使用示波器测试使用示波器测试EMI 辐射干扰辐射干扰
本文讨论了使用实时示波器进行 EMI 辐射干扰测试的推荐方法，测试设 EMI置以及最佳实践。
引言
手机，蓝牙耳机，卫星广播，AM/FM 广播，无线因特网，雷达，以及其它不计其数的潜在电磁干扰源发射出的电磁波混杂在
真实世界中，为了确保汽车内的电子元器件仍旧稳健和有效，它们需要在一个受控环境中进行 EMI 干扰测试。
辐射抗扰室是一个完全密封的传导空间，是一个理想的 EMI 测试环境，因为它能够完全控制空间中产生的电磁场的频率，方
向，波长。而且因为电磁场无法进入密闭的空间，在抗扰室测试的汽车部件在测试过程中能够接收精确且高度可控的电磁波。
同时，电磁波也无法离开干扰室，用于测试的测量仪器以及在抗扰室外操控的工程师能够免于受到干扰室内产生的强电磁波的
伤害。
现代汽车包含成百上千个电子电路以实现安全、娱乐以及舒适相关的各种各样的功能。这些汽车电子部件，也被称为电子控制
单元（ECU），必须满足严格的 EMI 干扰标准。
电磁干扰室配置
在电磁干扰室内部，典型的器件级抗干扰测试设置包括被测的电子控制单元（ECU），电线束，以及包含实际或者等效电子
负载的仿真器，还有一系列外设以代表汽车电子控制单元（ECU）的接口；发送和接收天线用于产生高场强的电磁波；还有
模式调谐器被放置于干扰室来改变空间的几何尺寸，以创造测试中需要的电磁场效果。汽车电子控制单元（ECU）在预设模
式下运行并暴露在电磁干扰场中。
在暴露于干扰源的过程中，通过监控汽车电子控制单元（ECU）的响应来验证其是否超出允许的容限。对于大多数 RF 干扰测
试，与计划的偏离检测需要确定器件抗干扰阈值，该值是通过逐渐调整干扰源的幅度直到汽车电子控制单元（ECU）的功能
出现偏离的方法而确定的。
被测的汽车电子控制单元（ECU）需要符合严格的 ISO（标准化国际组织）规则，以及汽车厂商和汽车电子控制单元
（ECU）部件供应商之间达成的需求。因为每个电子部件对于电磁场的抗干扰能力会有轻微的差异，检测与可接收标准间的
性能偏离，以及决定这些值什么时候超出测试计划规则，是执行 EMI 测试工程师的任务和责任。
在EMI测试过程中确定汽车电子控制单元（ECU）是否仍旧正常工作的方法是让其通过ECU的输出端口如 CAN 总线输出它的
工作状态。其它的 ECU 输出也包括模拟传感器输出，以及驱动执行器的脉冲宽度调制输出。
场的强度及考虑
ISO/IEC 61000-4-21 中描述的辐射 RF 抗干扰测试中使用的场强和频率类型是一个典型的示例，它使用了一个包含机械模式
调谐器的混响室，当在一个给定的测试频率下足够多的调谐器位置被获得时，混响室可用空间产生一个测试频率范围在
0.4~3GHz、场强高达 200 V/m（CM和 AM）以及 600 V/m（雷达脉冲）的均匀场。
另外一个示例，ISO 11452-4 中描述的传导 RF 抗干扰测试中使用的是一个嵌位电流注入探头以诱导 RF 电流进入 DUT 挽
具，频率范围在 1-400MHz，电平范围在几十到几百 mA，从而可以在测试平台附近创造出足够强的场以影响非屏蔽设备的运
作。这样的测试环境避免了测试仪器到测试设置的直接连接。
面临的一个挑战是汽车电子控制单元（ECU）的输出数据来自于一个封闭空间，这个空间与测试区域隔离，测试仪器和测试
人员位于封闭空间之外，所以必须要有一种办法来将封闭空间产生的数据传送到封闭空间之外用于分析。因为传统的线缆如
BNC 或 SMA 线缆本身是可导电的而且容易受到来自于干扰室内部的电磁波的影响，因此光发送和接收单元以及光纤需要被
用来将干扰室内部的 ECU 发出的信号传送到位于干扰室外部的测试设备。光纤是非导体所以不会受到干扰室内的电磁场的影
响。为了将线缆从干扰室内部连接到测试设备上，在干扰室边界处波导管被用来输出光信号，从而允许干扰室在将 ECU 的信
号输出时仍旧保持完全的封闭。光纤波导拥有一个高通截止频率，该频率高于在干扰室中测试的频率范围，因此不会对干扰室
中所创造的的环境产生干扰。
电磁干扰测试设备设置
下图 1 是一个用于抗干扰测试中偏移探测的实际设置，在密闭干扰室（发送天线处于关闭状态时）空间中拍摄的图片。模式
调谐器位于干扰室的右侧，干扰室的左侧有一个 CAN 总线光纤发送器，放置于泡沫平台上，该平台的相对介电常数< 1.4 且
位于混响室的可用空间中。光纤发送器将 ECU 的输出信号转化为光后进入免受射频干扰的光纤并通过波导从接近地板位置离
开混响室。用于测试的 ECU，以及发送和接收天线也位于混响室内部，在本图中没有显示出来。
图 1 配有模式调谐器（右）和光纤发送器（左）的混响室。天线和 ECU 没有在图中显示，但也是存在的。
典型的测试方法是，到达混响室外的信号被数据采集设备采集，并需要用户自定义软件来确定从ECU 输出的 CAN 总线信号，
传感器信号，或者 PWM 输出是否满足特定的需求。因为有很多信号需要测试，以及有许多测试标准，所以描述测试计划中所
有的测试需求的软件开发时间和成本将是非常漫长和昂贵的。将示波器用于 EMI 测试领域是一个相对来说未被广泛探索的方
法，该方法可以将一个阵列的示波器放置于干扰室外，使用多台示波器进行实时分析。因为示波器已经标配了模板测试和参数
门限测试能力，所以能够一次性直接执行许多测试需求，而不需要花费大量的软件开发时间。
图 2 中，铜色的通往 EMC 干扰室的外部的门位于测试平台的右侧。在左侧，携带功能测试结果的橘黄色光纤中的光信号被转
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