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汽车复杂电磁环境（EME）测试解决方案

2020-04-08 18:02:21·  来源：罗德与施瓦茨中国  
　
随着道路电磁环境（EME）的日益复杂，以及汽车自动化程度的日益提高，汽车在行驶过程中面临的挑战也在不断增加。虽然汽车生产过程中已经存在许多严格的抗扰度测
随着道路电磁环境（EME）的日益复杂，以及汽车自动化程度的日益提高，汽车在行驶过程中面临的挑战也在不断增加。虽然汽车生产过程中已经存在许多严格的抗扰度测试要求，然而道路上的射频信号干扰仍然可能对车辆的电子设备造成影响，对于车辆的电磁抗干扰特性测试正在成为迫切需求。
 
中国汽车工程学会团体标准T/CSAE xx-xxxx“道路车辆复杂电磁环境适应性要求和试验方法”描述了一种捕获和记录室外电磁信号并将其带回到EMC测试室进行重新播放的方法。该方法允许在不同的EMC测试实验室中针对不同的目标使用一致的记录信号进行测试，从而大大提高测试结果的可重复性。
 
罗德与施瓦茨公司（Rohde＆Schwarz，以下简称“R&S公司”）在与中汽研汽车检验中心（天津）有限公司（TATC）EMC标准和测试专家多次沟通研究相关标准和需求后开发了TA-EME复杂电磁环境测试系统，为此提供了自动化的解决方案。系统可准确记录和再现EME信号，同时可提高输出结果的可重复性。测试结果能够通过视频系统主观监控或通过CAN总线接口来监控。R&S®EMC32已集成到该解决方案中，此软件可利用其现有功能来进行测试系统的自动化和控制，并监视被测车辆或设备的功能。
 
EME 测试简介
 
EME测试是利用复杂电磁环境测试系统TA-EME（包含R&S®IQR/IQW，R&S®SMW，R&S®FSW，R&S®FSV，EME软件）对车辆进行电磁环境适应性测试。最新版本的EVTEST管理规则中现已加入了EME测试的相关内容，采用30MHz以下实际电磁环境信号对车辆的性能进行考核。EME测试和传统电磁抗扰测试共同作为安全要求的一部分，占EV-TEST总评估的5％。
EV-TEST中的安全要求包含电磁抗扰测试和EME 测试
EME测试包含以下几点，一定程度上可以认为是现有电磁抗扰测试的补充：
  • 直接测试电气和电子设备的EMC安全性和可靠性
  • 无线电共存-在存在已知无线电和无线通信信号的情况下评估设备的性能和功能
  • 各种操作环境下的情景模拟
EME 测试信号
  • EME信号类型1：标准无线电传输系统情景，由三个或更多在80MHz~1GHz不同频段中的标准无线电信号组成。
  • EME信号类型2：一组具有相似调制模式的无线电传输信号，属于同一类标准无线电传输系统。
  • EME信号类型3：复杂电磁环境中的RF信号，现场采集和记录。
  • EME信号类型4：标准情景下无线电传输系统信号的组成（EME信号类型2的组成部分）
  • EME信号类型5：典型无线电信号情景的组成（EME信号类型3的组成部分）
TA-EME 测试系统
系统设计用于
  • 复杂的电磁信号采集与记录 
  • 系统校准和场强调整 
  • EME信号生成和信号回放验证
  • 用于汽车测试的EME信号生成
系统设计与框图
TA-EME测试系统（下面的蓝色方框）包括接收天线（R&S®TS-EMF）、频谱分析仪（R&S®FSW）、I/Q数据记录器（R&S®IQR/IQW）、矢量信号发生器（R&S®SMW200A / R&S®SMBV100A）及EME测试软件。该布置是对于传统汽车EMC测试系统（下面的灰色框）的扩展开发了EME测试软件，用于记录EME信号，与现有R＆S®EMC32软件对接以进行波形回放以及执行波形验证。
汽车EMC测试系统 (EME测试扩展)
复杂电磁信号采集和记录
EME-Test软件可远程控制频谱分析仪（R&S®FSW）和I/Q记录仪（R&S®IQR）以自动采集和存储波形I/Q文档。采集并进行I/Q记录后，EME测试软件将通过矢量信号发生器（R&S®SMBV或R&S®SMW）将收集的I/Q文件回放到宽带频谱分析仪（R&S®FSV/R&S®FSW)中, 用以验证记录的波形是否正确。同时确保采集信号时没有记录系统自身带来的噪声或干扰信号也十分重要，滤波器和铁氧体磁芯通常用于缓解此问题。
 
在安装TA-EME系统之前，先在车辆中设置I/Q记录仪及频谱分析仪，以记录复杂的EME波形。 收集的波形和RF干扰信号被带回 TATC EMC实验室进行进一步研究。
系统校准和场强调整
根据T/CSAE xx-xxxx建议的校准方法，第一步是生成连续波（CW）信号作为场强校准信号（例如 30V/m，60V/m和100V/m测试场强），然后按照ISO 11451-2测试标准定义的4探头平均法去布置场强探头。在此阶段，软件将记录相应的天线极化设置以及使用频谱分析仪记录信道功率。在下一步中，将基于相应的信道功率来校准要回播的EME信号。矢量信号发生器回放获取到的EME信号，测试软件根据EME信号的频段自动控制相应的功率放大器和信号路径开关并使用对应的发射天线。然后针对不同的EME波形或情景使用频谱分析仪执行信道功率测量，并且可以在实际测试车辆前，执行信号验证以确保生成的波形具有正确的幅度和波形特征。
R&S公司EMC专家正在配置EME测试软件及R&S®EMC32
检查室内的现场探头读数
EME信号生成和信号回播验证
将IQR记录仪硬盘中的I/Q信号输入到矢量信号源（R&S® SMBV或R&S®SMW）中，TA-EME测试软件与R&S®EMC32同步，后者通过LAN接口控制放大器和信号路径。回放的I/Q信号由矢量信号发生器上变频为相应的RF 频谱，由RF功率放大器放大，然后通过EMC测试暗室内的发射天线进行发射。
 
EME测试软件使用IQR回放I/Q波形，R&S®SMW200A 将其重新生成为RF信号，并通过R&S®FSV进行验证。
EMC测试暗室内产生的辐射EME信号通过软件进行验证。EME信号验证是对记录的“真实”波形与测试暗室中生成的EME信号的比较。当在EMC测试暗室中生成的EME信号的特征应与记录的信号高度相似，即实验室内的测试可以与现实世界中复杂的电磁环境相比拟。
TA-EME测试软件界面(左)和EME信号比较（右）
红色轨迹=从录制直接播放
 
蓝色迹线=通过EMS天线后的暗室测量
 
这些迹线显示了从R&S®SMW创建的GSM多载波波形的峰均比为21dB。这意味着如果我们将信号源RF电平设置为0dBm，则PEP电平将为21dBm，超过了放大器允许的线性输入电平。对于上述测量，故意将放大器的输入限制设置为-15dBm，而不是所需的-21dBm的线性输入，因此放大器过载了6dB。我们可以看到功放饱和的影响，在带外两侧有额外的频谱分量。
 
EME信号用于车辆测试
 
待测车辆置于转台，按照T/CSAE xx-xxxx规定的要求和方法进行车辆测试和性能评估。
上图显示了EV-Test要求的30 MHz以下典型场景的测试和评估。车辆处于三个典型位置时，将对车辆进行各种情景的干扰，对所设置的功能进行监控，并根据失败判据标准评估车辆功能是否正常。
 
 
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