Greg Bella 莫仕（Molex）首席工程师
Jeff Ciarlette 莫仕（Molex）电气工程师主管
0 导言
“电磁兼容性”关于开发未来车辆面对的一个首要的应战现已存在了一百多年。任何电子设备都会发生电磁辐射，其间有一些是有意发生的（例如 Wi-Fi 发射机的频率），而另一些则是无意的（例如车辆中各种电气元件发生的能量）。它们会一同构成设备的“EMI 特性”；而且，电磁兼容性 (EMC) 便是这些电子设备与EMI 调和共存而不会发生中止、搅扰或许其他不必要及不良成果的才能。
从无线电年代最早的时分开端就尽力来减轻穿过通路而且彼此碰撞到一同的各种信号（那时是无线电信号，现在则是无线信号）形成的拥塞。早些时分，轿车中并不存在许多的电子元件，而调幅播送则被视为是一种高端的技能。关于轿车工程师们来说，重要的一点便是需求防止运用或许无意中生成与调幅播送的频率规模 (525 kHz~1705 kHz) 相同的体系。具有“EMI 特性”、在该频率规模内具有高发射频率的设备会与调幅播送的信道发生搅扰，进而在无线电扬声器上发生喧闹的嗡嗡声或许静电噪声。
轿车制造商长期以来一向面对着 EMI问题，而且，跟着车辆越来越多地引进电子设备，包含 GPS、Wi-Fi、蓝牙、信息文娱体系、调幅/调频/卫星播送、功率逆变器、USB 数据、USB 充电器、无线充电器、CAN/LIN 总线、摄像头、雷达及以太网骨干/网关等等，在EMI 管理上呈现的应战现已在以指数办法增加。
别的顾客们也在将外部设备和便携设备参加到车辆中，那些设备的 EMI 特性和频谱会发生堆叠，有必定的危险，而这只会加重关于减轻搅扰的需求。
1 EMI 及其对互连车辆和主动驾驶车辆的影响
跟着轿车制造商对需求最高程度的安全性与高功能的智能车辆和主动驾驶车辆的不断开发，将许多电气体系和电子体系安放到轿车之类密闭的空间中，意味着下降电磁搅扰要比以往任何时分都重要。轿车制造商有必要认真细致地确认并施行电磁兼容性上的规范，然后保证电子设备彼此之间不会发生搅扰，不然会导致设备或体系的功能不尽善尽美，或许在更糟糕的状况下发生危险的结果。
充沛了解一个详细的轿车网络中存在的悉数 EMI 特性以及潜在的兼容性问题，并不是一件简略的使命，而在考虑到安全性的状况下，这项作业特别重要。例如，在调幅无线电台上以噪声的方式表现出来的搅扰当然不是抱负的状况；可是，假如一台设备形成的搅扰会使轿车的转向和制动体系的预期功能发生中止，而且危及乘客的安全，那么危险会愈加值得重视。
本文将讨论一些根本类型的电磁兼容性 (EMC) 测验，以及验证电子设备是否合适轿车运用运用的一些必需的详细测验。
1.1 辐射发射与传导发射
首要，非常重要的一点是要充沛了解有必要考虑并减轻的各种类型的发射。
电子设备会将电磁能辐射到空中，而这种能量能够划分为有意或许是无意的。举例来说，手时机有意地宣布噪声。分类为有意的原因在于，手机有必要在空中衔接到手机发射塔。因为电磁兼容性的原因，咱们为有意的发射施加了功率极限和谱特性。
可是，一些电子设备也会无意地辐射出噪声，与有意的噪声不同的是，这类噪声往往能够在强度上有所减低并遭到操控。有许多办法能够卓有成效地下降无意的辐射噪声，包含增加金属遮盖、改善印刷电路板 (PCB)的布局，或许战略性地参加共模扼流圈、铁素体、电阻器和电容器等等之类的滤波设备。
电子设备在衔接到设备本身的接线上能够宣布称为传导发射的噪声。常见的互联接线的比如包含电力线束、USB 电缆和以太网电缆等等。在某些状况下，电缆上的传导噪声（传导发射）能够转换成空中的噪声（辐射发射），成为“喧闹的”电缆，这种电缆能够发挥天线的效果，将传导发射转换为辐射发射。
2 测验办法与测验参数
因为车辆处于不断的运动中，简直能够行进到任何地方，因而轿车制造商有必要依照最坏状况进行假定并从事规划，一起还有必要在本钱最低的条件下完成能供给极高可靠性的解决方案。答案就在这儿：最优的电磁兼容(EMC) 规划并挑选最好的 EMI 屏蔽资料，这就要求不仅在规划阶段、而且还要在测验和仿真阶段到达极高的精度（如图1和2）。
因为辐射发射经过空气来传达，因而能够选用校准的天线设置进行丈量。有必要选用以各种方向（笔直、水平，等等）来摆放的多种类型的天线，然后捕捉到整个频率规模。
