CN105093014B - 一种电磁干扰测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁干扰测试方法，首先对样件进行传导发射测试，然后对样件进行辐射发射测试；传导发射测试和辐射发射测试中都需要用探测器进行噪声测试，利用峰值探测器和平均值探测器对样件进行电磁干扰预扫描，如果平均值大于或等于平均值限值要求，则测试终止，如果平均值小于平均值限值要求，再判定是否有准峰值限值，如果没有准峰值限值，则直接进行峰值测试结果判定，如果有准峰值限值，对仅含窄带骚扰的样件，继续进行峰值判定，对含有宽带骚扰的样件，选择准峰值测试频段进一步进行准峰值测试。本发明有效的提高了电磁干扰测试的效率，大大缩短了测试时间，并最大限度保证测试结果的准确性。

Description

一种电磁干扰测试方法

技术领域

本发明涉及电磁感应领域，尤其涉及一种电磁干扰测试方法。

背景技术

随着汽车电子产品在新车型开发和汽车性能改进过程中使用比例的逐年上升，汽电气化程度已成为衡量现代汽车水平的重要标志。为了发现和避免电子产品之间的电磁兼容性问题，几乎所有国家和地区都强制规定汽车电子产品在装车前要进行电磁兼容性测试。汽车电子产品电磁兼容性测试分为干扰和抗干扰两类，其中干扰测试又分为传导发射和辐射发射测试，统称为电磁干扰测试。

电磁干扰测试用于保护电子产品不影响外部设备的广播通信，同时也不被外部设备影响。在相关国际、国家和企业标准(如CISPR25、GB18655、SAE J1113-41、GMW 3097、B217110等)中对电磁干扰测试的测试步骤、现场布置和限值要求等都有明确定义。然而，针对具体样品进行测试时，用哪一种探测器更有效则没有强制规定。

电磁干扰测试中常用的探测器是平均值(AV)探测器、峰值(PK)探测器和准峰值(QP)探测器。三种探测器的特点如下：

平均值探测器充电时间常数和放电时间常数相同，特别适用于对连续波的测量。脉冲重复率高，测得的平均值就比较大。

峰值探测器充电时间常数很小，放电时间常数很大，即使是很窄的脉冲也能很快充电到稳定值，而当中频信号消失后，检波的输出电压长时间保持在峰值上。脉冲幅值或者峰峰值较大，测得的峰值比较大。

准峰值探测器的充放电时间常数介于平均值与峰值之间。准峰值既与测试脉冲的幅度有关，又与测试脉冲的重复频率有关。准峰值与干扰对听觉造成的效果相一致。准峰值探测器可以对脉冲的幅值和重复率进行综合评价。

根据标准定义，在进行电磁干扰测试时，必须选择平均值探测器，而峰值探测器和准峰值探测器中任选一个即可。根据探测器的特点，一定情况下，可能出现峰值特别高，但由于脉冲重复率较低，准峰值较低的情况，因此出现峰值超标，但准峰值合格的情况。可以明确的是，准峰值探测器对电磁干扰的评价更有效，且测试更容易通过。但是用准峰值探测器进行全频段电磁干扰测试存在一个巨大的问题，那就是准峰值测量速度要比峰值测量慢2-3个数量级，测试效率非常低。因此，目前缺少一种快速有效的电磁干扰测试方法。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种电磁干扰测试方法，通过判定样件内部电磁骚扰源类型，有针对性地选择相应的测试方法，可以有效提高电磁干扰测试的效率，并最大限度保证测试结果的准确性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电磁干扰测试方法，包括，首先对样件进行传导发射测试，然后对样件进行辐射发射测试；传导发射测试和辐射发射测试中都需要用探测器进行噪声测试，利用峰值探测器和平均值探测器对样件进行电磁干扰预扫描，如果平均值大于或等于平均值限值要求，则测试终止，如果平均值小于平均值限值要求，再判定是否有准峰值限值，如果没有准峰值限值，则直接进行峰值测试结果判定，如果有准峰值限值，对仅含窄带骚扰的样件，继续进行峰值判定，对含有宽带骚扰的样件，选择准峰值测试频段进一步进行准峰值测试。

