷),期】2017(019)012
【总页数】4页(P43-45,54)
【关键词】电磁兼容;半电波暗室;设计
【作者】田永坡;王赛
【作者单位】长城汽车股份有限公司哈弗技术中心,河北保定071000;河北省汽车
工程技术研究中心,河北保定071000;长城汽车股份有限公司哈弗技术中心,河北保
定071000;河北省汽车工程技术研究中心,河北保定071000
【正文语种】中文
【中图分类】R392
随着汽车电子化、智能化、自动化发展,其电磁兼容(EMC)问题越来越突出。
各国政府及车辆制造商也极为重视,国内外相关的标准、规范、指令也陆续出台并
强制实施。我国对整车EMC实施强制认证工作,凡是不符合国家强制标准的产品,
有关部门将对产品生产者和销售者依法进行处理。
汽车的电磁兼容性测试包括:①产品工作时产生的无意射频发射程度,即电磁骚扰
特性;②在复杂的电磁环境中,产品能够正常工作的能力,即电磁抗扰能力。如今
电磁环境趋于复杂,各种有意发射、无意发射充斥其中,最实用的方法是建造半电
波暗室来替代开阔试验场进行电磁兼容试验。半电波暗室的主要性能有归一化场地
衰减(闻名的意思 NSA)、场地电压驻波比(sVSWR)、场均匀性(FU)、屏蔽效能(SE)、
底噪(NF)[a]及静区尺寸、谐振频率、接地和绝缘特性等。
电波暗室是内部加装吸波材料的屏蔽室。电波暗室分为全电波暗室与半电波暗室,
与全电波暗室区别为半电波暗室分手挽留的话 地板没有加装吸波材料,用于汽车测试的是半电波
暗室。半电波暗室的种类很多,无论从功能上、结构形式上、材料选择上、安装形
式上都有较大的差异。主要根据使用者需要的测试类型,被测物的空间尺寸、试验
级别等确定采用哪种方案[1]。需要确定的需求有:试验对象、试验频率范围、被
测物最大尺寸、试验标准、试验项目等,再结合资金投入来选择合适可行的方案。
我司的3米法电磁兼容实验室设计定位是在满足零部件全项目测试能力的基础上,
最大程度的满足整车兼容测试能力。
汽车零部件电磁兼容测试能力有:辐射发射测试、传导发射测试、辐射抗扰度测试、
大电流注入、瞬态发射测试、瞬态抗扰测试、带状线测试等。兼容的整车电磁兼容
测试有:辐射发射测试和辐射抗扰度测试。
尺寸与空间的设计,主要考虑的是试验布置。零部件测试能力搭建需要的暗室净空
主要由测试布置要求、天线尺寸、被测物尺寸、周边设备尺寸决定。在GB/T
18655《车辆、船舶和内燃机无线电干扰特性用于保护车载接收机的限值与测量方
法》中,要求被测物到吸波材料最小距离为1.0m,天线参考点到试验线束的距离
为1.0m,天线后端到吸波材料最小距离为1.0m,测试线束长度0.75m,被测
物到测试桌的边缘的最小距离为0.2m,考虑天线尺寸、被测物及周边设备尺寸,
暗室内净空最小长度为4.5m、最小宽度为3.5m。
整车测试能力搭建需要的暗室净空主要由测试布置要求、天线尺寸、车辆尺寸决定。
对于辐射发射测试,在CISPR12《车辆、船和由内燃机无线电骚扰特性用于保护
车外接收机的限值和测量方法》中,测试距离有2防溺水心得体会 种,3m和10m,考虑到整车
测试仅作为兼容性测试,采用3m测试距离;车辆到吸波材料最小距离为1.0m,
天线后端到吸波材料最小距离为1.0m;考虑天线尺寸、车辆尺寸,可以得到暗室
内净空最小长度为8.0m,最小宽度为7.0m。对于辐射抗扰度儿童食疗 测试,在ISO
11451-2《道路车辆——窄带辐射电磁能引发的电磁骚扰的车辆试验方法——第
2部分:车外干扰源》中要求,天线参考点到整车参考点的距离应≥2.0m,选最
