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作者 | 左成钢
出品 | 汽车电子与软件
前言：
《ECU的车规级试验》系列文章：
ECU的车规级试验：DV试验（一：标准概述）已发布
ECU的车规级试验：DV试验（二：电气环境标准简介）已发布
ECU的车规级试验：DV试验（三：电气负荷标准及测试）已发布
ECU的车规级试验：DV试验（四：机械负荷标准及测试）已发布
ECU的车规级试验：DV试验（六：EMC标准及测试-1）已发布
ECU的车规级试验：DV试验（七：EMC标准及测试-2）已发布
ECU的车规级试验：DV试验（八：EMC标准及测试-3）已发布
ECU的车规级试验：DV试验（九：EMC标准及测试-4）本篇
书接前文，EMC相关知识，包括标准及测试等内容较多，上篇文章初步介绍了GB/T 18655中关于传导发射电压法及电流法的测试标准及实际的DV测试，本篇将继续介绍辐射发射-ALSE法的标准规定及实际的DV测试，至此，关于GB/T 18655的所有内容已全部介绍完毕。
为便于大家理解，按照前篇的思想，后续的标准介绍均按照干扰/发射（骚扰）与抗干扰的维度去进行划分，然后逐步讲解，本篇内容就全部是关于干扰/发射部分的。文中所有测试项目均配有真实的DV试验照片，包含测试设备、样品、测试Setup、测试限值及结果判定等，帮助大家对DV试验有一个更深刻的了解和认知。在此特别感谢CVC威凯检测技术提供的试验室技术支持和测试照片。
1. 辐射发射-ALSE法
1.1 天线系统要求
1.2 试验线束、被测件与模拟负裁
1.3 试验布置
1.4 辐射发射-ALSE法限值
2. 辐射发射-ALSE法的DV试验
2.1 DV试验要求
2.2 DV试验限值
2.3 DV试验的布置
2.4 DV试验结果的判定
2.5 EMC标准的鲜活性与重要性
#01
ALSE就是指装有吸波材料的屏蔽室，在ALSE中进行的测试就被称为ALSE法测试。标准要求辐射场强测量应在ALSE内进行，以消除电气设备以及广播台站产生的额外电磁骚扰的影响。标准同时还提出了三个注意事项，如下：
1) 由于试验布置中的导线本身会产生辐射，所以传导发射会对辐射发射的测量有影响，因此推荐在进行辐射发射试验前，先进行传导发射试验，判定其符合性。
2) 车辆线束中的一条或多条导线的直接辐射，可以引起对车载接收机的电磁骚扰。骚扰源对车载接收机的耦合方式将影响测量方式和抑制骚扰的方法。
3) 若车上零部件不是通过短的接地导线进行良好接地，或零部件上包括几条携带骚扰电压的线束，则辐射发射与传导发射的相关性较差。通常来讲，零部件试验与整车试验具有较好的相关性。
注意事项1提到的先做传导，后做辐射，这个很重要。实际的DV测试通常也是按照这个顺序进行的，先测传导，再测辐射。这个从本文所附的实际的DV测试顺序中也能看出来，DV报告中，第2部分是传导发射电压法，第3部分是电流法，第4部分才是辐射发射测试。所以说，标准这么规定其实是有其依据和考量的，对于实际的DV测试，我们通常也是先去做传导，如果传导没过，就不用再去做辐射了，先整改传导，过了以后再去做辐射。
这个概念和我们前文所说的是道理也是一致的，从某种意义上来讲，传导和辐射是相伴而生的，是一个骚扰源对外实现能量传递的两种途径和方式。如果产品的传导骚扰性能较好，则辐射骚扰性能通常也不会差；反之如果传导骚扰无法通过测试，那么辐射骚扰通常也会超标。当然了，这些都是经验之谈，具体的相关性还需要基于零部件进行具体分析（如3所说，这些通常属于特殊情况，所以标准进行了强调；也就是说相关性是大概率的，即传导和辐射通常都是强相关的）。
需要注意的是，ALSE法既可以对零部件的辐射发射进行测试，也可以对整车的辐射骚扰进行测试，而GB/T 18655中的其他所有测试方法则全是针对零部件的，比如电压法、电流法、TEM法等。
标准要求测量应使用具有标称50Ω输出阻抗的线性极化电场天线，标准对天线类型的要求及布置可汇总如下表所示：
标准对天线类型及布置的规定（整理：左成钢）
从表中可以看出，标准要求根据不同的测试频段，选用不同的测试天线类型；同时，除高于1GHz的频段天线需要对准EUT/DUT中心外，其他测试布置均要求天线对准线束中央位置。
测量天线关于距离的要求可以汇总如下：
1) 天线的相位中心应在接地平面以上100mm±10mm处。
2) ALSE应有足够大的尺寸保证被测件及试验天线距离墙壁、天花板和吸波材料表面不小于1m。
