在关于欧洲经委会条例10,修订5,修订1(2016年10月8日)(以下简称R10.05)系列博客的本期文章中,我们将介绍电气/电子组件(esa)的辐射发射和抗扰测试。
欧空局辐射辐射(附件7和8)
与车辆辐射排放测试附件一样,R10.05对宽带辐射排放(附件7)和窄带辐射排放(附件8)有单独的要求。两种测量的测试设置是相同的,只有测量探测器和相关的带宽、频率步长和停留时间不同。与车辆测试不同的是,测试样品的工作状态通常是相同的,因此可以同时进行,除非与技术服务部门另有约定。
与车辆测试一样,宽带辐射发射是强制性测试,而窄带辐射发射仅在ESA包含一个或多个频率高于9 kHz的振荡器时才有必要。关于宽带和窄带源之间差异的详细信息可以在本系列的前一篇博客中找到,关于测试异常的信息可以在本系列的第三篇博客中找到。
测试设备
附录7和8规定测试应在无回声衬里屏蔽箱(ALSE)中进行。一个开放区域测试场地(OATS)可以作为一个替代测量地点。有关测试站点的详细信息以及每种情况下的优点和缺点的比较,请参考本系列博客所附的白皮书。
在这两种类型的测试设备中,ESA都放置在导电地平面上方50mm的绝缘支架上,导电地平面距离测试室地板900 mm。电力通过线路阻抗稳定网络(lisn)提供给ESA和任何必要的支持设备,该网络提供定义稳定的参考阻抗,以帮助重复性,并提供一定程度的滤波,以保护测试电源。测试线束的固定长度在1700 - 2000毫米之间,其中1500毫米平行于地平面的前沿,距离地平面的前端100毫米。
ESA的位置通常由连接到线束的连接器确定,并设置在距离地平面前沿200毫米的50mm绝缘支架上。如果ESA物理上很大,可能需要扩展地平面并在多个位置进行测试,以确保所有发射都在测量天线的3db波束宽度内捕获。不规则形状的esa或具有不寻常连接要求的esa,例如必须保持垂直的连接器,需要与技术服务部门讨论以商定合适的配置进行测试。在这种情况下,严格按照R10.05进行测试是不可能的,重要的是在测试之前商定的最坏情况记录和最终的测试报告中彻底记录测试设置。
ESA通常使用低阻抗电缆(短而平)连接到地平面。如果这是不可能的,例如,当ESA被安置在一个塑料盒中,那么ESA的接地可以在电源返回线上的LISN处。
天线位置及极化
天线的相位中心位于距离线束1000mm的位置(即距离地平面前沿900mm)。天线与1500毫米线束长度的中心对齐,该线束长度与地平面的前沿平行,在其上方100毫米的高度,即在测试室地板上方1000毫米的高度。这样做的基本原理是1000mhz以下的辐射辐射主要来自线束。目前,测试只需要在30到1000 MHz的范围内,但是R10的未来修订可能会将这一范围扩展到1000 MHz以上。在1000mhz以上的测量中,天线重新定位以与ESA对齐。
测量是在垂直和水平偏振。
测试期间esa的状态
在进行测试之前,必须与技术服务部门商定受测试ESA的运行状态。可以在多个输入电压下工作的esa通常在从电源吸取最多电流的电源电压下进行测试,尽管可能有例外。如果ESA特别复杂,则技术服务可能需要在多种模式下进行测试,以确定“最坏情况”。关于最坏情况的更多细节可以在本系列的第三篇博客中找到。
对于窄带排放,没有要求测试涉及“与电网耦合的REESS充电模式”的esa。
与车辆测试一样,包含无线电发射机的esa必须在发射模式下进行测试。关于这个需求的更多细节可以在本系列的第三篇博客中找到。
支持设备
ESA应在任何可能的情况下使用适当的输入和输出信号和负载来模拟“真实世界”条件。通常,这些信号和负载被集成到负载模拟箱中,或简单地称为“负载箱”,放置在线束的LISN端地平面上。在必要的情况下,建议将负载放置在具有最小孔径的金属外壳中。
通过CAN、LIN、以太网等接口通信的数据信号应进行光学隔离,以尽量减少对测量的任何潜在影响。
有关支持设备的进一步细节将在即将发布的白皮书中提供,该白皮书将与本系列博客一起发布。
测量和限制
使用扫描接收机或频谱分析仪进行测量,其测量参数见附件7(参考附件8)。
宽带限制是使用准峰值检测器指定的,但是峰值检测器测量可以在适用的限制增加20 dB,如车辆测试。同样,在极限上或高于极限的测量必须用准峰值检测器在相应频率上进行测量,以获得最终结果。
窄带限制是使用平均检测器来指定的。
测量过程
由于天线位置单一(目前),宽窄带测量可同时进行,在每种工作模式下,每个天线(水平极化和垂直极化)只需要进行两次测量扫描或扫瞄。
实际测量程序与车辆测试相同。现代接收机和频谱分析仪通常通过软件进行控制,该软件自动为测量系统(如电缆、天线、衰减器等)应用校正因子,并记录结果。最终结果是一系列的图和(或)表,确定最大测量排放量与适用的限值重叠。
与附件4和5一样,环境信号的测量是必需的,并且必须比适用的限值至少低6db。在esa的情况下,可能需要进行多次测量,以确定从支持设备或负载箱(如果存在)发出的任何高电平信号的来源。
欧空局辐射抗扰度(附件9)
与车辆抗辐射测试不同,esa的辐射抗辐射测试有许多可供选择的测试方法:无回声衬里屏蔽外壳(ALSE)、横向电磁模式(TEM)单元、大电流注入(BCI)和带状线。任何方法的组合都可以用于覆盖20到2000 MHz的频率范围。哪种方法最合适取决于ESA的性质,必须在测试前与技术服务部门达成一致。