传导发射测试和辐射发射测试中，噪声测试之前样件需要试运行至少10分钟。保证测试期间样件已经进入一个较稳定的状态，进而保证电磁干扰测试结果的准确性。

传导发射测试是对样件通过线束向外发射的干扰进行测试，测试对象包括电源线、地线、控制线和信号线；电源线和地线采用电压法传导发射测试，控制线和信号线采用电流法传导发射测试。电流法传导发射测试需要在距离样件不同的位置进行多次测试。不同线束(电压法)和在测试位置(电流法)下的传导发射测试结果不同，应分别进行测试和结果判定。

选择准峰值测试频段的具体方法是：第一优先选择峰值超出峰值限值的频点f或频段；第二选择距离平均值限值0-3dB的平均值对应的频点f或频段；第三在每一个移动业务或广播业务对应的频段中选择该业务频段1～10个峰值最高的频点f；为排除样件频率偏移造成的电磁干扰测试误差，由上述三种方法选择出的频点f，延展为[f-RBW，f+RBW]频段，其中RBW是接收机的带宽，这样得出所有需要进行准峰值测试的频段。

这种确定测试频段的方法是基于三种探测器的特点，峰值反应了窄带脉冲的能量，平均值则会反应某频段的能量，也就是重复率，而准峰值则是综合评价脉冲的重复速率和幅值，因此根据这种方法选择出的频段具有很高的准确性和针对性。

满足峰值超出峰值限值(或平均值距离平均值限值0-3dB)条件的既可能是频点，也可能是频段，所以在选择准峰值测试频段时直接选出的既可能是频点，也可能是频段。如果是频段，说明这个频段中所有(或趋近于所有)的频点都满足了这个条件。

选择准峰值测试频段进一步进行准峰值测试时准峰值测试的结果判断方法为，若准峰值超出准峰值限值，则测试未通过，否则测试通过。

接收机峰值探测器和平均值探测器测量值的大小与带宽直接相关，因此可以用峰值与平均值差值进行干扰源类型判断，判定方法为：

如果峰值与平均值差距小于等于6dB，则样件仅含有窄带骚扰源，将这类样件称之为仅含窄带骚扰的样件。

如果峰值与平均值差距大于6dB，则样件必然含有宽带骚扰源。含宽带骚扰的样件可能同时含有窄带骚扰，也可能不含，将这类样件称之为含宽带骚扰的样件。

对仅含窄带骚扰的样件的具体测试方法为：若峰值小于峰值限值要求，则测试通过，否则测试未通过，测试终止，样件需整改或重新设计后再次进行测试。

本发明的有益效果：

1)本发明提出一种完善的电磁干扰测试方法，根据平均值、峰值和准峰值探测的特点，将三者有效结合，对仅含窄带骚扰的样件，仅选择峰值和平均值进行测试。对含有宽带骚扰的样件，有针对性地选择出需要进行准峰值测试的频段，进一步进行准峰值测试，从而有效提高电磁干扰测试的效率，大大缩短了测试时间，并最大限度保证测试结果的准确性。

2)本发明中提出的电磁干扰方法，也适用于独立的传导发射测试和辐射发射测试。

附图说明

图1为本发明专利中确定模式下的电磁干扰测试方法；

图2为电压法传导发射峰值和平均值限值曲线，对应GB 18655表5和表6中的等级5；

图3为暖风电机地线用电压法进行传导发射时得到的峰值和平均值测试曲线；

图4为电压法传导发射峰值和准峰值限值曲线，对应GB 18655表5中的等级5；

图5在根据暖风电机地线峰值和平均值确定出的测试频段，测得的准峰值测试曲线；

图6暖风电机地线用电压法进行传导发射时，将本发明定义的准峰值测试结果与全频段准峰值测试进行比较；

图7为辐射发射峰值和平均值限值曲线，对应GB 18655表9和表10中的等级5；

图8为暖风电机辐射发射在150kHz-30MHz频段的峰值和平均值测试曲线；

图9为辐射发射在150kHz-30MHz频段的峰值和准峰值限值曲线，对应GB 18655表9中的等级5；

图10在根据暖风电机峰值和和平均值确定出的测试频段，测得的准峰值测试曲线；

图11暖风电机在150kHz-30MHz用棒状天线进行辐射发射时，将本发明定义的准峰值测试结果与全频段准峰值测试进行比较。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

