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汽車復(fù)雜電磁環(huán)境（EME）測試解決方案

2020-04-08 18:02:21·  來源：羅德與施瓦茨中國  
　
隨著道路電磁環(huán)境（EME）的日益復(fù)雜，以及汽車自動化程度的日益提高，汽車在行駛過程中面臨的挑戰(zhàn)也在不斷增加。雖然汽車生產(chǎn)過程中已經(jīng)存在許多嚴格的抗擾度測
隨著道路電磁環(huán)境（EME）的日益復(fù)雜，以及汽車自動化程度的日益提高，汽車在行駛過程中面臨的挑戰(zhàn)也在不斷增加。雖然汽車生產(chǎn)過程中已經(jīng)存在許多嚴格的抗擾度測試要求，然而道路上的射頻信號干擾仍然可能對車輛的電子設(shè)備造成影響，對于車輛的電磁抗干擾特性測試正在成為迫切需求。
 
中國汽車工程學會團體標準T/CSAE xx-xxxx“道路車輛復(fù)雜電磁環(huán)境適應(yīng)性要求和試驗方法”描述了一種捕獲和記錄室外電磁信號并將其帶回到EMC測試室進行重新播放的方法。該方法允許在不同的EMC測試實驗室中針對不同的目標使用一致的記錄信號進行測試，從而大大提高測試結(jié)果的可重復(fù)性。
 
羅德與施瓦茨公司（Rohde＆Schwarz，以下簡稱“R&S公司”）在與中汽研汽車檢驗中心（天津）有限公司（TATC）EMC標準和測試專家多次溝通研究相關(guān)標準和需求后開發(fā)了TA-EME復(fù)雜電磁環(huán)境測試系統(tǒng)，為此提供了自動化的解決方案。系統(tǒng)可準確記錄和再現(xiàn)EME信號，同時可提高輸出結(jié)果的可重復(fù)性。測試結(jié)果能夠通過視頻系統(tǒng)主觀監(jiān)控或通過CAN總線接口來監(jiān)控。R&S®EMC32已集成到該解決方案中，此軟件可利用其現(xiàn)有功能來進行測試系統(tǒng)的自動化和控制，并監(jiān)視被測車輛或設(shè)備的功能。
 
EME 測試簡介
 
EME測試是利用復(fù)雜電磁環(huán)境測試系統(tǒng)TA-EME（包含R&S®IQR/IQW，R&S®SMW，R&S®FSW，R&S®FSV，EME軟件）對車輛進行電磁環(huán)境適應(yīng)性測試。最新版本的EVTEST管理規(guī)則中現(xiàn)已加入了EME測試的相關(guān)內(nèi)容，采用30MHz以下實際電磁環(huán)境信號對車輛的性能進行考核。EME測試和傳統(tǒng)電磁抗擾測試共同作為安全要求的一部分，占EV-TEST總評估的5％。
EV-TEST中的安全要求包含電磁抗擾測試和EME 測試
EME測試包含以下幾點，一定程度上可以認為是現(xiàn)有電磁抗擾測試的補充：
  • 直接測試電氣和電子設(shè)備的EMC安全性和可靠性
  • 無線電共存-在存在已知無線電和無線通信信號的情況下評估設(shè)備的性能和功能
  • 各種操作環(huán)境下的情景模擬
EME 測試信號
  • EME信號類型1：標準無線電傳輸系統(tǒng)情景，由三個或更多在80MHz~1GHz不同頻段中的標準無線電信號組成。
  • EME信號類型2：一組具有相似調(diào)制模式的無線電傳輸信號，屬于同一類標準無線電傳輸系統(tǒng)。
  • EME信號類型3：復(fù)雜電磁環(huán)境中的RF信號，現(xiàn)場采集和記錄。
  • EME信號類型4：標準情景下無線電傳輸系統(tǒng)信號的組成（EME信號類型2的組成部分）
  • EME信號類型5：典型無線電信號情景的組成（EME信號類型3的組成部分）
TA-EME 測試系統(tǒng)
系統(tǒng)設(shè)計用于
  • 復(fù)雜的電磁信號采集與記錄 
  • 系統(tǒng)校準和場強調(diào)整 
  • EME信號生成和信號回放驗證
  • 用于汽車測試的EME信號生成
系統(tǒng)設(shè)計與框圖
TA-EME測試系統(tǒng)（下面的藍色方框）包括接收天線（R&S®TS-EMF）、頻譜分析儀（R&S®FSW）、I/Q數(shù)據(jù)記錄器（R&S®IQR/IQW）、矢量信號發(fā)生器（R&S®SMW200A / R&S®SMBV100A）及EME測試軟件。該布置是對于傳統(tǒng)汽車EMC測試系統(tǒng)（下面的灰色框）的擴展開發(fā)了EME測試軟件，用于記錄EME信號，與現(xiàn)有R＆S®EMC32軟件對接以進行波形回放以及執(zhí)行波形驗證。
汽車EMC測試系統(tǒng) (EME測試擴展)
復(fù)雜電磁信號采集和記錄
EME-Test軟件可遠程控制頻譜分析儀（R&S®FSW）和I/Q記錄儀（R&S®IQR）以自動采集和存儲波形I/Q文檔。采集并進行I/Q記錄后，EME測試軟件將通過矢量信號發(fā)生器（R&S®SMBV或R&S®SMW）將收集的I/Q文件回放到寬帶頻譜分析儀（R&S®FSV/R&S®FSW)中, 用以驗證記錄的波形是否正確。同時確保采集信號時沒有記錄系統(tǒng)自身帶來的噪聲或干擾信號也十分重要，濾波器和鐵氧體磁芯通常用于緩解此問題。
 