3) 天线辐射振子的任何部分距离地面不小于250mm。
4) 线束长边(长度1500mm)与天线参考点之间距离应是1000mm±10mm。
5) 对于双锥天线，天线的任何部分与测试线束或被测件的距离都不得小于700mm。
标准对试验线束长度、类型及布置的要求可汇总如下：
1) 在被测件与模拟负载(或者射频边界)之间的试验线束的总长不应超过2000mm。
2) 同时应保证电源线长度也不超过2000mm。
3) 线束类型应由实际系统的使用和要求确定，任何与标准试验线束长度的偏离等情况，都应在试验前经过确认并记录在试验报告中。
4) 当电源不是由负载箱提供时，人工网络应位于可以使电源线保持在不超过2000mm的位置。
5) 如果电源是由负载箱供电，负载箱和人工网络之间的连接线应尽可能短，以避免额外增加电源线长度。
6) 试验线束平行于参考接地平面边缘部分的长度应为1500mm±75mm。
7) 试验线束的长边应与参考接地平面的边缘平行放置，面向天线边缘的距离为100mm±10mm。
8) 被测件和模拟负载的位置要保证线束的弯曲角度如下图所示。
辐射发射：ALSE法试验线束弯曲要求（整理：左成钢）
被测件（即DUT）、线束均应放置在非导电、低相对介电常数(εr≤1.4)材料上，距接地平面上方50mm±5mm 的位置。被测件的外壳不接地，除非用于模拟实际车辆的布置。被测件最靠近接地平面前端边缘的侧面应放置在距参考接地平面前端边缘200mm±10mm处。
关于模拟负载，标准推荐最好将模拟负载直接固定在参考接地平面上。如果模拟负载外壳为金属，则外壳应与参考接地平面相连。另外还可将模拟负载布置在参考接地平面附近(模拟负载外壳与接地平面搭接)或将模拟负载布置在暗室外。连接到模拟负载的测试线束的布置应在试验计划中规定并记录在试验报告中。
另外，被测件应在典型负载和其他车内条件下工作，以便能得到最大的发射。这些工作条件应在试验计划中规定，以使供应商与客户能进行等同的试验。被测件辐射发射测量的极化方向应在试验计划中规定，标准对极化方向的规定如下：
150kHz～30MHz的测量仅在垂直极化状态进行。
30MHz～2500MHz的测量应分别在垂直极化和水平极化状态进行。
也就是说，在30MHz及以上时，测量的极化方向是分垂直和水平两种的，后面我们介绍实际DV测试的时候就会发现，实际测试也是进行了两遍的。
对于辐射发射测量，被测件、试验线束、模拟负载和测量设备的布置应按照标准要求的布置示例。实际上，从上文的介绍中也可以看出，标准要求根据不同的测试频段，选用不同的测试天线类型；但除高于1GHz的频段天线需要对准EUT/DUT中心外，其他测试布置均要求天线对准线束中央位置。除了这点差异外，标准对试验布置的规定基本是相同的。下面这张表就再贴出来一下，加深大家的理解：
标准对天线类型、布置及测试方法的规定（整理：左成钢）
辐射发射ALSE法的4种测试频段及不同天线的试验布置分别如下图所示，图中的黑色圆点表示接地连接。
辐射发射：ALSE法试验布置示例-单极天线（整理：左成钢）
辐射发射：ALSE法试验布置示例-双锥天线（整理：左成钢）
辐射发射：ALSE法试验布置示例-对数周期天线（整理：左成钢）
辐射发射：ALSE法试验布置示例-1GHz以上（整理：左成钢）
为获得在整车上可接受的无线电接收效果，标准对传导噪声限值进行了规定，噪声不应超过标准规定的峰值和平均值或准峰值和平均值限值。由于安装位置、车身结构和线束设计可能影响到无线电骚扰对车载无线电的耦合，标准定义了多个限值等级。对于GPS频段，推荐采用特别的限值特性。
根据标准规定，辐射发射-ALSE法的限值频率范围为0.15～2500MHz，关于零部件的辐射发射-ALSE法限值详见标准，以下为部分示例：
辐射发射限值（部分）- ALSE法
另外，标准还给出了零部件/模块辐射骚扰平均值限值示例，以GPS频段为例，平均值限值如下图所示：
GPS频段辐射骚扰平均值限值示例
标准同时还强调了，标准规定所用限值(频率的函数)等级应经车辆制造商和零部件供应商协商一致。也就是说，标准推荐的限值等级是可以和OEM协调更改的，或者按照OEM的要求进行测试。
#02
如前述标准要求，辐射发射-ALSE法的DV试验需要在电波暗室ALSE（不同于传导发射要求的屏蔽室）内进行，需要用到的试验设施及设备如下图所示（来自真实DV报告）：
辐射发射-ALSE法的DV试验设备（来源：孚乔图，CVC威凯）