一种电磁干扰测试方法，首先进行传导发射测试，然后进行辐射发射测试。传导发射测试在样件的工作模式和线束类型(地线或电源线或信号线)确定时，与辐射发射测试在样件工作模式、测试天线和天线极化方向确定的情形下，两者的测试方法相同的，本实施例中称之为确定模式下的电磁干扰测试。

一种电磁干扰测试方法，包括以下步骤：

步骤一，首先进行传导发射测试，具体包括，

1)进行现场布置，样件试运行10分钟；

2)根据确定模式下的电磁干扰测试方法对样件进行传导发射噪声测试；

电源线和地线利用电压法。控制线和信号线利用电流法，电流法包括50mm和750mm两个测试位置。

3)重复步骤2)，直到完成所有的传导发射测试。

步骤二，然后进行辐射发射测试：具体包括，

1)选择适合的一个天线，进行现场布置，样件试运行10分钟；

2)根据确定模式下的电磁干扰测试方法进行该天线极化方向的辐射发射测试；

3)更换天线极化方向，根据确定模式下的电磁干扰步骤进行辐射发射测试；

4)更换另一天线，重复步骤1)-3)。

如图1所示，其中AV是平均值，PK是峰值，QP是准峰值。确定模式下的电磁干扰测试方法具体包括：

a)确定样件工作模式，设置带宽、步进、驻留时间等测试参数；

b)用峰值探测器和平均值探测器样件进行电磁干扰预扫描；

c)如果平均值大于或等于平均值限值要求，则测试未通过，测试终止，样件需整改或重新设计后再次进行测试；

d)如果平均值小于平均值限值要求，判定是否有准峰值限值；

e)如果该频段没有准峰值限值，则直接进行峰值测试结果判定，方法为：如果峰值大于或等于峰值限值要求，则测试终止，样件需整改或重新设计后再次进行测试；如果峰值小于峰值限值要求，则测试通过。

f)如果该频段有准峰值限值，则进行干扰源类型判定：如果峰值与平均值差距小于等于6dB，则样件在该工作模式下的电磁干扰源仅含窄带干扰源，否则样件必含有宽带干扰源；

g)对于仅含窄带骚扰源的样件，继续进行峰值判定，若峰值小于峰值限值要求则测试通过，否则测试未通过，测试终止；

h)对于含宽带骚扰源的样件，选择准峰值测试频段进一步进行准峰值测试；选择准峰值测试频段的具体方法是：第一优先选择峰值超出峰值限值的频点f或频段；第二选择距离平均值限值0-3dB的平均值对应的频点f或频段；第三在每一个移动业务或广播业务对应的频段中选择该业务频段1～10个峰值最高的频点f；为排除样件频率偏移造成的电磁干扰测试误差，由上述三种方法选择出的频点f，延展为[f-RBW，f+RBW]频段，其中RBW是接收机的带宽，这样得出所有需要进行准峰值测试的频段。

i)准峰值测试结果判定的方法为：若准峰值超出准峰值限值，则测试未通过，否则测试通过。

依次在样件其他所有工作模式下重复上述步骤。

所谓一段业务就是如GB18655等标准中定义的测试频段，比如广播业务LW对应的频段为0.15-30MHz频段，或移动业务CB对应的26-28MHz频段，如表1所示。对每一个这种频段，选择1～10个峰值接近峰值限值的频点，其实也就是选择该业务频段1～10个峰值最高的频点，选择的频点数越多，准确性越高。