小距离2.0m;考虑天线尺寸、车辆尺寸,可以得到暗室内净空最小长度为11.0
m,最小宽度为4.0m。综合以上两种尺寸,暗室内净空最小长度为11.0m,最
小宽度为7.0m。这种净空,暗室的静区至少可以达到2.5m的直径,可以覆盖
车辆的主要电气设备分布区,满足了兼容性测试。
以上,可以看出,整车测试对暗室尺寸的要求是涵盖零部件测试对暗室尺寸的要求
的。这种整车兼容性测试的暗室尺寸比标准10米法暗室尺寸(最小净空21m长、
10m宽)小了3倍,既满足了设计要求,又降低了成本。
屏蔽室是一个用金属材料制成的大型六面体房间。采用拼装式工艺建造,要求在保
证屏蔽效能的同时,还可以整体搬迁或扩建[3]。评价屏蔽室的指标是屏蔽效能,
在屏蔽室建成后即应测试屏蔽效能,完成后再安装吸波材料。
屏蔽室还应加装相应的外围设备,保证供电、通风以及测试和监控等信号传输到暗
室外面的需求。这些外围设备有提供电、气、信号通路的接口板、为电源滤波的电
源滤波器、提供通风的鸟的英语怎么说 波导窗等。在安装时必须与暗室墙壁有良好、连续的电接触,
否则会影响半电波暗室屏蔽性能的完整性,影响暗室的背景噪声。
接口板用于连接通过屏蔽室的各类线缆,并注意接口板安装的电连接。接口板至少
应布置交流电源插口、直流电源接头、射频电缆接口(通常为N型接头或SMA
型接头)、被测设备信号接口、光纤接口(通常为FSMA型接头或ST型接头)、
光纤波导管、六孔光纤波导等。
为保证电波暗室及屏蔽室的屏蔽效能,各用电设备的电源都是“干净的”,进入半
电波暗室的所有电源均应经过电源滤波器滤波。电源滤波器原理上是一个低通滤波
器,只允许工频信号通过。一般滤波器产品在9kHz以上的插入损耗可以达到
100dB以上,满足MIL-STD220A的要求。电源滤波器容量需要考虑电气布线上
各个设备的最大功率,并留有设计余量。由于其电气特性,电源滤波器滤除的杂波
电流都导入了大地,所以滤波器上行的配电柜不可安装漏电保护器。
波导窗的主要用途是通风,以其屏蔽性能与半电波暗室屏蔽效能相匹配为原则。通
风波导窗的数量和窗口总面积根据试验室换风量要求来确定。
屏蔽效能是指电波暗室对外界信号的屏蔽能力,即发射天线与接收天线之间存在屏
蔽体以后所造成的插入损耗。对于屏蔽效能较差的电波暗室,外界信号很容易进入
室内对测试结果造成影响,而屏蔽效能较好的电波暗室则不会出现这样的问题。
GB12190《高性能屏蔽室屏蔽效能的测量方法》中规定了9~18GHz频率范围内
的屏蔽效能要求[4]。需要指明的是,屏蔽室的门、接口板、钢板接缝、波导窗需
要重点考虑。
空腔谐振是由于电磁波在屏蔽壳体内的反射形成的。在一定条件下,当电磁波注入
到屏蔽室内时,在高于其最低固有谐振频率的频段内将产生驻波。驻波会造成屏蔽
室内部电磁场的不均匀,在进行辐射发射测量时,在谐振频率港澳通行证过期了怎么办 上可能会造成高达
20dB的测量误差。
为了避免电波暗室谐振引起的测量误差,应按照GB12190《电磁屏蔽室屏蔽效能
的测量方法》规定,根据半电波暗室尺寸,通过理论计算半电波暗室的固有谐振频率。这样在测试时可有意避开谐振频率点,或对该点测试结果进行备注,以便于分
析[2]。
使用吸波材料的目的是减小电磁波在屏蔽室内的反射,有效降低屏蔽室内的驻波,
保证辐射发射测量的准确性和辐射抗扰度测试的场均匀性,更好的模拟开阔试验场
环境。英语海报怎么做
NSA是评价电波暗室性能的核心指标,测试频率范围为30MHz~1GHz。它评定
