摘 要：本文介紹了CISPR 25 ，Vehicles， boats and internal combustion engines–Radio disturbance characteristics–Limits and methods ofmeasurement for the protection of on-board receivers第5版較第4版的一些主要技術(shù)差異。新版本標(biāo)準(zhǔn)對于車載天線接收到的發(fā)射及零部件和模塊的發(fā)射測試頻段、測試帶寬有了一些變化，優(yōu)化了部分測量設(shè)備的要求，并首次提出了基于CISPR25發(fā)射測試的不確定度模型。

關(guān)鍵詞：電磁兼容，CISPR 25，輻射發(fā)射，不確定度

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.16.021

0 引言

近年來，由于新能源汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，5G通信、V2X等技術(shù)的相繼引入，汽車已經(jīng)從一個單一功能的傳統(tǒng)交通工具發(fā)展成為具有通信、安防和協(xié)助功能的智能產(chǎn)品。如何更安全、舒適、高效地抵達(dá)目的地是當(dāng)下人們對于汽車的要求。隨著車輛內(nèi)集成的電子電氣零部件日益增多，車內(nèi)電磁和電氣環(huán)境愈發(fā)復(fù)雜，汽車的電磁兼容問題顯得更加重要?；谶@個原因，國內(nèi)外對于整車車輛和零部件的EMC測試也提出了新的要求。第五版CISPR25針對上一個版本，進(jìn)行了一系列修訂，對于測試頻段進(jìn)行了擴(kuò)展，測量帶寬進(jìn)行了重新定義，并在一些測試細(xì)節(jié)進(jìn)行了合理化改進(jìn)，增加了對于測試不確定度的官方推薦的分量、評定方法和推薦值，以適應(yīng)當(dāng)前新的汽車技術(shù)發(fā)展。

1 CISPR25標(biāo)準(zhǔn)簡介及版本差異歸納

CISPR 25是由國際無線電干擾特別委員會提出的一項關(guān)于汽車電子設(shè)備無線電干擾特性的測量標(biāo)準(zhǔn)，它在汽車電子設(shè)備和系統(tǒng)的電磁兼容性（EMC）領(lǐng)域被廣泛接受和應(yīng)用。該標(biāo)準(zhǔn)包含兩個主要的測試領(lǐng)域：輻射發(fā)射和傳導(dǎo)發(fā)射。CISPR 25規(guī)定了輻射和傳導(dǎo)發(fā)射的測試方法和限值，其目的是量化和限制汽車電子設(shè)備可能產(chǎn)生的電磁干擾。通過遵守CISPR 25的測試規(guī)定，工程師能夠確保他們的設(shè)備在一個電磁干擾環(huán)境中（如汽車內(nèi)部），能夠穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。因此，理解和實(shí)現(xiàn)CISPR 25的標(biāo)準(zhǔn)是現(xiàn)代汽車電子設(shè)備設(shè)計和測試的一個關(guān)鍵組成部分。

CISPR25第五版與CISPR25第四版的主要技術(shù)差異如表1所示[1-2]。

2 第五版CISPR25主要的新增內(nèi)容

2.1 車載接收天線輻射測量下的充電模式

第五版的CISPR 25 首次引用了標(biāo)準(zhǔn)IEC 61851-1：2017[3]，對新能源汽車測試中的充電狀態(tài)下的工況進(jìn)行了定義，將其分為模式1到模式4。其中模式1指的是一種利用普通電纜和插頭將電動汽車連接到交流供電網(wǎng)絡(luò)的充電模式；模式2是一種用于將電動汽車連接到電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)插座的方法，該方法使用具有電纜和插頭的交流電動汽車供電設(shè)備，并且該設(shè)備具有控制導(dǎo)引功能及防觸電裝置；模式3是用于將電動汽車連接到始終連接到電網(wǎng)的充電樁，充電樁對電動汽車具有控制導(dǎo)引功能；模式4則是利用直流充電設(shè)備將電動汽車連接到交流電網(wǎng)的方法，充電樁對電動汽車具有控制導(dǎo)引功能。車輛輻射發(fā)射測試時的四種充電模式如圖1所示。

