許向國(guó)，李華

（中國(guó)汽車(chē)工程研究院股份有限公司，重慶 401122）

引言

如何評(píng)價(jià)車(chē)載電子零部件的傳導(dǎo)發(fā)射是否符合相關(guān)要求，降低實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)傳導(dǎo)發(fā)射的測(cè)量不確定度進(jìn)行評(píng)定，顯得尤為重要，在實(shí)驗(yàn)室合格評(píng)定的過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)室必須滿足CNAS-CL01-G003《測(cè)量不確定度要求》。CISPR25-2021[1]對(duì)車(chē)載零部件的輻射騷擾、傳導(dǎo)騷擾（電壓法和電流法）的測(cè)量不確定度提出了新的要求，本文以汽車(chē)零部件的傳導(dǎo)測(cè)量系統(tǒng)為例進(jìn)行分析，系統(tǒng)地分析了影響傳導(dǎo)發(fā)射結(jié)果的各影響量，提出了傳導(dǎo)發(fā)射（電壓法）測(cè)量不確定度的數(shù)學(xué)模型。針對(duì)各分量進(jìn)行不確定度分析和評(píng)估，計(jì)算各分量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，然后其合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度，最后給出將測(cè)量系統(tǒng)不確定度引入最終結(jié)果判定的方法。

1 電源端子的傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)試方法

汽車(chē)零部件產(chǎn)生的射頻傳導(dǎo)發(fā)射（電壓法）測(cè)量是利用人工電源網(wǎng)絡(luò)（簡(jiǎn)稱AN）測(cè)量車(chē)載零部件的電源端口的傳導(dǎo)電壓信號(hào)，信號(hào)通過(guò)同軸電纜發(fā)送測(cè)量接收機(jī)，通過(guò)測(cè)量接收機(jī)讀取樣品發(fā)射的信號(hào)強(qiáng)度值。測(cè)試布置如圖1所示。測(cè)量接收機(jī)的正弦波電壓準(zhǔn)確度、脈沖響應(yīng)、以及本底噪聲均應(yīng)滿足CISPR16-1-1[2]的要求。

圖1 電源端子的傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)試布置

2 數(shù)學(xué)模型

根據(jù)測(cè)試方法以及測(cè)試鏈路進(jìn)行分析，對(duì)該測(cè)試鏈路建立如下數(shù)學(xué)模型：

式中：

V—被測(cè)量電壓。

下面逐一對(duì)式（1）中的影響量進(jìn)行分析，并評(píng)定主要輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

3 不確定度來(lái)源

3.1 接收機(jī)的電壓讀數(shù)準(zhǔn)確性的修正VR

接收機(jī)對(duì)電壓值的測(cè)量是一個(gè)具備對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行重復(fù)性測(cè)量的條件，因此對(duì)于接收機(jī)的電壓讀數(shù)的準(zhǔn)確性修正VR可以用A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定方法進(jìn)行評(píng)定。即對(duì)同一測(cè)量量進(jìn)行n次（n≥10）測(cè)量，然后利用貝塞爾公式求得單次測(cè)量試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差。以傳導(dǎo)信號(hào)源作為測(cè)量對(duì)象，在頻率為5 MHz的頻點(diǎn)獨(dú)立進(jìn)行10次測(cè)量，不計(jì)算獲得標(biāo)準(zhǔn)偏差為：

3.2 對(duì)接收機(jī)正弦波電壓的修正δVSW

根據(jù)校準(zhǔn)結(jié)果，按照CISPR16-4-2[4]的方法，設(shè)δVSW的修正估計(jì)值為零，服從±0.5 dB的矩形分布，由此可得：

3.3 脈沖幅度響應(yīng)的修正δVPA

根據(jù)規(guī)定接收機(jī)脈沖幅度響應(yīng)符合ΔδVPA=±1.5 dB的CISPR16-1-1的容差要求，修正值δVPA的估計(jì)值為0，具有半寬度為1.5 dB的矩形概率分布，包含因子

脈沖幅度響應(yīng)修正值δVPA的標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算如下：

3.4 對(duì)接收機(jī)脈沖重復(fù)頻率響應(yīng)的修正δVPR

CISPR16-1-1規(guī)定的接收機(jī)對(duì)脈沖重復(fù)頻率的響應(yīng)的允差隨重復(fù)頻率的變化而變化，根據(jù)校準(zhǔn)報(bào)告可得接收機(jī)滿足CISPR16-1-1的允差要求，那么δVPR的估計(jì)值為0，且服從半寬度為1.5 dB（該值被認(rèn)為是CISPR16-1-1允差的典型值）的矩形分布，由此可得：

3.5 測(cè)試頻率步進(jìn)的修正δFSTP

根據(jù)CISPR25-2021附錄K.3的評(píng)估方法，最大誤差約為-1.9dB，因此誤差范圍[0,-1.9] dB。由頻率步進(jìn)δFSTP引入的誤差修正值的估計(jì)值為0 dB，假設(shè)頻率步進(jìn)引入的誤差部分服從半寬度a=0.95 dB的矩形分布。因此

3.6 AN的電壓分壓系數(shù)FAN

人工電源網(wǎng)絡(luò)的電壓分壓系數(shù)的擴(kuò)展不確定度和包含因子都可以從校準(zhǔn)報(bào)告獲得。根據(jù)校準(zhǔn)報(bào)告結(jié)果對(duì)于低壓人工網(wǎng)絡(luò)U（FAN）=0.24 dB，高壓人工電源網(wǎng)絡(luò)U（FAN）=0.25 dB服從正態(tài)分布，包含因子k=2，因此，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算如下：

