【文章內(nèi)容簡介】 感度測試電路。對于某一被測設(shè)備，應(yīng)只選取在汽車工況下該設(shè)備實(shí)際可能承受的瞬變脈沖對其進(jìn)行測試，測試結(jié)果經(jīng)衰減器送監(jiān)視器指示。43HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 電磁敏感度測試⑵ 脈沖干擾模擬器 脈沖干擾模擬器也叫干擾脈沖發(fā)生器，能按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定模擬輸出上述某一種或幾種脈沖波形。目前國際市場上有指數(shù)脈沖和矩形脈沖兩種于擾模擬器，矩形脈沖上升沿時(shí)間小于指數(shù)脈沖上升沿時(shí)間，輸出脈沖頻譜較寬，但電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般供研究電子設(shè)備敏感度使用，通常檢驗(yàn)電子設(shè)備的敏感度采用指數(shù)脈沖干擾模擬器。 圖 9－ 13所示矩形與指數(shù)形兩脈沖的等價(jià)關(guān)系44HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 電磁敏感度測試 指數(shù)形脈沖可通過電容放電產(chǎn)生， E為高壓電源。? 當(dāng) TI合 T2開時(shí)，電容 C充電到 UC=E。? 當(dāng) T1開 T2合時(shí)，電容 C放電，電阻負(fù)載 RL上獲得的電壓為指數(shù)脈沖，放電的時(shí)間常數(shù)。? 當(dāng) Ri=RL時(shí)，負(fù)載 RL初始電壓 1/2E，脈沖寬度 tp為負(fù)載電壓由 UP降到1/2Up的時(shí)間。經(jīng)計(jì)算可得，一般取 1us。? 負(fù)載電壓上升時(shí)間取決于放電電容 C和配線分布電感。為模擬配線阻抗，可取 Ri＝ 50。45HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 電磁敏感度測試 矩形脈沖可通過同軸電纜放電產(chǎn)生，其儲能元件為同軸電纜。利用電纜芯線與屏蔽層間的電容來儲能，特性阻抗 Z0為 50歐姆，電纜芯線經(jīng)充電電阻 R充電到 UB=E，開關(guān) T閉合時(shí)，若 RL=Z0，則 UB突然由 E降到 1/2E，等效于在 B點(diǎn)接人 (E／ 2)的電壓。此電壓以電磁波速度傳到 A點(diǎn)，由于 RZ。，相當(dāng)于開路狀態(tài)，入射至 A點(diǎn)的電波全部反射回 B點(diǎn)，與 B點(diǎn)原 E/2電壓疊加后，使 UB＝ 0。所以在負(fù)載上形成矩形脈沖，其幅值 Ut=E/2，脈沖寬度 tr＝ 2l/v(l為電纜長度， v為電磁波在電纜中的傳播速度 2x105m/s).脈沖上升時(shí)間可達(dá) 1ns，每米電纜所對應(yīng)的脈寬為 10ms。46HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 電磁敏感度測試254。 在我國市場上用于汽車電子裝置傳導(dǎo)干擾敏感度測試的主要是瑞士夏弗納 (SCHAFFNER)公司生產(chǎn)的系列指數(shù)波脈干擾模擬器。該公司的 NSG5000系統(tǒng)具有程控功能，采用 WINDOWS系統(tǒng)軟件控制，可按標(biāo)淮需要模擬輸出各種測試脈沖。254。 近幾年來國內(nèi)也有不少單位從事干擾模擬器的研究，武漢汽車工業(yè)大學(xué)研制的汽車傳導(dǎo)干擾模擬器亦具有程序控制功能。47HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 電磁敏感度測試254。 ⑶ 輻射敏感度測試 輻射敏感度測試系統(tǒng)一般由場強(qiáng)激勵(lì)器 (信號發(fā)生器、功率放大器、發(fā)射天線 )、場強(qiáng)檢測設(shè)備 (場強(qiáng)探測器或測量儀 )、被測設(shè)備和監(jiān)測被測設(shè)備工作性能用的測量設(shè)備四部分組成。? 其中心問題是如何建立已知的、均勻的、高強(qiáng)度的寬頻率帶敏感場，且敏感場輻射的場強(qiáng)重復(fù)性要好，并要求敏感場不影響周圍設(shè)備 (包括測試設(shè)備 )的正常工作。特別是當(dāng)被測設(shè)備的尺寸較大時(shí)，要實(shí)現(xiàn)上述要求是相當(dāng)困難的。? 