CN107228987A - 电动汽车电磁场测试专用能力验证方法和梳状信号发生器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电动汽车电磁场测试专用能力验证方法和梳状信号发生器，验证范围0.15‑30MHz，方法包括如下步骤：1)将梳状信号发生器连接发射天线并置于电波暗室，通过梳状信号发生器将SAE J551‑5:2012限值表中的频域幅值公式进行傅里叶逆变换，得到相应的时域幅值公式，然后根据时域幅值公式生成频率与幅值之间关系与SAE J551‑5:2012中电磁场发射限值一致的梳状信号，并通过发射天线发送到电波暗室中；2)在距离发射天线一定距离处的电波暗室中放置接收天线，通过接收天线接收梳状信号并将接收到的信号传送至位于电波暗室外的频谱分析仪或接收机进行验证。该方法能最大程度的验证电磁场测试专用能力，为电动汽车电磁骚扰测试结果的准确性提供最大的保障。

Description

电动汽车电磁场测试专用能力验证方法和梳状信号发生器

技术领域

本发明涉及一种电动汽车0.15-30MHz电磁场测试专用能力验证方法，还涉及一种专用于该方法的梳状信号发生器。

背景技术

随着汽车工业和电子技术的迅速发展,越来越多的新技术在传统汽车上得到了广泛的应用,尤其是微电子技术,更加有力地促进了汽车工业向高附加值的方向发展。而这些新技术的应用,也对整个汽车系统发出的电磁骚扰造成影响，针对传统汽车电磁骚扰的测试方法渐渐无法胜任。

电动汽车与传统机动车相比，区别主要在于动力源、驱动系统和控制系统。由于电动汽车采用了更多高压、大功率的电气部件以及高系统集成度和电磁敏感度的电子控制单元，使得其电磁骚扰问题尤为突出。电动汽车的电磁骚扰问题不仅以辐射的方式会影响车辆周围无线电设备，还会在充电时以传导的方式影响电网内其他用电器工作的可靠性。因此，电动汽车的电磁骚扰测试至关重要。

汽车电磁骚扰测试一般在电波暗室进行。中国申请号为2009101973356、发明名称为《电驱动汽车电磁兼容(EM C)测试方法》的专利，公开了一种电驱动汽车电磁骚扰测试方法，具体过程如下：通过与电驱动汽车相距一定距离的接收天线，接收运行中电驱动汽车产生的电磁骚扰信号，然后发送到测量接收机，以对电驱动汽车的电磁骚扰进行测试。

然而进行汽车电磁骚扰测试之前，应先对试验设备和试验环境进行验证，以验证检测方是否具有电磁场测试专用能力。

中国申请号为2014102510776、发明名称为《应用于电波暗室的信号检测系统》的专利，公开了一种验证18MHz至30GHz的电磁场测试专用能力的方法，主要公开了通过梳状信号发生器生成固定频率、固定幅度的信号输送至发射天线，然后通过接收天线传送至频谱仪或接收机，以验证电磁场测试专用能力。

美国汽车工程师学会标准SAE J551-5:2012是汽车电磁骚扰测试可参考的最新标准，其对检波值有如下要求，如表1所示。

表1(限值表)

人们进行汽车电磁骚扰测试，仅通过在频谱仪或接收机中观察各频段的电磁骚扰信号是否超出峰值检波值，即判断汽车的电磁骚扰测试结果是否合格。但在进行电磁场测试专用能力验证时，不仅关注梳状信号发生器生成的信号的频率，同时需要关注各频率信号的实际幅度，若能使每个频率信号的幅度与SAE J551-5:2012中电磁场发射限值一致，必将最大程度的验证电磁场测试专用能力，为电动汽车电磁骚扰测试结果的准确性提供最大的保障。