3.7 AN電壓分壓系數(shù)的頻率內(nèi)插的修正δFANFI

對(duì)于低壓人工電源網(wǎng)絡(luò)電壓分壓系數(shù)的頻率內(nèi)插δFANFI修正值的估計(jì)值為0，其分布服從半寬度為0.21 dB的矩形概率分布。對(duì)于高壓人工網(wǎng)絡(luò)，其分布服從半寬度為0.29 dB的矩形概率分布。因此：

3.8 AN阻抗δZAN

δZAN服從三角分布，通過(guò)極值計(jì)算可以得到，δZAN服從[-2.7，+2.6]的三角分布，由此可得：

3.9 外部接口板與接收機(jī)之間的衰減的修正LEXC

由于被測(cè)同軸電纜的測(cè)試過(guò)程與參考電纜測(cè)試過(guò)程完全一致，因此同軸線纜的衰減值的準(zhǔn)確程度依賴于接收機(jī)示值的準(zhǔn)確程度。因此：

3.10 外部接口板與接收機(jī)之間的衰減頻率內(nèi)插δLEXCFI

由頻率內(nèi)插導(dǎo)致的不確定度可以通過(guò)畫(huà)出衰減系數(shù)與頻率的變化曲線來(lái)評(píng)估不確定的范圍。根據(jù)曲線分析可得：對(duì)于同軸線纜的頻率內(nèi)插δLEXCFI修正值的估計(jì)值為0，其分布服從半寬度為0.24 dB的矩形概率分布。因此：

3.11 內(nèi)部接口板與人工網(wǎng)絡(luò)AN之間的衰減的修正LINC

由于接口板到人工網(wǎng)絡(luò)AN之間的同軸線纜的校準(zhǔn)方式和接口板到接收機(jī)之間的同軸線纜的校準(zhǔn)方式一樣，因此u（LEXC）=u（LINC），即：

3.12 內(nèi)部接口板與人工網(wǎng)絡(luò)AN之間的衰減的頻率內(nèi)插δLINCFI

標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定方法和外部接口板與接收機(jī)之間的衰減頻率內(nèi)插一樣，根據(jù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)畫(huà)出衰減和頻率的曲線圖，據(jù)圖分析。根據(jù)曲線分析可得：對(duì)于同軸線纜的頻率內(nèi)插δLINCFI修正值的估計(jì)值為0，其分布服從半寬度為0.057 dB的矩形概率分布。因此：

3.13 外部接口板連接器與接收機(jī)之間的失配的修正MBKre

根據(jù)CISPR25的假設(shè)，Γe的值在最壞的情況下接收和接口板的反射系數(shù)的模等于0.2。假設(shè)接到接收機(jī)上的電纜匹配良好（|S11|≤1、|S22|≤1），其衰減可忽略（|S21|≈1），因此可以得到：MBKre±=20lg[1±0.04] 即

根據(jù)CISPR16-4-2可得MBKre的概率分布近似為U型分布，其寬度不大于（MBKre+-MBKre-）、標(biāo)準(zhǔn)差（標(biāo)準(zhǔn)不確定度）不大于半寬度a除以由此可得：

3.14 內(nèi)部接口板連接器與人工網(wǎng)絡(luò)AN之間的失配的修正MANBK

根據(jù)CISPR 25-2021的假設(shè)，在最壞的情況下接收和接口板的反射系數(shù)的模等于0.2，因此內(nèi)部接口板連接器與人工網(wǎng)絡(luò)AN之間的失配所引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量和外部接口板連接器與接收機(jī)之間的失配所引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量相等，因此：

4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度

根據(jù)以上各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總見(jiàn)參量匯總?cè)绫?所示。

表1 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總表

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度，根據(jù)公式：

將（2）～（18）式對(duì)應(yīng)各式帶入（19）式中即可得到合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

對(duì)于低壓人工電源網(wǎng)絡(luò)：

假設(shè)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度服從標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，包含概率為95.45 %，此時(shí)包含因子k=2計(jì)算擴(kuò)展不確定度。

U（V）=2uc（V） （20）

將（19）式的結(jié)果帶入（20）式可得：

對(duì)低壓人工電源網(wǎng)絡(luò)：U（V）=3.62 dB

對(duì)高壓人工電源網(wǎng)絡(luò)：U（V）=3.62 dB

5 結(jié)論

本文分析了影響車(chē)載零部件電源端子的傳導(dǎo)發(fā)射騷擾測(cè)量的影響量，并評(píng)定了各個(gè)分量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，最后給出了車(chē)載零部件的傳導(dǎo)發(fā)射（電壓法）的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度。

在下列情況下，測(cè)量結(jié)果的報(bào)告應(yīng)該有測(cè)量的結(jié)果和測(cè)量結(jié)果的不確定度兩部分。

1）當(dāng)測(cè)量不確定度與檢測(cè)結(jié)果的有效性或應(yīng)用有關(guān)時(shí)；

2）當(dāng)客戶或產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)有要求時(shí)；

3）當(dāng)測(cè)量不確定度影響與規(guī)范限的符合性時(shí)。

其結(jié)果應(yīng)表示如下：

V=測(cè)試結(jié)果±U（V）k=2。