北斗车载导航系统的电磁兼容试验与实践（一）
2022-11-12 08:40阅读：
针对北斗导航系统在车载终端的应用现状,根据车辆车载电子设备在车内外电磁干扰源及电磁兼容检测的必要性,阐述了北斗导航车载终端的试验标准及测试过程,提出北斗导航车载终端的试验项目目的标准要求结果等,对北斗导航终端测试标准和规范的制定及产品的推广有较好的示范作用.
（一）北斗车载导航系统电磁兼容测试的必要性及测试项目
北斗卫星导航系统于2012年12月27日正式免费为广大终端用户提供服务,北斗导航模块等基础核心产品的研发取得突破性进展,国内导航终端企业纷纷开始北斗导航终端产品的研发生产和应用.
随着北斗系统的逐步完善和终端价格的逐步下降,北斗/GPS双模的汽车导航产品将成为主流.由于北斗导航与车载娱乐系统容为一体,系统功能复杂,容易受到汽车内的骚扰源,如:汽车高压点火系统车内各种感性负载开关类部件电子控制单元ECU,以及各种灯具无线电设备等.同时也会产生对外界的电磁辐射,如电子控制制动系统电子控制传动系统电子控制转向系统,影响汽车整车的安全可靠性.如何降低北斗车载导航终端的电磁辐射,增加北斗车载导航终端的抗干能力,保证北斗导航终端系统
工作在良好的电磁兼容环境中
,是汽车电子生产商必须解决的电磁兼容性问题
.因此
,国内外汽车制造商
汽车工业协会标准组织不断建立和完善汽车EMC(Electro
Magnetic
Compatibility)标准,已控制和解决汽车电子技术中EMC问题.
本文按照电磁兼容试验特点,依据不同标准对北斗车载导航终端系统进行电磁兼容测试(如下所示),为北斗导航应用第三方检验单位以及北斗导航国家行业标准的制定提供基础数据.
（二）北斗车载导航终端设备电磁干扰EMI测试
（1）北斗车载导航电磁辐射EMI测试
系统依据汽车电子产品的电磁干扰(EMI)测试要求,建立的电磁干扰(EMI)测试系统如下图所示：
（2）北斗车载导航系统电磁骚扰(EMI)测试
1）北斗车载导航终端设备传导发射-电压连续(CE)
测试目的:传导骚扰(电压法)是通过人工电源耦合网络测试骚扰信号,电压测量只能用于单一导线的传导发射特性.将测量仪器与AN的测量端口相连,其余AN测量口用50Ω负载连接.
测试标准:GB18655-2010《用于保护车载接收机的无线电骚扰特性的限值和测量方法》。
测试要求:导航终端设备放置在无导电性低相关介电常数材料(εr≤1.4)上,距接地平板上方(50±5)mm的位置.在0.15～108MHz的全频带范围内进行测试,同时满足限值A和限值B要求,其限值要求见下表：
传导发射电压法3等级限值要求表
|
频带
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频率范围（MHz）
|
限值A，均值检波（dBμV）
|
限值B，峰值检波（dBμV）
|
峰值检波
|
准峰值检波
|
长波LW
|
0.15～0.3
|
70
|
90
|
77
|
中波MW
|
0.53～1.8
|
50
|
70
|
57
|
短波SW
|
5.9～6.2
|
45
|
65
|
52
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通信频带VHF
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30～54
|
36
|
56
|
43
|
通信频带VHF
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68～87
|
30
|
50
|
37
|
调频广播FM
|
76～108
|
30
|
50
|
37
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2）北斗车载导航系统传导干扰-电流连续(CE)
测试目的:检验北斗车载导航终端设备的单根或一组控制线/信号线上的传导发射.
测试标准:GB18655-2010《用于保护车载接收机的无线电骚扰特性的限值和测量方法》.