现有梳状谱信号发生器都是通过模拟电路实现的，它们以定时器为核心，经外围电路控制产生不同占空比、频率的脉冲波形，再由晶体管组成的放大电路放大，调制脉冲波形幅值在设定的增益dB范围内,增加该波形对外设的驱动能力，并有隔离效果。这种梳状信号发生器因为基于分离元件，只能实现系统粗略控制，其输出的信号幅值是稳定的，无法精确控制频谱信号强度按特定规律变化，所以现有的电磁场测试专用能力验证方法其实是存在缺陷的。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种电动汽车0.15-30MHz电磁场测试专用能力验证方法，该方法能最大程度的验证电磁场测试专用能力，为电动汽车电磁骚扰测试结果的准确性提供最大的保障。

本发明的第一个技术问题通过如下技术方案解决：一种电动汽车电磁场测试专用能力验证方法，验证范围0.15-30MHz，包括如下步骤：

步骤A将梳状信号发生器连接发射天线并置于电波暗室，通过所述梳状信号发生器将SAE J551-5:2012限值表中的频域幅值公式进行傅里叶逆变换，得到相应的时域幅值公式，然后根据所述时域幅值公式生成频率与幅值之间关系与SAE J551-5:2012中电磁场发射限值一致的梳状信号，并通过所述发射天线发送到所述电波暗室中；

步骤B在距离所述发射天线一定距离处的电波暗室中放置接收天线，通过所述接收天线接收所述梳状信号并将接收到的信号传送至位于所述电波暗室外的频谱分析仪或接收机进行验证。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种专用于上述方法的梳状信号发生器。

本发明的第二个问题方案通过如下技术方案解决：一种专用于上述方法的梳状信号发生器，所述梳状信号发生器由CPU、DAC(数模转换器)、信号调理电路和射频接口依次连接而成；

所述CPU将SAE J551-5:2012限值表中同类测试0.15-30MHz各频段的幅值公式进行傅里叶逆变换，然后相加，得到时域幅值公式V(t)，然后根据所述DAC的采样率输出V(t)至所述DAC，其中f_s为所述DAC的采样率；

所述DAC将所述CPU输出的数字信号转换为模拟信号；

所述信号调理模块用于增大所述模拟信号的驱动能力，同时隔离外设；

经所述信号调理模块调理后，信号由所述射频接头输出。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1)本发明电动汽车0.15-30MHz电磁场测试专用能力验证方法，通过将SAE J551-5:2012限值表中的频域幅值公式进行傅里叶逆变换，得到相应的时域幅值公式，然后再根据该时域幅值公式发射梳状信号，改变了传统能力验证方法，只要求发射脉冲幅值在设定的增益dB范围内的梳状信号，通过接收显示该信号在标准规定的限值范围内即给出合格结论的思路，而是直接根据目标信号的限值来发射信号，可最大程度的验证电磁场测试专用能力，从而能更可靠的评估电动汽车电磁骚扰的真实状况，确保车辆在正常使用时，不会对环境产生不良的影响，为电动汽车电磁骚扰测试结果的准确性提供最大的保障；

2)本发明梳状信号发生器通过CPU根据频域与时域信号的对应关系，生成频谱信号强度按特定规律变化的数字信号，相比于传统梳状信号发生器基于分离元件的系统粗略控制，本发明方案能精确控制频谱信号强度按特定的规律变化,具有频率控制精度高、实时性强、控制灵活等特点。

附图说明

图1是电动汽车0.15-30MHz电场测试专用能力验证方法装置放置图；

图2是电动汽车0.15-30MHz磁场测试专用能力验证方法装置放置图；

图3是本发明电动汽车0.15-30MHz磁场测试专用能力验证方法专用梳状信号发生器的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。

图1、2为本发明电动汽车0.15-30MHz电场测试专用能力验证方法装置放置图。

如图1所示，进行电场测试时，装置包括位于电波暗室中的梳状信号发生器101、发射棒天线102、接收棒天线103和位于电波暗室外的频谱分析仪，梳状信号发生器101与发射棒天线102，接收棒天线103与频谱分析仪相连，两根棒天线垂直地面放置，且顶端在同一水平面上，中心间距3米左右。

