本文旨在了解用于测量频率范围为150 kHz至2500 MHz的辐射干扰的吸收层衬里屏蔽外壳(ALSE)的资格要求,如CISPR 25所述。
CISPR是谁
为了提供用于验证这些遵从性测试站点的技术参数,最好回顾一下EMC标准过程的一些基本知识。
CISPR是Comité国际Spécial des摄动Radioélectriques(英文翻译:国际无线电干扰特别委员会)的缩写,是国际电工委员会或IEC的一部分。EMC行业中的大多数人都知道,IEC是一个国际组织,包括美国在内,设有委员会和小组委员会,专注于产品安全、EMC和机械危害等领域的标准的研究和开发。这些标准经常以EN(法语单词Norme European或European standards的缩写)的形式被欧盟和世界各地采用。
CISPR专注于起草控制电气和电子设备中可能干扰广播频段的电磁干扰的标准。这些频段在全球范围内受到监管,包括电视、AM和FM无线电,以及ISM、Wi-Fi、蓝牙和其他传输频段。
IEC和CISPR标准通常分为两类,指南和特定产品。产品特定标准用于评估和确认该产品类别中的产品是否符合一组特定的需求。指南标准的产生是为了供产品委员会使用,作为建立特定产品标准需求的基本框架。
CISPR 25是什么
CISPR 25是“车辆、船舶和内燃机标准-无线电干扰特性-保护车载接收机的极限和测量方法”。CISPR 25 Edition 4.0 b:2016是该标准最新发布的版本。
该标准包含“限制……用于为安装在车辆上的接收器提供保护同一车辆内部件/模块产生的干扰整车的方法和极限在第5条,部件/模块的方法和极限在第6条。测量的干扰由安装接收机的同一车辆的组件产生的辐射和进行射频频率发射,目的是保护连接到车辆线束提供的电源连接器的车载接收机。
车载接收器是车辆中的组件,如(但不限于)无线电和电视广播接收器、陆地移动无线电、无线电电话、业余和市民无线电、卫星导航(GPS)、Wi-Fi和蓝牙。它们可以是连接到车辆线束的原始设备,也可以是连接到车载电源连接器的市场附加组件。
该标准不涉及可能辐射或传导到车辆外部的车载接收器的无意排放(例如适用于连接到交流电源充电的电动和混合动力汽车)。这些排放在FCC第15部分和CISPR 12中涵盖。它也没有解决机载接收机对辐射或传导射频发射和瞬态或脉冲型电压波动的抗扰性。相关的ISO(即ISO 11452-2)和IEC(61000-4-3)标准涵盖了这些抗扰度要求。
CISPR 25排放测量和ISO 11452-2抗扰度要求在CISPR 25中定义的吸收层衬里屏蔽外壳(ALSE)中进行。
最后,CISPR 25提供的限制是指导方针,可以由汽车制造商和部件供应商修改和商定。
什么是ALSE
CISPR 25中所述的ALSE是“天花板和墙壁上有无线电频率吸收材料的屏蔽外壳”。屏蔽外壳提供的环境电子噪声至少低于CISPR 25规定的排放限值6db。大多数屏蔽框提供以下最低屏蔽效果:
- 磁性:55dB @ 10kHz;95dB @ 200kHz;100分贝@ 1兆赫
- 电动:100dB从15kHz到100MHz
- 平面波:100dB从100MHz到1GHz
- 微波:10GHz 100dB, 18GHz 100dB
屏蔽外壳通常需要一个最小的单扇门,蜂窝状通风口允许气流同时阻止射频辐射,电力过滤器,管道穿透,带连接器的隔板,和隔离的照明装置。所有组件都允许电气或物理进入腔室,而不影响射频屏蔽,大大减少了腔室内的环境辐射,并阻止射频辐射离开外壳。
