汽车电子EMC试验标准ISO11452-9解析
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2020.04.17
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1 概述

ISO11452-9描述了乘用车或商用车上的电子零部件关于便携式发射机干扰的电磁场抗扰度测试方法。测试在吸波暗室内进行,DUT连同线束暴露在便携式发射机产生的干扰电磁场中,通过外围设备对DUT抗扰度进行测试。

本标准适用的电磁干扰信号仅限于连续的窄带电磁场。

2 试验条件

本测试方法适用的频率范围为26MHz~5.85GHz。

进行测试时,应确定频带范围内的试验严酷等级。试验严酷等级应考虑以下几个因素:

便携式发射机的特性参数(如频带、功率、调制方式)

测试中使用的天线特性参数

其它试验条件应符合ISO11452-1中的相关规定,包括如下内容:

试验温度:(23±5)℃

供电电压:12V系统为(13±1)V;24V系统为(26±2)V

驻留时间:不小于1秒

试验严酷等级

3 试验场所

试验在吸波暗室内进行,通过隔离的电磁兼容测试设备模拟出一个开阔的测试场地。基本来说,除了地板以外,吸波暗室内的所有反射面都覆盖了吸波材料,目的是为了将反射波和发射波相比衰减至少10dB。

4 测试设备

4.1 总则

场发生设备可以是以下设备:

— 具有内置天线的商用便携式发射机

— 带有符合标准规定的天线和放大器的模拟天线

为了减小测试误差,DUT一般通过光纤耦合器监测。

4.2 商用便携式发射机

带有内置天线的商用便携式发射机是一种便利、即用的场发生设备。

4.3 便携式发射机模拟器

4.3.1 总则

便携式发射机模拟器包括:

— RF信号发生器

— 天线和RF功率监测设备。

4.3.2 RF信号发生器

满足以下条件:

— 信号源具有内部或外部调制能力

— 功率放大器:为了覆盖整个测试频率范围可能需要多个RF放大器。

4.3.3 RF功率监测设备

为测量传输至天线的功率,需要嵌入一个功率计用于测量功率。正向功率及反射功率都需要进行测量并记录。

4.3.4 天线

除非另有要求,便携式发射机模拟器的天线应为被动天线,且其特征参数符合标准规定,具体参数可参考标准附录B.2部分。

所有的天线需要进行调谐设置以达到最小的如小于4:1典型的电压驻波比(VSWR),而VSWR也要与射频源的设计相匹配。VSWR需要在频段的频率下限、上限及中心频率处进行测试并记录。

常用的模拟便携式发射天线有微型宽带天线、同轴偶极天线和单极天线。

4.4 DUT的激励和监测设备

DUT应按照试验计划的规定进行操作,执行机构要尽可能小地影响电磁场,例如选用塑料按键、塑料管道等,以免对测试结果造成影响。

DUT监控设备的连接可以使用光纤或高阻抗导线,选用其它导线时也需要尽量减少干扰。导线的方向、长度以及摆放位置都需要详细文档化以保证测试结果的可再现性。

5 试验布置

5.1 接地平面

(1)接地平面应采用至少0.5mm厚的铜、黄铜或镀锌钢板材料制成。

(2)长度不小于2000mm、宽度不小于1000mm。

(3)接地平面放置在一个高度为(900±100)的测试平台上。

(4)接地平面需要与屏蔽室连接且DC阻抗不超过2.5mΩ,连接用的绑定线间距不超过0.3m。

5.2 电源及人工网络

(1)每个DUT的电源线都要通过人工网络连接到电源。

(2)电源负极接地,电源通过5uH/50Ω的人工网络连接到DUT。需要1个还是2个人工网络取决于DUT在车辆上的安装方式:

— 如果DUT电源回流线超过200mm(远地),则布置2个人工网络,一个连接到电源正极,一个连接到回流线上;

— 如果DUT电源回流线小于200mm(近地),则布置1个人工网络,连接到电源正极。

(3)人工网络直接放置在接地平面上,其外壳需与接地平面绑定。

(4)电源回流线要与接地平面相连。

(5)人工网络测试端口要用50Ω的负载端接。

5.3 DUT的放置

DUT应放置在具有低介质损耗的绝缘材料上,且位于接地平面上方(50±5)mm处。

除非模拟实际的车载配置,否则DUT的外壳不要接地。

DUT的表面距离接地平面的边沿至少100mm。

5.4 线束的放置

除非在试验计划中另有规定,DUT与负载模拟器之间的线束长度应为(1700.2000)mm。线束类型根据实际系统应用和要求确定。

线束应放置在具有低介质损耗的绝缘材料上,且位于接地平面上方(50±5)mm处。

线束距离接地平面边缘至少200mm。

5.5 负载模拟器的放置

负载模拟器应直接放置在接地平面上。如果负载模拟器有金属外壳,那么外壳应接地。

负载模拟器也可以紧邻接地平面放置,这时其外壳要与接地平面绑定。或者负载模拟器放在测试室外,此时与DUT连接的线束要穿过接地的RF边界。

如果负载模拟器放置在接地平面上,负载模拟器的电源要通过人工网络连接到电源。

6 测试

6.1 通用要求

(1)干扰源和连接线束的布置都在标准内严格规定,任何与规定不符的地方都要在测试前达成一致。

(2)负载模拟器要根据车辆中的典型负载进行设计。

(3)DUT应在最典型的工作模式下进行测试,如待机模式和全负载模式。这些工作条件要在试验计划中明确定义,保证供应商和客户能够进行相同的测试。

6.2 试验计划

试验之前要制定详细的计划,包括如下内容:

— 试验装置

— 频率范围

— DUT工作模式

— DUT验收准则

— 试验严酷等级

— DUT监测条件

— DUT暴露方式

— 模拟天线或商用便携式发射机位置

— 试验报告内容

— 区别于标准测试的特殊说明或变化

6.3 测试方法

6.3.1 通用条件

测试中的参考参数是模拟天线馈点处的净功率,典型功率值参考标准附录A。

6.3.2 便携式发射机模拟器测试法

6.3.2.1

该方法分两步进行:

— 试验强度设置;

— DUT连接线束及外围设备进行测试。

6.3.2.2 试验等级设置

对净功率的调整应在连续波(CW)模式下进行,便携式发射机模拟器的天线距离DUT、接地平面、屏蔽室至少为1m远,距离吸波材料至少0.5m远,直到达到预设强度。

记录净功率值和前向功率值。

6.3.2.3 DUT测试

测试等级设置完成后,可通过两种方法将DUT暴露在电磁场中:

(1) 接通便携式发射机模拟器电源,按照试验计划中确定的各测试点逐步靠近模拟器;

(2) 断开模拟器电源,把模拟器放置在试验计划中确定的测试点上,然后接通模拟器电源。

DUT测试需要在试验计划中规定的各测试点进行,激励信号为连续波或调制信号。

DUT测试过程中的前向功率要与测试前净功率强度定义时的强度保持一致,且不得发生变动。

对幅度调制和脉冲调制信号来说,在DUT测试过程中需对功率等级进行调整,以便满足ISO11452-1中的峰值保持规则。

如果测试过程中需要手动调整天线位置,而射频能量又保持开启时,需要注意依据ICNIRP的规定减小操作者受场辐射的暴露,建议操作者与发射机保持0.5m以上的距离。

在测试天线的设计带宽内执行不同频点的测试,最少要在频率下限点、上限点及中心频率点进行测试,且频率步长不超过ISO11452-1中的规定。

连续进行测试,直到试验计划中规定的所有频段、调制方式、极化方式及发射机测试点等均执行完成。

6.3.3 商用便携式发射机测试法

对连接线束和外围设备的DUT来说,该方法只需一步便可完成测试。

测试应在未经修改的商用便携式发射机特性下进行(功率、调制方式)。任何例外情况都需要在试验计划中明确。

按照试验计划,启动商用便携式发射机并放置在不同的测试点。连续进行测试,直到试验计划中规定的所有发射机均执行完成。

6.3.4 测试天线定位

6.3.4.1 对DUT进行耦合的天线放置

当DUT与天线距离50mm进行测试时,宽带天线的有效测试区域为100x100mm,因此移动天线时的步长应为100mm。

待测DUT的所有表面都要被划分为100x100mm的区块。天线应距离被测区块50mm,区块中心与天线元件中心对齐,且每个区块的测试都要将天线按照两种正交方向进行暴露。

(1) 使天线与DUT线束平行,且与第1个区块中心对齐。按照试验计划中规定的强度施加电磁场。

(2) 重复步骤(1),并使天线旋转90度。

(3) 使天线对齐下一个区块中心,并重复步骤(1)和步骤(2),直到所有的区块都完成测试。

(4) 移动天线回到第1个区块,并使天线元件的边对齐区块中心。然后进行测试。

(5) 重复步骤(4),并使天线旋转90度。

(6) 重复步骤(4)(5)直到所有区块测试完成。

(7) 对DUT的每个面重复(1)~(6)步骤。测试时,需要旋转DUT以保证测试面与接地平面平行。一般使用低介电常数的材料支撑DUT,使测试面朝上面对天线。

6.3.5 对线束进行耦合的天线放置

6.3.5.1 宽带天线测试

将天线置于DUT连接器的中心位置,且与线束平行。使天线中心与DUT连接器的最外边沿对齐,将DUT暴露在测试场中。如果DUT有多个连接器或者连接器宽度大于100mm,那么需进行多次测试。

使天线中心距离DUT线束50mm。

从连接器开始,以100mm的步长移动便携式发射机,移动300mm的距离。

6.4 试验报告

测试结束后应出具测试报告,应包括测试设备、测试场所、被测系统、频率、测试等级、系统交互以及其它与测试相关的内容。

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