如图2所示，进行磁场测试时，装置包括位于电波暗室中的梳状信号发生器101、发射环天线201、接收环天线202和位于电波暗室外的频谱分析仪，梳状信号发生器101与发射环天线201，接收环天线202与频谱分析仪相连，两根天线在同一平面上，，其轴心在同一水平面上，中心间距3米左右。

图3为本发明电动汽车0.15-30MHz磁场测试专用能力验证方法专用梳状信号发生器的原理框图，如图所示，梳状信号发生器由CPU、DAC(数模转换器)、信号调理电路和射频接口依次连接而成。CPU由FPGA构成。CPU将SAE J551-5:2012限值表中同类测试0.15-30MHz各频段的幅值公式进行傅里叶逆变换，然后相加，得到时域幅值公式V(t')，为兼顾DAC的采用速率，CPU然后根据DAC的采样率输出V(t)至DAC，其中f_s为DAC的采样率。DAC将CPU输出的数字信号转换为模拟信号。信号调理模块用于增大模拟信号的驱动能力，同时隔离外设。经信号调理模块调理后，信号由射频接头输出，输出的信号即构成频率与幅值之间关系与SAE J551-5:2012中电磁场发射限值一致的梳状信号。

现有设计方案一般都是基于分离元件的系统粗略控制，而本发明设计方案，基于FPGA时序电路，能实现对时域信号频率、幅度的精准控制，对周期(频率)步进的控制可在ns级范围内，还可方便的将幅度控制在DAC分辨率范围内，本发明梳状信号发生器能精确控制频谱信号强度按特定的规律变化。

下面为CPU将频域幅值公式转换为时域幅值公式的具体实施例。

由SAE J551-5:2012限值表，根据其同类测试各频段幅值公式，作傅里叶逆变换，如电场强度辐射发射峰值检波值：

其中δ(t)为狄拉克函数，γ为欧拉常数。将各频段幅值公式作傅里叶逆变换后相加得到最终时域幅值公式：

V(t)＝V₁(t)+V₂(t)+V₃(t)+V₄(t)。

本发明专用能力验证方法的操作步骤为：

步骤1梳状信号发生器通过发射天线将梳状信号发射到电波暗室；

步骤2通过接收天线接收信号并传送到频谱分析仪验证。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但上述具体实施方式只是为了便于本领域技术人员理解本发明，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (2)

1.一种电动汽车电磁场测试专用能力验证方法，其特征在于，验证范围0.15-30MHz，包括如下步骤：

步骤A将梳状信号发生器连接发射天线并置于电波暗室，通过所述梳状信号发生器将SAE J551-5:2012限值表中的频域幅值公式进行傅里叶逆变换，得到相应的时域幅值公式，然后根据所述时域幅值公式生成频率与幅值之间关系与SAE J551-5:2012中电磁场发射限值一致的梳状信号，并通过所述发射天线发送到所述电波暗室中；

步骤B在距离所述发射天线一定距离处的电波暗室中放置接收天线，通过所述接收天线接收所述梳状信号并将接收到的信号传送至位于所述电波暗室外的频谱分析仪或接收机进行验证。

2.一种专用于权利要求1所述方法的梳状信号发生器，其特征在于，所述梳状信号发生器由CPU、DAC、信号调理电路和射频接口依次连接而成；

所述CPU将SAE J551-5:2012限值表中同类测试0.15-30MHz各频段的幅值公式进行傅里叶逆变换，然后相加，得到时域幅值公式V(t)，然后根据所述DAC的采样率输出V(t)至所述DAC，其中f_s为所述DAC的采样率；

所述DAC将所述CPU输出的数字信号转换为模拟信号；

所述信号调理模块用于增大所述模拟信号的驱动能力，同时隔离外设；

经所述信号调理模块调理后，信号由所述射频接头输出。