美國在這個(gè)領(lǐng)域的研究在世界上處于領(lǐng)先位置，先后提出了多種替代方法，如平行板帶狀線法、長線天線法、橫向電磁波傳輸小室法等，用來產(chǎn)生適合于不同大小被測設(shè)備且有不同頻帶的敏感場。 輻射敏感度測試的場地可以是室外空曠試驗(yàn)場，亦可以是電磁屏蔽室，各種輻射敏感度測試方法祥見美國 SAEJ1113及 SAE1812等標(biāo)準(zhǔn)。48HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY4 電磁干擾的抑制方法* 第 49頁HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 概述254。 一般來說，形成電磁干擾必須同時(shí)具備三個(gè)因素： 存在著電磁干擾源 存在著電磁干擾的傳遞途徑 存在著接受電磁干擾的敏感設(shè)備254。 通常用以抑制電磁干擾的方法是： 對于擾源采取屏蔽、隔離和接地的方法抑制干擾量的發(fā)射，采用濾波、阻尼和去耦等方法阻止干擾量的傳播。 對電子設(shè)備或器件采取提高線路信噪比、增大開關(guān)時(shí)間、提高器件抗干擾門限等方法以降低其電磁敏感度。 這些措施在電路設(shè)計(jì)時(shí)都必須予以認(rèn)真考慮，其中屏蔽、接地和濾波是抑制電磁干擾的三項(xiàng)基本措施。50HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 屏蔽 屏蔽是利用屏蔽體來阻止電磁干擾源的電磁能發(fā)射的重要手段。? 電場屏蔽簡稱電屏蔽，它包括靜電屏蔽和交變電場的屏蔽。? 磁場屏蔽 簡稱磁屏蔽，它包括低頻磁屏蔽和高頻磁屏蔽。? 電磁屏蔽是對電場和磁場同時(shí)加以屏蔽，一般是指對高頻電路磁場進(jìn)行屏蔽。51HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 屏蔽254。 靜電屏蔽 圖 9－ 16是靜電屏蔽示意圖。當(dāng)屏蔽體內(nèi)存在著帶正電荷的導(dǎo)體 A時(shí)，在屏蔽體的內(nèi)側(cè)感應(yīng)出等量的負(fù)電荷。? 當(dāng)屏蔽體 B末接地時(shí)，如圖 9－ 16(a)所示，在屏蔽體 B的外側(cè)感應(yīng)出等量的正電荷，實(shí)際上沒有起到屏蔽作用。? 當(dāng)屏蔽體接地時(shí)，如圖 9－ 16(b)所示，使得屏蔽體外側(cè)與大地等電位，才能將靜電場封閉在屏蔽體內(nèi)，屏蔽體外側(cè)不形成電場，真正起到屏蔽作用。52HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 屏蔽254。 靜電屏蔽 圖 9－ 17是對外來場的靜電屏蔽。由于屏蔽導(dǎo)體為等位體，在屏蔽體內(nèi)部不會(huì)形成電場。在屏蔽體外側(cè)表面，一邊形成正電荷，一邊形成負(fù)電荷。? 當(dāng)屏蔽體完全封閉時(shí)，不管屏蔽體是否接地，外電場都不可能侵入屏蔽體內(nèi)部。? 但實(shí)際的屏蔽往往不能完全封閉，此時(shí)不接地就會(huì)引起外電場侵入，形成屏蔽體內(nèi)外靜電耦合，降低屏蔽效能。53HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 屏蔽254。 交變電場 屏蔽 對于交變電場，干擾的傳遞是通過電路中分布電容進(jìn)行耦合的。? 當(dāng)干擾源 S與受擾設(shè)備 R間無電屏蔽時(shí)，干擾電平 Us通過分布電容 C耦合到受擾設(shè)備上，使受擾設(shè)備對地形成一定的感應(yīng)電壓，加在受擾設(shè)備對地的分布電容 CR兩端，如圖 9－ 18(a)所示。此時(shí)的感應(yīng)電壓為：? 當(dāng)干擾源 S與受擾設(shè)備 R間加人良導(dǎo)體屏蔽體 P時(shí)，并使 P有良好的接地，如圖 9－ 18(b)所示，此時(shí)的感應(yīng)電壓為：? 比較兩式可知，即采取了電屏蔽后，受擾設(shè)備所承受的電磁干擾將大大成小。54HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 屏蔽分布電容 C2 Csr ，是因?yàn)槠帘误w P比干擾源 S更靠近受擾設(shè)備 R，且 P的尺寸比 S的尺寸大。55HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 屏蔽(2)磁場屏蔽 簡稱磁屏蔽，它包括低頻磁屏蔽和高頻磁屏蔽。 低頻磁屏蔽是指對變化頻率在 1KHz以下的干擾磁場的屏蔽，采用高導(dǎo)磁材料制成屏蔽罩，對干擾磁場進(jìn)行分路。? 根據(jù)分磁原理，把本來要穿過受擾設(shè)備形成低頻磁場干擾的磁力線，吸收到磁屏蔽低磁阻通道內(nèi)來 .從而大大減小穿過受擾設(shè)備的磁力線，即降低干擾。? 根據(jù)屏蔽原理，屏蔽材料導(dǎo)磁性能越高，低頻磁屏蔽效果越好。? 屏蔽罩通道截面越大，屏蔽效果越好，但隨之成本提高、體積和質(zhì)量增大。同時(shí)應(yīng)注意在屏蔽罩上與磁力線垂直的方向不得有開口或縫隙，因?yàn)檫@樣的開口或縫隙將導(dǎo)致磁阻增大，分磁作用減小，磁屏蔽效能降低。? 鐵磁材料存在著磁滯損耗和渦流損耗，頻率越高，損耗越大，導(dǎo)磁率將明顯下降。只適用于作低頻磁場的屏蔽 高頻磁場的屏蔽應(yīng)采用良導(dǎo)體材料 (如銅、鋁 )。其屏蔽原理是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象在屏蔽罩表面所產(chǎn)生的高頻電渦流反磁場特性來達(dá)到屏蔽高頻磁干擾的。? 即是說，當(dāng)高頻干擾磁力線入射屏蔽罩時(shí)，在屏蔽罩表面產(chǎn)生高頻電渦流，電渦流頻率越高、強(qiáng)度越大，阻止磁力線穿過的能力越強(qiáng)，使得入射到屏蔽罩的高頻磁力線被反射回去，即把高頻磁干擾排斥在屏蔽罩之外，使罩內(nèi)的設(shè)備免受高頻磁干擾。? 由于需要產(chǎn)生盡可能大的反磁場電渦流，因而選擇渦流回路電阻小的良導(dǎo)體。? 為了不切斷渦流通道，屏蔽罩上盡量不要有開口及導(dǎo)致渦流回路電阻增加的縫隙。? 磁屏蔽罩接地與否對屏蔽效能沒有影響，這一點(diǎn)與電屏蔽不同，電屏蔽必須接地。如果將良導(dǎo)體屏蔽罩接地，它將同時(shí)具有電場屏蔽和高頻磁場屏蔽的作用，因而實(shí)用中還是將屏蔽罩接地。56HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 屏蔽3)電磁屏蔽 是對電場和磁場同時(shí)加以屏蔽，一般是指對高頻電路磁場進(jìn)行屏蔽。 在交變場中，電場和磁場總是同時(shí)存在的，只是在頻率較低時(shí)，電磁波不能向遠(yuǎn)方輻射，電場和磁場僅在近區(qū)相互感應(yīng)、來回轉(zhuǎn)換，故常稱為近場或感應(yīng)場。這種近場的能量隨干擾源的特性不同，電場分量和磁場分量有很大的差別。? 高壓低電流源以電場為主、磁場分量可以忽略，這時(shí)只需考慮電場屏蔽；? 低壓大電流干擾源則以磁場為主，電場可以忽略，這時(shí)可以只考慮磁場屏蔽。 隨著頻率的增高，電磁輻射能量增強(qiáng)，從而形成遠(yuǎn)程輻射干擾，相應(yīng)地常稱其為遠(yuǎn)場或輻射場。頻率越高，輻射的電場能和磁場能都越大，且都不可忽略。這時(shí)因?yàn)轭l率很高時(shí)，電場的高速變化在空間產(chǎn)生強(qiáng)大的位移電流 (位移電流強(qiáng)度與頻率成正比 )。強(qiáng)大的位移電流在其鄰近產(chǎn)生強(qiáng)大的交變磁場，此交變磁場又在附近產(chǎn)生變化的電場，如此循環(huán)往復(fù)。高速變化的電磁場不但相互轉(zhuǎn)換而且在空中向前推進(jìn)，這種推進(jìn)的過程即為電磁波的輻射過程。頻率越高，輻射的電磁能量就越多。為了抑制高頻輻射電磁場，必須采用良導(dǎo)體作屏蔽罩，并將屏蔽罩接地。由于高頗的集膚效應(yīng)，對于良導(dǎo)體的穿透深度很小，因而電磁屏蔽體無需做得很厚。且屏蔽罩盡量不要有開口或接縫，理想的屏蔽體是一個(gè)結(jié)構(gòu)上密實(shí)完整、電氣上連續(xù)均勻。尺寸遠(yuǎn)大于電磁波波長的鋁、銅或銅鍍銀的金屬板殼體，這種在屏蔽完體上無孔洞、縫隙等任何電氣上不連續(xù)因素的屏蔽體稱之為實(shí)心型屏蔽體。相應(yīng)地，在屏蔽殼體上存在有孔洞、鉚接或焊接等電氣上不連續(xù)因素的屏蔽體稱為非實(shí)心屏蔽體。非實(shí)心屏蔽體上的孔洞或縫隙都可能引起電磁能的泄漏，導(dǎo)致電磁屏蔽效能的降級。57HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 接地254。 