测试要求:北斗车载导航终端设备放置在无导电性低相关介电常数材料(εr≤1.4)上,距接地平板上方(50±5)mm的位置.距接地平板边缘>10mm.外壳不接地,电流探头圈住整个线束(包括全部电缆),距导航设备连接器5mm和75mm两处位置,在0.15～108MHz的全频带范围内进行测试,同时满足限值A和限值B要求,其限值要求见下表：
传导发射电压法3等级限值要求表
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频带
|
频率范围（MHz）
|
限值A，均值检波（dBμV）
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限值B，峰值检波（dBμV）
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峰值检波
|
准峰值检波
|
长波LW
|
0.15～0.3
|
50
|
70
|
57
|
中波MW
|
0.53～1.8
|
22
|
42
|
29
|
短波SW
|
5.9～6.2
|
11
|
31
|
18
|
通信频带VHF
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30～54
|
2
|
22
|
9
|
通信频带VHF
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68～87
|
-4
|
16
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3
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调频广播FM
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76～108
|
-4
|
16
|
3
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3）北斗车载导航终端设备辐射发射天线接收法测试(RE)
测试目的:测试北斗车载导航终端设备所产生的辐射发射,包括来自壳体所有部件电缆及连接线上的辐射发射.它用来鉴定其辐射是否符合标准的要求,以致在正常使用过程中不影响同一环境中(如汽车内部)的其他设备.
测试标准:GB18655-2010《用于保护车载接收机的无线电骚扰特性的限值和测量方法》.
设备放置:北斗车载导航终端设备放置在绝缘材料(εr≤1.4)位于接地平板(50±5)mm上,表面至少距接地平板边缘(200±100)mm,外壳不接地.设备与负载模拟器之间的线束总长≤2000mm.平行与接地(参考)平面前端的线束长度应为(1500±75)mm,测试线束的长边与接地平板的边缘平行放置,面向天线边缘的距离为100±10mm.
测量天线的位置:双锥天线对数周期天线和喇叭天线等测量天线的相位中心应在接地平板以上(100±10)mm处.拉杆天线的平衡板与接地平板连接,高度为(
10/-20)mm.导航设备及试验天线距离墙壁和天花板,或距离吸波材料表面>1m.不允许天线的任何辐射部分距地面小于250mm.
辐射发射限值要求:北斗车载导航终端设备需要在0.15MHz～2.5GHz的全频带范围内进行测试,同时满足限值A和限值B要求,辐射发射的限值等级要求见下表：
辐射发射3等级限值要求表
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频带
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频率范围（MHz）
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限值A，均值检波（dBμV/m）
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限值B，峰值检波（dBμV/m）
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峰值检波
|
准峰值检波
|
长波LW
|
0.15～0.3
|
46
|
66
|
53
|
中波MW
|
0.53～1.8
|
36
|
56
|
43
|
短波SW
|
5.9～6.2
|
32
|
39
|
46
|
通信频带VHF
|
30～54
|
32
|
52
|
39
|
通信频带VHF
|
68～87
|
27
|
47
|
34
|
调频广播FM
|
76～108
|
30
|
50
|
37
|
通信频带VHF
|
142～175
|
27
|
47
|
34
|
模拟UHF
|
380～512
|
30
|
50
|
37
|
模拟UHF
|
820～960
|
36
|
56
|
43
|
GPS L1民用
|
1567～1583
|
22
|
-
|
-
|
蓝/牙
|
2400～2500
|
36
|
56
|
-
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（三）北斗车载导航终端设备电磁抗扰度(EMS)测试
（1）北斗车载导航终端设备传导抗扰度测试(CS)
1）传导抗扰度试验:直接注入方式
测试目的:检验北斗车载导航终端设备对直流电源线上瞬态信号的抗骚扰能力,骚扰信号有8种波形即:脉冲1脉冲2a脉冲2b脉冲3a脉冲3b脉冲4脉冲5a脉冲5b.
测试标准:ISO7637-2《道路车辆—由传导和耦合产生的电骚扰第2部分:沿电源线的电瞬态传导》.
脉冲波形1:模拟电源从感性负载突然断开的情况,此时与感性负载并联的被测件即使不再有电源供电,也会受到感性负载所产生的瞬变脉冲的干扰.这个干扰主要是由于电感上的电流不能突变造成的.如下图所示：
脉冲波形2a:模拟并联到北斗车载导航终端设备被测件上其他设备的供电电流突然中断时,由于连接线缆的感性特征所引起的脉冲,如下图所示.
脉冲波形2b:模拟点火电路切断后,直流马达发动机继续惯性运转所产生的瞬变波形对被测品的干扰,如下图所示.