另外，新標(biāo)準(zhǔn)對充電模式下電池狀態(tài)也給出了說明，要求測試中保持電池的容量在20%到80%之間，同時充電電流應(yīng)至少設(shè)置為其最大額定值的80%。因此，為了滿足該測試要求，需要在測試前先將充滿的車載電池進(jìn)行放電。

2.2 測量頻率的變化

隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展及電子產(chǎn)品的多樣化，通信產(chǎn)品的工作頻率逐年提高，再加上汽車本身即將邁入車聯(lián)網(wǎng)時代，集成大量不同工作頻率的通信模塊。為了應(yīng)對更加復(fù)雜的車內(nèi)環(huán)境，此次標(biāo)準(zhǔn)的更新將測量頻段的上限提升至5925 MHz，擴(kuò)充的頻段包括GPS L5、BDS B1I、V2X和若干主流通信頻段。同時在某些傳統(tǒng)頻段上的測量限值以及測試帶寬上也有較大的調(diào)整，主要差異如表2、表3所示。

2.3 測量儀器

新版本明確了測量儀器應(yīng)滿足CISPR16-1-1[6]的要求，并提到了基于快速傅里葉變換（FFT）的測量接收機(jī)也可用于測試，測量時間應(yīng)不小于1 s。對于日常測試工作來說，在取得主機(jī)廠或客戶認(rèn)可的前提下，進(jìn)行準(zhǔn)峰值測量時，采用FFT的測量方法可以顯著提高測試效率。

此外對于30 MHz以下的單棒天線提出了可以選擇使用光纖系統(tǒng)替代傳統(tǒng)的同軸電纜連接，將測試信號連接到測量接收機(jī)。一直以來10 MHz到30 MHz范圍內(nèi)的輻射發(fā)射測量結(jié)果都有著較大的測量不確定度，這是由于接地桌面、棒天線接地帶對地的反射以及暗室墻面之間的共振引起的。通過使用光纖傳輸信號，可以降低單棒天線下半部分對于電場接收的敏感度，從而來提高測量的準(zhǔn)確度[4]。

2.4 零部件傳導(dǎo)電壓法測試

第五版標(biāo)準(zhǔn)中對于傳導(dǎo)電壓法測試新增了被測件的位置要求，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定EUT到屏蔽室墻面的距離要求不小于500mm。

2.5 測量不確定度

新標(biāo)準(zhǔn)中最重要的更新莫過于新增了四章關(guān)于不確定度評定的資料性附錄。首次對CISPR25的不確定度評定給出了建議。附錄J和L分別給出了相關(guān)測試測量不確定度的評定方法。

以車輛零部件輻射騷擾的測量不確定度為例，典型的測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

根據(jù)圖2，從接收天線開始，到EMI接收機(jī)，CISPR25對整個測量通路的不同位置上有可能產(chǎn)生不確定度的因素進(jìn)行分析，并對CISPR16-4-2[4]上推薦的傳統(tǒng)分量進(jìn)行部分借鑒和采納，推薦了以下不確定度分量，作為車輛零部件輻射發(fā)射測試不確定度評定的分量：

E =VR+（δVSW+δVPA+δVPR+δVNF+δVSTP）+LprC+δLprCFI+ MprRE+GApr+δGAprFI+Mpr+LEXC+δLEXCFI+MBKpr+LBK+LINC+δLINCFI+MBKANT+FANT+δFANTFI+δFANTThe+δFANTdir+δFANTcp+δFANTbal （1）

輻射騷擾測量結(jié)果的不確定度可由式（1）中的各個分量合成得到。模型中的分量可以從計量報告中獲得或是按照CISPR16-4-2[5]的方法評估得到。其中，特別需要注意的幾個分量有δVSW，δVSTP，δLprCFI，δGA prFI，δL EXCFI，δL INCFI，δFANTFI。