不幸的是,腔室的金属(钢、铝或铜)壁提供了大量的反射表面,这可能导致腔室内高达20dB的测量误差。为了减少室内的反射,混合吸收器安装在室内的墙壁和天花板上。混合吸收体是由铁氧体瓦衬底聚氨酯吸收体锥的组合。对于车辆测试,地板上没有放置吸收器。对于组件测试,只有当ALSE的性能仍然满足CISPR 25附录J的要求时,才能在地板上添加高达25mm厚的铁氧体砖。附件J是CISPR 25中定义ALSE验证程序的部分,我们将详细回顾该部分。舱室尺寸的最小尺寸是通过确保车辆或EUT、接收天线和周围吸收材料尖端之间的距离为1m来确定的。
ALSE 清除了所有与测试无关的项目,以消除不必要的设备、电缆架、存储柜、办公家具等反射源。
图1
定义的测试设备
CISPR 25测试的天线在标准中定义,指定为50 Ω系统,不同频率范围的天线如下:
频率范围(MHz) | 天线 |
0.15至30 | 1m垂直单极天线 |
30 ~ 300 | 双锥天线 |
200至1000人 | 一种对数周期天线 |
1000至2500人 | 喇叭或对数周期(适用于范围)天线 |
在CISPR 25试验室内进行测试的另一个关键对象是测试台或试验台。工作台应由rf非反射材料组成,基准地平面(RGP)由至少0.5毫米厚的铜、黄铜、青铜或镀锌钢板粘合在工作台顶部组成。实验台上RGP的最小尺寸为1米宽,2米长(或在整个测试设备下方加上200mm,以较大者为准)。RGP高度应高于地面900 (+/- 100mm)。试验台与ALSE地面通过一系列最大长宽比为7:1的绑带连接,其中一个接地带边缘与相邻接地带边缘的距离最大为300mm。由于该粘结方案,工作台表面与ALSE地面之间的粘结应小于或等于2.5mΩ。
得过/表设置
为了讨论ALSE资格测试和验证,回顾一下ALSE中正常组件测试的测试设置是有帮助的。
该EUT被放置在一个非导电的,低相对介电常数材料50(±RGP上的5mm)厚。除非是为了模拟实际的车辆配置,否则EUT不会接地到参考平面。EUT的侧面位于200mm(±距离参考接地面(RGP)前缘10mm。在EUT和负载模拟器之间附加一个测试线束,包括电源线,长度不超过2米。测试线束也放置在一个非导电,低介电常数材料50(±在RGP上方5mm)。
图2
测试装置平行于RGP正面的长度为1.5米,间隔100毫米(±10毫米)从RGP的前端。天线位于距离测试线束长段1m处,与阶段天线中心与测试线束中心一致频率低于1GHz, EUT中心高于1GHz。磁单极子平衡与RGP结合。看到图3为单极天线测试设置的说明。
图3
用参考场地法验证舱室
CISPR 25的附件J描述了2种单独的方法,使ALSE符合CISPR 25的测试要求。提供这些是为了在相似结构的室之间建立重复性。它们用于每6.5版本的组件测试,因此使用RGP。这两种方法(参考场地法和长线天线法)都使用了上面测试部分中描述的参考地平面,在尺寸和RGP如何接地到ALSE地方面存在一些偏差(详细信息如下)。任何一种方法都可以满足验证过程。
第一种方法是参考场地法(RSM)。
参考站点方法比较在燕麦或类似合格排放站点中获得的参考测量值(RM),并将其与在ALSE内部的正常设置中获得的测量值进行比较。经验证的OATS站点的参考测量值与ALSE测量值之间的偏差必须在规定的公差范围内。
在进行RSM时,上述相同的接收天线用于参考测量(OATS)和ALSE验证测量。然而,发射天线是一个垂直位置的短无源单极子,用于30 MHz以下的测试(见图4),以及一个小的双锥或短偶极子,放置在正常的EUT线束位置,用于大于30 MHz至1 GHz。磁单极子具有以下参数:
- < 30mhz短无源单极在垂直位置
- 高度包括驱动单元,<500mm
- 单极直径,10mm
- 可选顶部加载圆盘直径,120mm
- 3.理查德·道金斯端口未终止
图4
传输系数(CT)参考场地测量
与CISPR 16-1-4中的NSA测试非常相似,获得传输系数测量(CT)在每个频率上进行直接传导测量(M0)和辐射测量(M一个),并将两者进行比较。
C<子>T= M<子>一个米<子>0