表1传导骚扰准峰值或峰值限值-电压法

传导发射测试

测试方法为电压法。在测试前，要保证测试环境满足电磁干扰测试所需的屏蔽环境，即背景噪声低于测试限值6dB，但并不要求每一次测试前都进行验证。本实施例中测试选择的测试场地为3米法暗室，未包括背景噪声验证步骤。

测试设备为：

测量接收机：R&S公司，型号为ESU26，内置平均值探测器、峰值探测器和准峰值探测器，测试频段为20Hz-26.5GHz，带宽RBW为1Hz-10MHz；

电源阻抗稳定网络LISN:施瓦茨贝克公司，型号为NNBM 8124；

以及计算机。

电源线和地线的传导发射测试结果不同，本案例选择地线传导发射测试。现场布置遵循GB18655，电源线和地线线长为25cm。测试样件为暖风电机，型号为HS-016，供电电压为24V，采用两个车载蓄电池串联实现供电，工作模式为暖风电机运行。

测试步骤为：

根据GB18655的规定进行测试现场布置，暖风电机供电运行10分钟；

设置探测器类型为平均值探测器和峰值探测器，带宽、步进、驻留时间都遵循GB18655中的要求，具体设置要求如表2所示，测试限值为GB18655表5中的峰值和表6中的平均值，如图2所示。峰值和平均值限值具体数值如表3所示。

表2带宽、步进及驻留时间的设置标准

表3传导发射——电压法限值要求

利用平均值和峰值进行测试，测试曲线如图3所示；平均值在150kHz-108MHz在有限值要求的频段内都小于GB18655等级5平均值限值要求；

在150kHz-108MHz频段中，峰值和准峰值限值要求的曲线如图4所示，结合表3，可以确定传导发射——电压法在有限值要求的频段内，除54MHz-68MHz外，准峰值都有测试限值要求；

对没有准峰值测试要求的54MHz-68MHz频段，峰值与峰值限值进行比较，峰值超出峰值限值，测试未通过。在正常情况下，本测试可以在此终止，但本案例是用于说明测试流程，因此继续进行了下述测试。

在有准峰值限值要求的频段，平均值和峰值在整个频段内的差值都在10dBμV以上，因此暖风电机含宽带骚扰源，需要确定测试频段。

根据确定测试频段的方法，第一优先选择超出峰值限值的峰值对应的频点或频段，得出峰值超出峰值限值的频段为27.195-28MHz和30-86.95MHz，由于54MHz-68MHz无准峰值限值要求，需进行准峰值测试的频段为移动业务CB波段中的27.195-28MHz、移动业务VHF波段中的30-54MHz、移动业务VHF波段中的68-86.95MHz；第二选择为距离平均值限值0-3dB的平均值对应的频点或频段，在此测试曲线中，没有需要进行准峰值测试的频段；第三选择为在每一个移动业务或广播业务对应的频段中的选择峰值最高的频点1～10个，在本案例中，从每一段业务中选择峰值最高的一个频点，分别为广播业务LW波段的160.08kHz、广播业务MW波段的580kHz、广播业务SW波段的6.05MHz、广播业务FM波段的77.3MHz、移动业务CB波段的27.22MHz、移动业务VHF波段的30MHz、移动业务VHF波段的70.2MHz。综上，排除与测试频段重复的频点后，需要进行准峰值测试的单个频点为160.08kHz、580kHz和6.05MHz，为排除样件在测试期间的频率偏移造成的电磁干扰测试误差，需将单个频点前后延展一个带宽，结合表2，这三个频点应分别延展为151.08-169.08kHz、571-589kHz、6.041-6.059MHz。因此，最终需要进行准峰值测试的频段为151.08-169.08kHz、571-589kHz、6.041-6.059MHz、27.195-28MHz、30-54MHz、68-86.95MHz。