从上图可以看出，试验在电波暗室内进行，测试需要用到人工电源网络、EMI 测试接收机等设备等，相比传导发射测试，还需要用到不同类型的天线，如双锥天线、对数周期天线等，和标准规定是一致的。
DV报告中会详细规定辐射发射-ALSE法的测试要求，如下图所示，测试是在电波暗室中进行的，频率范围为0.15MHz～2500MHz，其他试验设置和我们前面讲的标准里的规定也是一致的。
辐射发射-ALSE法的测试要求（来源：孚乔图，CVC威凯）
此次DV试验要求中，该DUT的辐射发射-ALSE法的限值要求如下（部分）：
辐射发射-ALSE法的限值要求-部分（来源：孚乔图，CVC威凯）
按照标准要求，不同频段应使用不同的天线及不同的试验布置，标准对天线类型的要求及布置汇总如下表所示：
标准对天线类型及布置的规定（整理：左成钢）
实际的辐射发射-ALSE法的DV试验布置照片如下：
辐射发射-ALSE法的DV试验布置（来源：孚乔图，CVC威凯）
从上图可见，试验布置以及测试方法和前面讲的标准要求是完全一致的，每个频段的测试分别使用了不同的天线，极化方向也是按照试验要求，即150kHz～30MHz的测量仅在垂直极化状态进行，30MHz～2500MHz的测量应分别在垂直极化和水平极化状态进行。另外，从照片中也能看出，除高于1GHz的频段天线（图中为喇叭天线）需要对准EUT/DUT中心外，其他测试布置均要求天线对准线束中央位置。
下图为人工电源网络及模拟负载的布置照片。
人工电源网络及模拟负载的布置照片（来源：孚乔图，CVC威凯）
和传导发射类似，辐射发射-ALSE法测试需要先测试背景噪声，然后才能进行正式测试。因该方法测试结果及图片较多，仅节选部分测试结果（200MHz～960MHz-垂直的底噪及工作模式）如下图所示。从下图可以看出，底噪及工作模式都分别进行了测试。
辐射发射-ALSE法200MHz～960MHz的试验结果（来源：孚乔图，CVC威凯）
从上图可见，底噪的裕量均在20dB以上，工作模式的各频段裕量也均在20dB以上，是满足测试标准限值要求的。
实际的DV测试结果汇总如下，共计进行了26项测试，
辐射发射-ALSE法测试结果汇总（整理：左成钢）
按标准要求，30MHz～2500MHz的测量应分别在垂直极化和水平极化状态进行，加上背景噪声（即底噪）与上电模式需要分别进行测试，所以在30MHz及以上频段，每项测试需要分别进行4次，分别是：垂直-底噪，水平-底噪，垂直-工作模式、水平-工作模式。
另外，从上表可见，该产品测试中有1553MHz～1569MHz的BDS波段，这就是前面在介绍GB/T 18655-2018的更新点时提到的，GB/T 18655-2018相比于被替代GB/T 18655-2010，依据我国车载接收机的载波频率实际使用情况，相比与采标的CISPR 25:2016，增加了BDS，B1I北斗民用波段1553MHz～1569MHz。
这从这里我们就可以看出来，标准是鲜活的，是有生命的，是会随着技术发展和行业需要持续更新的。比如上面所测试的BDS波段，目前随着新能源汽车及自动驾驶技术的快速发展及普及，我国的北斗导航已大规模用于智能手机、交通运输（车辆监控及导航、船位监控及导航）及大众消费领域，所以在汽车电子的EMC测试中，加入BDS波段是非常有必要的。
换句话来讲，如果零部件的辐射发射有问题，那么就会干扰到北斗信号的接收，进而影响到手机或车载导航的使用。如果是自己开车，导航出错了你有可能还会发现不对劲，但是如果车辆是自动驾驶的，那问题可就严重了；比如你导航设置去洛阳，说不定就给你拉到西安去了。还有就是轮船，别忘了GB/T 18655标准的名称里面可是有船的，而北斗也大量用于船舶的定位与导航。如果北斗信号受到了干扰，在大海上迷路那可比在陆地上严重多了。这里就体现出了EMC测试的重要性，产品设计的不好，EMC性能超标，那可是会出大事的。所以各位搞汽车电子的同学们，好好了解标准，经常看看标准，然后才能做好产品设计。
限于篇幅，本文介绍了GB/T 18655中关于辐射发射-ALSE法测试标准及实际的DV测试，包括实验的基本要求、试验布置、限值与判定等。至此，关于GB/T 18655的所有内容已全部介绍完毕，包括：GB/T 18655标准的更新点、标准的范围、适用性、测试的一些基本要求、传导发射电压法、传导发射电流法、辐射发射-ALSE法等。接下来的文章将继续介绍GB/T 21437标准，但GB/T 21437这个标准比较复杂，既有传导发射部分，也有讲抗扰的内容，下篇文章中我们将进行详细介绍，敬请期待。