直接进行测量(M0)是通过将发射和接收天线电缆连接在一起而获得的。用输出功率进行初始测量。为确认测量系统无过载情况,将功率降低10db,再次测量。功率水平在整个频谱内保持不变。辐射测量(M一个)在发射天线断开连接的情况下,亦会进行初始噪声底测量。C .所有后续天线测量T计算时必须至少高于噪声底测值10分贝。
CT(参考站点数据)分为2个测量,并使用不同的天线和测试设置低于和高于30 MHz。为了开始这个过程,我们进行测量(MO)在250千赫至1,000兆赫频谱的参考点,步长如下:
- 步长:
- 同样用于ALSE和参考测量
- 使用了481个频率
- 从250 kHz到29.95 MHz的150个频率(200 kHz步长)
- 170个频率从30 MHz到199 MHz (1 MHz步长)
- 从200 MHz到1000 MHz的161个频率(5 MHz步长)
这为我们提供了从250 kHz到1,000 MHz的481次传导测量。
然后,我们重复这些150个频率和步长的第一个序列,为辐射参考部分以下和30 MHz。对于这种设置,发射和接收天线被放置在地板上燕麦或类似的验证室使用图4所示的发射天线和我们的1m单极接收天线,间隔1m,并对每个频率进行测量。在所有发射接收天线配置中,在发射接收天线电缆上加铁氧体,在25mhz时加50欧姆,在100mhz时加110欧姆,每隔20cm加一次铁氧体。所有的传输线缆都走线到RGP的后面。
看到图5的设置。
用这些数据我们计算C<子>T参考<30 MHz= M<子>一个- m<子>O参考站点< 30 MHz.由于这是垂直单极子测量,因此没有低于30 MHz的水平数据。
然后,我们使用上面列出的步长和频率并使用各种接收天线进行大于30 MHz的辐射(参考)测量。这些测量的设置与我们之前描述的EUT测试类似,但有一些变化。测试仍在经过验证的参考测试场地(OATS, Weather Protected OATS, SAC)进行。在30 MHz-1 GHz范围内进行测试需要升高的RGP(现在是我们的验证RGP)。RGP为2.5m x 1m(比EUT试验台设置长0.5m)。验证RGP通过一根以验证RGP后方长度为中心,宽100mm (+ 11,- 0mm)的带子连接到场地地平面。看到图6而且图7参阅30兆赫至1兆赫之间水平和垂直参考地点测量的验证RGP设置。
图6
图7
再一次,我们计算C<子>T测量数据供现场参考使用
C<子>T参考> 30 MHz= M<子>A参考> 30 MHz米<子>0参考> 30 MHz
垂直和水平偏振。我们现在有250千赫到1000兆赫的所有参考站点数据。
然后是时候将ALSE作为低于30 MHz和高于30 MHz的合格数据。
传输系数(CT) ALSE现场测量
对于高于和低于30 MHz的ALSE传输系数测量,使用EUT测试的台架尺寸和设置。这意味着与正常的EUT测试使用相同大小的RGP、相同数量和尺寸的绑定带以及相同的接收天线。单极天线Counterpoise被绑定到RGP。与30 MHz以下和30 MHz以上的参考现场测量相同的发射天线位于测试线束通常所在的位置。图8显示了30mhz以下ALSE测量的测试设置。图9显示发射天线放置和设置≥30 MHz。
图8
图9
还是C<子>T为ALSE测量≤30 MHz(仅垂直极性)和>30 MHz(垂直和水平极性)计算。
C<子>T ALSE≤30mhz= M<子>一个ALSE<30 MHz米<子>0 ALSE≤30mhz
C<子>T ALSE≥30 MHz= M<子>A ALSE≥30 MHz米<子>0 ALSE≥30 MHz
传输系数(C<子>T)和In公差数据百分比(%IT)
一旦获取了所有数据,我们计算参考点和ALSE之间的偏差<30兆赫
并计算6dB以内的数据点的数量。这给了我们Δ< 30兆赫.