根据表2设置准峰值探测器步进、带宽和驻留时间，进行准峰值测试，测试结果如图5所示。

准峰值与准峰值限值进行比较，准峰值在移动业务CB波段、移动业务两个VHF波段都有超出准峰值限值的频点。

最终得到测试结果，暖风电机地线在电压法传导发射测试中，测试未通过。

本实施例只采取了一种工作模式，如果暖风电机还需要在待机模式或风速档位改变等工作模式进行测试，只需重复上述步骤。

总结：通过本次测试，可知暖风电机含宽带骚扰源，地线传导发射的峰值和准峰值测试均超出GB18655等级5限值要求。测试未通过。在用峰值和平均值探测器进行测试时，用时6分钟，在选出的频段用准峰值探测器进行准峰值测试时，用时35分钟。本次测试共用时41分钟。

暖风电机当直接选择准峰值和平均值探测器进行测试，需要分别进行平均值测试(用时6分钟)和准峰值测试(用时为75分钟)，共用时约83分钟。

将本发明的方法与按照标准定义的测试方法得到的准峰值测试结果进行比较，如图6所示，两者准确性基本一致，但测试时间节省一半。在宽带骚扰影响更小的样件中，本方法的优势可以增大。

辐射发射测试

辐射发射测试就是利用天线接收被试样件的辐射出的电场场强，并将接收到的信号通过同轴电缆传送到EMI接收机。在测试前，要保证测试环境满足电磁干扰测试所需的屏蔽环境，即背景噪声低于测试限值6dB，但并不要求每一次测试前都进行验证。

本实施例应用的测量频段为150kHz-30MHz，使用的天线为棒状天线，现场布置遵循GB18655，本次测试选择的测试场地为3米法暗室，未包括背景噪声验证步骤。

测试设备包括：

EMI测量接收机：R&S公司，型号为ESU26，内置平均值探测器、峰值探测器和准峰值探测器，测试频段为20Hz-26.5GHz，带宽RBW为1Hz-10MHz；

棒状天线：R&S公司，型号为HFH2-Z6；

电源阻抗稳定网络LISN:R&S公司，型号为ESH3-Z6；

以及计算机。

测试步骤为：

根据GB18655进行测试现场布置，暖风电机供电运行10分钟；

设置探测器类型为平均值探测器和峰值探测器，带宽、步进、驻留时间都遵循GB18655中的要求，具体如表2所示。测试限值为GB18655表9中的峰值和表10中的平均值，如图7所示。本案例中测试频段为150kHz-30MHz，峰值和平均值限值具体数值如表4所示。

表4辐射发射限值要求

利用平均值探测器和峰值探测器进行测试，测试曲线如图8所示；

平均值在150kHz-30MHz有限值要求的频段内都小于GB18655等级5平均值限值要求；

在150kHz-30MHz频段中，在有限值要求的频段内，准峰值都有测试限值要求，如图9和表3所示；

平均值和峰值在整个频段内的差值都在10dBμV以上，因此暖风电机含宽带骚扰源，需要确定准峰值测试频段；

根据确定测试频段的方法，第一优先选择峰值超出峰值限值的频点或频段，对本案例来说没有需要进行准峰值测试的频段；第二选择为距离平均值限值0-3dB的平均值对应的频点或频段，得出需进行准峰值测试的频段为广播业务LW波段的150kHz-185kHz和广播业务MW波段的530kHz-805kHz；第三选择为在每一个移动业务或广播业务对应的频段中的选择峰值最高对应的频点1～10个，在本案例中，我们选择每一段业务给出峰值最高的一个频点，分别为广播业务LW波段的185kHz、广播业务MW波段的800kHz、广播业务SW波段的6.165MHz、移动业务CB波段的26.875MHz。综上，排除与测试频段重复的频点后，需要进行准峰值测试的单个频点为6.165MHz和26.875MHz。为排除样件在测试期间的频率偏移造成的电磁干扰测试误差，需将单个频点前后延展一个带宽，结合表1，这两个频点应分别延展为6.156MHz-6.174MHz、26.866MHz-26.884MHz。因此，最终需要进行准峰值测试的频段为150kHz-185kHz、530kHz-805kHz、6.156MHz-6.174MHz和26.866MHz-26.884MHz。