在考虑到辐射发射和传导发射的测验设置、功率极限和频率规模时，轿车制造商拟定了详细而又严厉的要求，而且还有必要保证丈量技能以及合格/不合格的规范契合本身的要求。假如规范过于严厉，则意味着要花费过多的本钱来减轻噪声，而规范过分宽松则会无意中与其他电子设备发生搅扰，形成与 EMI 有关的问题。
辐射发射的测验规模通常在 100 kHz ~ 2 GHz，需求3种不同类型的天线来掩盖整个规模。设置内容包含DUT（被测器材）、DUT布线、GND 铜板架、前置放大器、计算机、电源、光纤数据转换器以及频谱分析仪。
轿车制造商还有必要指定要承受测验的多种 DUT操作形式。例如，USB 端口的操作形式只包含闪存盘的读写，而其他操作形式则或许要求 USB 端口供给最大的充电电流，一起另一种操作形式则或许包含将手机衔接到USB 端口，然后发动 Apple Carplay 或许 AndroidAuto。然后，测验阶段就有必要考虑到悉数变量。
2.1 辐射抗扰度和传导抗扰度测验
辐射抗扰度和传导抗扰度测验的意图是确认当存在喧闹的搅扰的状况下，DUT 的功能怎么。辐射发射和传导发射的经过限值有必要一直低于辐射抗扰度和传导抗扰度的经过限值（如图3）。一台设备的辐射发射有必要低于附近设备的辐射抗扰度容许公役，不然就会形成不良操作。
辐射抗扰度测验可确认当电磁搅扰信号在空中穿过的状况下DUT 的功能怎么。有必要选用校准的噪声源，在发射天线对准 DUT 的条件下进行测验。
传导抗扰度测验可确认进入到电缆（例如电力线束、USB电缆或许以太网电缆）中的搅扰信号在衔接到DUT 的状况下 DUT 的功能怎么。轿车制造商通常会指定测验多种 DUT 操作形式，而且还将指定预期的状况等级呼应。例如：
1）状况 1 呼应——或许是“无呼应”。这意味着在抗扰度测验过程中，设备有必要在各种操作形式下正确作业，而不会呈现显着的功能降级。
2）状况 2 呼应——或许会呈现显着的呼应，可是在关掉搅扰信号后有必要主动康复。
3）状况 3 呼应——会呈现显着的呼应，而且在排除去搅扰后需求用户干涉，然后返回到正常操作（焚烧循环）。
举例：指定在DUT 操作形式下运用 USB 端口来播映闪存盘上的音乐。指定状况 1 意味着，在测验期间音乐将持续播映而不会呈现显着的功能降级（无静电、无中止等等）。关于 EMC 有无数个类型的测验设置，包含：便携式发射机；大电流注入器；耦合抗扰度。
2.1.1 便携式发射机测验设置
一种特定类型的辐射抗扰度测验称为“便携式发射机”。该测验会测验 DUT 关于手机和手持式双向无线对讲机之类设备的抗扰度。如图3。
2.1.2 大电流注入测验设置
一种特定类型的传导抗扰度测验称为“大电流注入”(BCI)。该办法会穿过一个磁场来路由用户的电缆和线束，然后仿照窄带辐射电磁能。如图4。
2.1.3 耦合抗扰度测验设置
还有一种传导抗扰度测验称为“耦合抗扰度”。该测验可仿照在同一线缆束或相邻线缆束中路由到搅扰线的 DUT 电缆。然后承受测验的 DUT 电线/电缆将在1 m的长度内衔接到搅扰信号。如图5。
2.1.4 其他抗扰度测验
能够仿照车辆中严苛的电气环境。其间一些测验包含如下。
1）静电放电 (ESD) ： 一项重要的电磁兼容性(EMC) 测验。IEC 规范IEC61000-4-2是一项广泛选用的规范，能够测验电子设备的 ESD 抗扰度。（来历：https:// ieeexplore.ieee.org/document/1282319）
2）电源线搅扰：瞬时压降（振荡和衔接器）、启停电池压降、温暖曲柄压降。
3）瞬态搅扰：继电器震颤耦合、电动遥控锁电感负载、触点电弧、触点颤抖。
4）功率循环：车辆发动机发动过程中的焚烧循环电压动摇。
5）电压过大：负载突降（沟通发电机生成充电电流而且在其他电力负载已衔接的状况下，电池断开）、跳线跨接发动、沟通发电机失控、改换极性。
3 定论
将很多的电气体系和电子体系安放到极端有限的空间傍边，会带来使这些轿车体系的电磁搅扰免于经过辐射发射和传导发射而发生彼此搅扰的问题。假如不正确的进行操控，那么发生的搅扰会形成体系故障或许在某些状况下完全失效。
莫仕的互连车辆团队经验丰富，引进了由各种轿车业解决方案、途径和办法组成的久经考验的产品组合，用于对电磁发射和相关技能进行操控，然后使电子设备杰出的耐受电磁搅扰。
本文来历于科技期刊《电子产品世界》2019年第7期第85页，欢迎您写论文时引证，并注明出处