接地通常有兩種含義： 一是接大地，即把電子設(shè)備的金屬外殼通過埋入地下的金屬棒、管道或其他金屬結(jié)構(gòu)件實(shí)現(xiàn)對大地的電氣接觸，并以大地作基準(zhǔn)零電位。? 主要目的是為雷擊放電或靜電放電提低阻泄放通道，以保護(hù)設(shè)備及工作人員的安全。 另一是接信號地或系統(tǒng)地，即取電子設(shè)備的金屬底座、機(jī)殼、屏蔽罩或較大截面的銅導(dǎo)體，作為設(shè)備電路信號的參考點(diǎn)，并設(shè)該參考點(diǎn)的電位為零 (但不是大地零電位 )，這種具有相對零電位的參考點(diǎn)，被稱為信號地或系統(tǒng)地。? 接信號地的主要目的是給電路信號提供 — 個(gè)穩(wěn)定的零電位參考點(diǎn)，以提高電路工作的穩(wěn)定性，理想的信號地應(yīng)是一個(gè)零電位、零阻抗的接地實(shí)體，即一個(gè)足夠大的接地平面，且平面上各點(diǎn)之間都不存在電位差。? 實(shí)際上真正理想的信號地是不存在的，即使是電阻率接近零的超導(dǎo)，其表面兩點(diǎn)之間還存在有某種電抗效應(yīng)，因而所謂理想也只能是近似而已。? 若信號地能與大地連接，使電子設(shè)備有一個(gè)理想的零電位點(diǎn)，能有效地抑制外界電磁場的影響，保證電路工作的穩(wěn)定性。有效地泄放因靜電感應(yīng)在機(jī)殼上積累的電荷，避免電荷積累過多形成高壓引起設(shè)備內(nèi)部放電而造成干擾，且為操作人員提供安全保障。58HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 接地電子設(shè)備接地通常有三種方式：單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地和浮地。254。 單點(diǎn)接地是指整個(gè)電路系統(tǒng)中，只有一個(gè)接地參考點(diǎn)，各部分電路需要接地的點(diǎn)都各自直接接到這一參考點(diǎn)上，各接地線不能形成共有的通道， 單點(diǎn)接地一般用于頻率在 300Mh以下的電路，因?yàn)楫?dāng)頻率很高時(shí)，其波長縮短到接近于接地引線長度的四倍時(shí)，地線電感引起的高頻駐波不可忽略，產(chǎn)生干擾分量，取不到有效接地的目的。254。 多點(diǎn)接地是指整個(gè)電路系統(tǒng)中，各部分電路需要接地的點(diǎn)就近接地。 多點(diǎn)接地一般用于頻率在 300kHz以上的電路，因?yàn)椴捎枚帱c(diǎn)接地后，系統(tǒng)內(nèi)形成多個(gè)地線回路，各地線電感與地線間分布電容可能引起低頻振蕩，對電路低頻信號引起干擾。254。 浮地是指整個(gè)電路系統(tǒng)在電氣上與大地相絕緣，這樣可以減少接地系統(tǒng)引入的傳導(dǎo)干擾，此時(shí)各部分電路的信號地相連，但對大地懸浮。 浮地的電子設(shè)備易產(chǎn)生靜電放電，在雷電環(huán)境下，靜電感應(yīng)產(chǎn)生高壓會(huì)在設(shè)備機(jī)箱與內(nèi)電路間產(chǎn)生飛弧，危及設(shè)備及工作人員的安全，因而電子設(shè)備一般不采用浮地。254。 上述三種接地方式，應(yīng)根據(jù)實(shí)際電路系統(tǒng)的工作特性來選擇。59HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 接地60HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 接地254。 在一個(gè)復(fù)雜的電子設(shè)備中，往往為適應(yīng)各部分電路工作性質(zhì)不同，采取不同的接地方式，形成所謂混合接地。 圖 9－ 20是混合接地實(shí)例，該電路工作頻率從低頻到高頻，低頻段希望單點(diǎn)接地，而高頻段卻希望多點(diǎn)按地。為此電路中放大器機(jī)殼校直接接地、負(fù)載側(cè)的機(jī)殼通過電容 (或寄生電容 )接地，同軸電纜的屏蔽層經(jīng)同軸連接器與兩傭機(jī)殼相連。 低頻時(shí)，由于電容對低頻呈現(xiàn)高阻抗，避免了低頻地電流的形成，即低頻段該電路中在放大器側(cè)中點(diǎn)接地。 高頻時(shí)，電容對高頻呈現(xiàn)低阻抗，因而負(fù)載側(cè)可通過電容實(shí)現(xiàn)高頻接地，而放大器側(cè)可實(shí)現(xiàn)高頻直接接地，因而高頻段該電路實(shí)