在安裝TA-EME系統(tǒng)之前，先在車輛中設(shè)置I/Q記錄儀及頻譜分析儀，以記錄復(fù)雜的EME波形。 收集的波形和RF干擾信號被帶回 TATC EMC實驗室進行進一步研究。
系統(tǒng)校準和場強調(diào)整
根據(jù)T/CSAE xx-xxxx建議的校準方法，第一步是生成連續(xù)波（CW）信號作為場強校準信號（例如 30V/m，60V/m和100V/m測試場強），然后按照ISO 11451-2測試標準定義的4探頭平均法去布置場強探頭。在此階段，軟件將記錄相應(yīng)的天線極化設(shè)置以及使用頻譜分析儀記錄信道功率。在下一步中，將基于相應(yīng)的信道功率來校準要回播的EME信號。矢量信號發(fā)生器回放獲取到的EME信號，測試軟件根據(jù)EME信號的頻段自動控制相應(yīng)的功率放大器和信號路徑開關(guān)并使用對應(yīng)的發(fā)射天線。然后針對不同的EME波形或情景使用頻譜分析儀執(zhí)行信道功率測量，并且可以在實際測試車輛前，執(zhí)行信號驗證以確保生成的波形具有正確的幅度和波形特征。
R&S公司EMC專家正在配置EME測試軟件及R&S®EMC32
檢查室內(nèi)的現(xiàn)場探頭讀數(shù)
EME信號生成和信號回播驗證
將IQR記錄儀硬盤中的I/Q信號輸入到矢量信號源（R&S® SMBV或R&S®SMW）中，TA-EME測試軟件與R&S®EMC32同步，后者通過LAN接口控制放大器和信號路徑?；胤诺腎/Q信號由矢量信號發(fā)生器上變頻為相應(yīng)的RF 頻譜，由RF功率放大器放大，然后通過EMC測試暗室內(nèi)的發(fā)射天線進行發(fā)射。
 
EME測試軟件使用IQR回放I/Q波形，R&S®SMW200A 將其重新生成為RF信號，并通過R&S®FSV進行驗證。
EMC測試暗室內(nèi)產(chǎn)生的輻射EME信號通過軟件進行驗證。EME信號驗證是對記錄的“真實”波形與測試暗室中生成的EME信號的比較。當在EMC測試暗室中生成的EME信號的特征應(yīng)與記錄的信號高度相似，即實驗室內(nèi)的測試可以與現(xiàn)實世界中復(fù)雜的電磁環(huán)境相比擬。
TA-EME測試軟件界面(左)和EME信號比較（右）
紅色軌跡=從錄制直接播放
 
藍色跡線=通過EMS天線后的暗室測量
 
這些跡線顯示了從R&S®SMW創(chuàng)建的GSM多載波波形的峰均比為21dB。這意味著如果我們將信號源RF電平設(shè)置為0dBm，則PEP電平將為21dBm，超過了放大器允許的線性輸入電平。對于上述測量，故意將放大器的輸入限制設(shè)置為-15dBm，而不是所需的-21dBm的線性輸入，因此放大器過載了6dB。我們可以看到功放飽和的影響，在帶外兩側(cè)有額外的頻譜分量。
 
EME信號用于車輛測試
 
待測車輛置于轉(zhuǎn)臺，按照T/CSAE xx-xxxx規(guī)定的要求和方法進行車輛測試和性能評估。
上圖顯示了EV-Test要求的30 MHz以下典型場景的測試和評估。車輛處于三個典型位置時，將對車輛進行各種情景的干擾，對所設(shè)置的功能進行監(jiān)控，并根據(jù)失敗判據(jù)標準評估車輛功能是否正常。
 
 
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