根据表2设置准峰值探测器步进、带宽和驻留时间，进行准峰值测试，测试结果如图10所示。

准峰值与准峰值限值进行比较，准峰值在广播业务MW频段超出准峰值限值要求，因此辐射发射测试未通过。

总结：通过本次测试，可知暖风电机含宽带骚扰源，在150kHz-30MHz频段，辐射发射测试平均值和峰值测试通过，但准峰值测试超出GB18655等级5限值要求。

在用峰值和平均值探测器进行测试时，用时6分钟，在选出的频段用准峰值探测器进行准峰值测试时，用时2分钟。本次测试共用时8分钟。

暖风电机当直接选择准峰值和平均值探测器进行测试，需要分别进行平均值测试(用时6分钟)和准峰值测试(用时为25分钟)，共用时31分钟。

将本发明的方法与按照标准定义的测试方法得到的准峰值测试结果进行比较，如图11所示，两者准确性基本一致，但测试时间节省约四分之三，本方法在测试效率和测试准确性上的优势十分明显。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种电磁干扰测试方法，其特征是，包括，首先对样件进行传导发射测试，然后对样件进行辐射发射测试；传导发射测试和辐射发射测试中都需要用探测器进行噪声测试，利用峰值探测器和平均值探测器对样件进行电磁干扰预扫描，如果平均值大于或等于平均值限值要求，则测试终止，如果平均值小于平均值限值要求，再判定是否有准峰值限值，如果没有准峰值限值，则直接进行峰值测试结果判定，如果有准峰值限值，对仅含窄带骚扰的样件，继续进行峰值判定，对含有宽带骚扰的样件，选择准峰值测试频段进一步进行准峰值测试；

选择准峰值测试频段的具体方法是：第一优先选择峰值超出峰值限值的频点f或频段；第二选择距离平均值限值0-3dB的平均值对应的频点f或频段；第三在每一个移动业务或广播业务对应的频段中选择峰值最高的1～10个频点f；为排除样件频率偏移造成的电磁干扰测试误差，由上述三种方法选择出的频点f，延展为[f-RBW，f+RBW]频段，其中RBW是接收机的带宽，这样得出所有需要进行准峰值测试的频段。

2.如权利要求1所述一种电磁干扰测试方法，其特征是，传导发射测试和辐射发射测试中，噪声测试之前样件需要试运行至少10分钟。

3.如权利要求1所述一种电磁干扰测试方法，其特征是，传导发射测试是对样件通过线束向外发射的干扰进行测试，测试对象包括电源线、地线、控制线和信号线；电源线和地线采用电压法传导发射测试，控制线和信号线采用电流法传导发射测试；电流法传导发射测试需要在距离样件不同的位置进行多次测试。

4.如权利要求1所述一种电磁干扰测试方法，其特征是，选择准峰值测试频段进一步进行准峰值测试时准峰值测试的结果判断方法为，若准峰值超出准峰值限值，则测试未通过，否则测试通过。

5.如权利要求1所述一种电磁干扰测试方法，其特征是，辐射发射测试用于测量被测样件及其线束直接对外辐射的射频发射，测试对象为样件和线束；测试期间需要使用多个天线，除棒状天线外，每个天线要在垂直和水平两种极化方向下进行辐射发射测试。

6.如权利要求1所述一种电磁干扰测试方法，其特征是，没有准峰值限值时，进行峰值测试结果判定的方法为：如果峰值大于或等于峰值限值要求，则测试终止，如果峰值小于峰值限值要求，则测试通过。

7.如权利要求1所述一种电磁干扰测试方法，其特征是，判断为仅含窄带骚扰的样件的方法为：峰值与平均值差距小于等于6dB。

8.如权利要求1所述一种电磁干扰测试方法，其特征是，判断为含有宽带骚扰的样件的方法为：峰值与平均值差距大于6dB。

9.如权利要求1所述一种电磁干扰测试方法，其特征是，对仅含窄带骚扰的样件的具体测试方法为，若峰值小于峰值限值要求则测试通过，否则测试未通过，测试终止。