分量δVSW是接收機(jī)正弦波電壓允差所引起的不確定度。根據(jù)CISPR 16-4-2[6]中的要求，對該項的評估不能直接引用計量報告中的測量不確定度，而是應(yīng)該先判斷校準(zhǔn)報告中的接收機(jī)電壓準(zhǔn)確度是否優(yōu)于CISPR 16-1-1[6]所規(guī)定的允差（±2 dB），如為±1 dB，則將該值用于測量接收機(jī)的不確定度計算。

分量δVSTP是此次CISPR25附錄K.3提出的評估方法。該分量是由測量接收機(jī)測量時的頻率步進(jìn)引起的不確定度影響。具體方法是將一個信號源連接到接收器的輸入端，設(shè)置一個信號源的頻率f0。例如：在9 kHz帶寬的測量中f0=10 MHz，120 kHz帶寬的測量中f0=100 MHz，1 MHz帶寬的測量中f0=200 MHz。信號源的電平應(yīng)至少高于接收器的本底噪聲10 dB，但應(yīng)在接收器線性工作的電平范圍內(nèi)（其輸入混頻器不飽和）。將接收機(jī)的測量頻點(diǎn)設(shè)置在f0并記錄測量的電平V0。不改變信號源的輸出電平的大小，并重新調(diào)整接收機(jī)的測量頻點(diǎn)至f0±（Δf）/2并記錄測量的電平V-和V+（見圖3）。

其中Δf是測量期間使用的頻率步長的最大值。例如：Δf =5 kHz 用于9 kHz 帶寬的測量，50 kHz用于120 kHz帶寬的測量，500 kHz用于1 MHz 帶寬的測量，即允許的最大步長。

計算ΔVx=V0－V-和ΔVy=V0-V+，單位為dB，將絕對值最大的結(jié)果作為接收機(jī)頻率步長不確定性貢獻(xiàn)者的負(fù)值，而該貢獻(xiàn)者的正值為0 dB。滿足矩形概率分布。

另外，分量δLprCFI，δGAprFI，δLEXCFI，δLINCFI，δFANTFI分別為測量通道（電纜）參數(shù)、前置放大器參數(shù)、天線因子由于頻點(diǎn)之間的參數(shù)內(nèi)插引起的不確定度。其本身依賴于校準(zhǔn)點(diǎn)之間的頻率間隔和轉(zhuǎn)換系數(shù)隨頻率變化。評定時，需要分析校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)提供的校準(zhǔn)參數(shù)，并找出其所有相鄰校準(zhǔn)頻率點(diǎn)對應(yīng)的參數(shù)差值的最大值。實(shí)際操作中會發(fā)現(xiàn)對于那些頻率點(diǎn)過少的參數(shù)列表，參數(shù)跳變過大，會導(dǎo)致測量不確定度的增大。在做設(shè)備計量時應(yīng)注意對參數(shù)頻點(diǎn)的要求不應(yīng)過少，從而降低測量結(jié)果的不確定度。

3 結(jié)論

CISPR 25作為汽車類產(chǎn)品的電磁兼容基礎(chǔ)性標(biāo)準(zhǔn)會被許多國家和主機(jī)廠采納引用。新標(biāo)準(zhǔn)的制定對日益復(fù)雜的車內(nèi)電磁環(huán)境提出了更高的要求。汽車零部件或是主機(jī)廠應(yīng)及時出臺對策，以滿足新版本的技術(shù)要求。

參考文獻(xiàn)

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[3]Electric vehicle conductive charging system-Part 1：General requirements：IEC 61851-1：2017[S].

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[6]Specification for radio disturbance and immunity measuring apparatus andmethods-Part 1-1： Radiodisturbance and immunity measuringapparatus-Measuringapparatus：CISPR 16-1-1：2019[S].

作者簡介

尹學(xué)斌，本科，工程師，研究方向為電磁兼容測試。

（責(zé)任編輯：袁文靜）