的是努力工作吧 试验场地与开阔试验场的一致性。当NSA的结果落在了GB/T6113.104
《无线电骚扰和抗扰度测量设备辅助设备辐射骚扰》理论值的4dB范围之内时,
则认为该场地满足要求,可以用于辐射发射测试。
NSA是一个固有参数,主要与下列参数有关:地面的不平度、地面的电参数、周
围环境、收发天线之间的距离、天线类型和极化方向、收发天线端口的阻抗等[5-
6]。
sVSWR评价的是电波暗室内反射电平指标,测试频率范围1GHz以上。当
sVSWR<4.5,即可满足CISPR16-1-4规定,则认为该场地满足要求,可以用于
辐射发射测试。它是对NSA测试的有效补充。
辐射抗扰度测试时,需要在被测样品周围产生均匀的电磁场,以保证试验结果的有
效性。
由于被测样品尺寸大小不一,对场均匀性区域的要求也不同,因此GB/T17626.3
《电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验》规定了一个假想的垂直平
面作为场均匀性区域,该区域为静区地板上方0.8m高度1.5m1.5m的假想垂
直平面。在80MHz~2GHz频率范围内,把该面均匀划分16个点,要求至少
75%的点幅值满足0~+6dB的偏差[7]。
用于汽车测试的ISO11451-2《道路车辆窄带辐射电磁能引发的电磁骚扰的车辆
试验方法车外干扰源》,给出了不同的要求,这也需要在暗室验收时进行确认。该
标准要求,在20MHz~2GHz频率范围内,以0.5m、0.8m、1.0m和1.2m
这4个高度场强的平均值作为场强值;在200MHz以上,要求1.0m高度处两
侧0.5m距离处,至少80%频率范围内满足0~-6dB的场均匀性。
半电波暗室的射频发射测试测试分为辐射发射测试和传导发射测试两种形式。
GB/T18655《车辆、船舶和内燃机无线电干扰特性用于保护车载接收机的限值与
测量方法》、GB10423《车辆、船和内燃机无线电骚扰特性用于保护车外接收机
的限值和测量方法》规定了汽车用半电波暗室的辐射发射测试的环境电平要求,暗
室的辐射发射环境电平应至少比辐射发射标准限值低6dB。
实际应用中,6dB准则一般用于应对最差的情况,比如为满足GB/T18655零部
件测试的等级5的情况。一般会在测试天线后端使用前置放大器,会得到更好的
底噪,通常得到的底噪都会比限值低15dB以上,保证测量数据的准确性。
另外,还需要考虑的技术要求及注意事项有:(1)半电波暗室的接地电阻应<4
。(2)测试系统和被测样品应尽可能分开供电,以免相互干扰。(3)吉祥的成语 为满足汽
车排放尾气的需要,半电波暗室内必须安装废气排放装置,并考虑其屏蔽效能。
(4)暗室内的照明,应选用不产生无线电骚扰的卤素灯,还需要安装由备用蓄电
池供电的应急照明灯。应急照明灯的充电过程的电磁发射应作为暗室验证项目。
(5)屏蔽门通常采用双簧双刀结构,以保证暗室的整体屏蔽效能。
良好的暗室设计与建造是暗室的性能的保证。由于其特殊特性,设计阶段不仅要考
虑暗室自身性能,还应考虑与土建、测试系统的结合部分,这样才能保证建造完成,
不用再做大规模的修改。合理施工、质量把控、分阶段验收、优质的项目管理,才
能保证暗室的最终性能。在长城汽车建设的3米法电波暗室项目中,NSA整体小
于2.5dB,是一个比较理想的测试场地。成功的建设并投入运营,培养了人才,
为建设可用于新能源车辆测试的10米法半电波暗室提供了技术储备。
【相关文献】
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