每种替代测试方法本身都需要一个博客,所以我们将在这里看看ALSE和BCI方法,因为它们是最常见的。有关TEM Cell和Stripline方法的信息,请参阅本系列博客所附的白皮书。
测试设备
ALSE方法使用与辐射发射测试完全相同的设置。关键的区别在于所使用的天线,因为它们需要能够处理来自射频放大器和用于产生电磁场的信号发生器的功率。
在1000mhz以上,天线的定位与待测设备(EUT)对齐,以确保它在天线的3db波束宽度内。与发射测试一样,如果EUT物理上很大,则可能需要多个天线位置来实现完全照明。
BCI方法使用电流钳代替天线。在这种情况下,探头被夹在测试线束周围,并以预先校准的水平向其馈电。BCI方法在较低的频率下比ALSE方法更有效,因此不需要太多的功率,因此功率较小的放大器,以达到所需的测试水平。
Bci探头位置
BCI测试的设置与ALSE测试不同,因此需要对地平面的布局进行一些调整。关键的区别在于,背带长度应为1米,并且从lisn到EUT应呈直线铺设。距离EUT连接器150 mm, 450 mm和750 mm处有三个探针位置。在技术上合理的情况下,可以在测试前与技术服务部门商定线束长度和适用探头位置,以减少测试量。
测试电平及调制
测试电平在R10.05中设置为30 V/m rms,在20至2000 MHz范围内的90%以上,ALSE测试的整个范围内rms最低为25 V/m。对于BCI,注射水平指定为60 mA。
批准机构可能会要求在更高的测试级别进行测试,以提供对性能的额外信心,并允许任何微小的生产变化,但这需要制造商在测试前与技术服务部门达成一致。
应用的磁场是振幅调制(AM),范围为20至800兆赫,深度为80%,在1千赫,以模拟可能来自外部源的窄带信号类型。
在剩余的频率范围,800到2000兆赫兹,应用信号是脉冲调制(PM)与一个T在577 μS,周期为4600µS,以模拟典型的GSM蜂窝通信的窄带脉冲信号。
RF通常从每个连接器依次注入到线束上,但复杂和互连的线束需要仔细考虑,以避免过度测试。
建议在某种形式的屏蔽外壳或法拉第笼中进行BCI测试,以防止附近的电子系统和无线电接收机受到干扰。
测试期间esa的状态
要测试的操作模式在测试前与技术服务部门商定,并基于EUT的豁免相关功能。有关免疫相关功能的信息,请参阅本系列的第三篇博客。
欧空局监测和性能标准
为了确定EUT是否受到电磁场的不利影响,有必要在测试过程中监控性能。对于一个简单的EUT来说,这可以像用摄像机监测指标一样简单。对于复杂的EUTs,所需的监测量可能很大;所有这些都必须经过过滤或光学隔离,以防止射频在腔室外耦合。这可能涉及使用一台或多台笔记本电脑来监控通信总线,自定义监控/模拟控制台,由压缩空气操作的气动手指来操作开关等等。在室内进行测试的实用性不应被低估,在测试时进行准备是节省时间和金钱的必要条件。
测试期间可能需要建立和维护无线电链路,如蓝牙、GSM、GPS。这也可能具有挑战性,可能需要在腔室墙壁上准备馈通面板,并在桅杆上安装合适的外部天线,以确保一致的接收。
R10.05仅涉及免疫相关功能,因此设备在测试过程中的“故障”并不一定意味着EUT不合格。如果在测试期间监测信号,那么最好在测试前与技术服务部门商定一个可接受的公差,以避免混淆,并防止最终附在型号认可证书上的测试报告的制作延迟。
在本系列博客的下一期中,我们将根据R10.05的附件10研究esa的瞬态排放和抗扰度测试。
参考文献
- 欧洲经委会条例10,修订5(2014年10月9日):
- https://www.unece.org/fileadmin/DAM/trans/main/wp29/wp29regs/2015/R010r5e.pdf
- 欧洲经委会条例10,修订5,修订1(2016年10月8日):
- CISPR 25: 2002 +勘误表:2004。车辆、船只和设备上使用的接收机保护用无线电干扰特性。限值和测量方法
- 请注意,此标准已被撤销,但可免费下载:
- https://webstore.iec.ch/publication/12216
- ISO 11452-1第三版2005 +修订1:20 08——道路车辆——窄带辐射电磁能量电干扰的部件试验方法——第1部分:一般原则和术语
- 请注意,本标准已被取代,ISO标准并非免费提供。
- https://www.iso.org/standard/38001.html
- https://www.iso.org/standard/45933.html
- ISO 11452-2第二版2004——道路车辆——窄带辐射电磁能量电干扰的部件试验方法——第2部分:吸收衬里的屏蔽外壳
- ISO 11452-3第三版2001——道路车辆——窄带辐射电磁能量电干扰的部件试验方法——第3部分:横向电磁模式(TEM)单元
- 请注意,本标准已被取代,ISO标准并非免费提供。
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- 道路车辆。窄带辐射电磁能量电干扰的部件试验方法。第4部分:大电流注入(BCI)
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- ISO 11452-5第二版2002——道路车辆——窄带辐射电磁能量电干扰的部件试验方法——第5部分:带状线