然后我们计算水平和垂直天线位置>30MHz的偏差。
再一次计算6dB以内的数据点数
有我们的Δ计算≤30 MHz和>30 MHz<子>水平>30 MHz<子>垂直,我们可以在公差计算中计算%。
- 首先计算每个数据集的%IT
- 接下来,找到最小的%IT数据点≥30兆赫
- 最后,计算在150 kHz到1000 MHz的整个频率范围内+/- 6dB要求内的数据点的总百分比
ALSE和这是安装符合要求此验证方法的如下情况:
总%它150 kHz到1000 MHz参考方法≥90%
注意:Total %IT可以大于100。
长线天线测量测试
另一种使ALSE符合CISPR 25标准的方法是长线天线测试。该夹具在CISPR 25中定义为:
- 黄铜棒(4±0.2毫米)直径
- (50±。接地面与杆的最近点之间为2mm)
- 由2个金属板角分开(500±5毫米)
- N型连接器集成在角度杆支撑
- 杆定位(100±距离地面参考边缘和用于EUT测试的电缆束中心2mm)
- 金属薄板角通过螺丝或塑料夹固定在玻璃钢上≤2.5米Ω
- 散热器负荷端以(50±7.5)ΩRF负载(最大驻波比1.2:1,从150 kHz到1000 MHZ)通过安装在金属板角的N型连接器
- 射频馈电端散热器连接10db, 50Ω衰减器(最大VSWR 1.2:1从150 kHz到1000 MHZ)通过N型连接器安装在其他金属板角
- 射频馈电电缆连接射频源到10db, 50Ω衰减器
图10显示支撑括号。图11而且12显示了发射天线夹具。
图10
图11
图12
和参考地点法一样,EUT测试期间使用的接收天线用于执行此测试.再一次发射功率降低10分贝,并采取重复测量确定接收没有过载部分。相同的物理布局,RGP大小一个成键在EUT测试中使用的表(多重键)。单极天线平衡器连接到工作台(RGP).长线发射天线放置在RGP上,位于测试线束正常位置的中心。图13显示长线测试的单极天线部分的测试设置。
图13
长线测试程序
在ALSE测试的参考测试方法中使用相同的频率步长和测量频率。进行的测量(M<子>O)和发射和接收天线测试(M<子>一个)。发射信号发生器设置为1V<子>rms对于两种测量。
- 等效场强(E<子>情商)= 120 dB(uV) + (M<子>一个米<子>0) + k<子>房颤
- k<子>房颤为接收天线的天线因子,单位为dB(1/m)
- 在30 MHz以下,只能在垂直位置进行测量。在30 MHz以上,测量接收天线的水平和垂直极性,并计算等效场强。在所有的测试中,长线天线被用作发射天线。对于每个频率,E<子>情商,马克斯是由E<子>情商,水平的和E<子>情商,绿色。
但是,不是进行参考地点测量,而是将来自参考地点测量的数据替换为CISPR 25中的表J,用于3个频率范围和等效场强(E<子>情商)。
CISPR 25附录J中的表J1列出了所有频率E<子>情商,马克斯,裁判以dB(uV/m)为单位进行计算
ALSE测量值与表J中值的偏差用以下方法计算:
- 对于每个频率
- Δ长线法= E情商,马克斯- E情商,马克斯,裁判Δ在dB
- 地点:
- E情商,马克斯在特定频率下测量的最大磁场(水平和垂直偏振的最大值,如适用)
- E情商,马克斯,裁判表J1所示的建模参考场与E情商,马克斯
为了计算在整个频率范围内6dB内的数据点的百分比%IT(总百分比),我们使用以下公式:
- 数据点150千赫至1000MHz,其中Δ长线法在±以内6dB为频率数,其中Δ长线法在±以内6dB,如上所述
ALSE及其安装符合此验证方法的要求,如果
- 总%它150千赫至1000兆赫长线法≥90%
超出现场可接受限度的可能原因
CISPR 25建议,如果现场出现偏差,应重新检查以下项目
- 测量过程
- 天线因素精度
- 信号源漂移
- 接收机或频谱分析仪输入衰减器的精度
- 测量装置读数
如果没有发现错误,很可能是该站点有故障,应该进行调查。图14显示了10 MHz至100 GHz范围内典型ALSE影响参数的示例。
图14
该标准推荐的主要项目包括:
- 参考地平面
- RGP粘接带
- 吸收器的性能
修改一个或多个应该有助于提高ALSE性能。在某些情况下,<30 MHz,可能会观察到共振。为了减少共振的影响,您可以:
- 在接收天线底部和地板之间涂上泡沫块吸收体
- 从RGP的连接侧,用额外的接地带将接收天线的平衡装置连接到RGP连接对面的花上