使用示波器测试EMI辐射干扰

在现代电子工程领域，电磁兼容性（EMC）和电磁干扰（EMI）是两个至关重要的概念。EMI指的是设备、传输线或系统对外部环境或同一系统内其他设备造成的不希望产生的电磁影响，而EMC则涉及设备、传输线或系统在存在电磁干扰的环境下能够正常运行的能力。本篇文章主要讨论了使用实时示波器进行电磁干扰（EMI）辐射干扰测试的方法、设置以及最佳实践，特别是针对汽车电子控制单元（ECU）的测试。 测试EMI干扰首先需要了解辐射干扰的概念。辐射干扰是指通过空间以电磁波形式传播的干扰，其传播途径不依赖于导体，因此，这种干扰可以通过空气传播到接收设备。常见的辐射干扰源包括手机、蓝牙耳机、卫星广播、AM/FM广播、无线网络、雷达等。为了确保电子设备，如汽车ECU，能够在这样的环境下稳健工作，需要进行严格的EMI辐射干扰测试。 辐射抗扰室是一个用于EMI测试的理想环境，它是一个完全密封的传导空间，可以完全控制空间中产生的电磁场的频率、方向、波长。这种完全控制的环境能够确保电子设备在测试过程中只受到预定电磁场的影响，而不会受到外部环境的干扰。此外，由于电磁波无法离开抗扰室，测试工程师和其他测量设备可以在不受强电磁波伤害的情况下进行工作。 典型的器件级抗干扰测试设置包括被测的电子控制单元（ECU）、电线束、仿真器（包含实际或等效电子负载）、外设（代表ECU接口）、发送和接收天线（用于产生高场强的电磁波），以及模式调谐器（用于改变空间的几何尺寸以创造所需的电磁场效果）。ECU在预设模式下运行并暴露在电磁干扰场中，通过监控ECU的响应来验证其是否超出允许的容限。 为了确定汽车ECU是否满足EMI标准，通常需要参考国际或国家标准（例如ISO标准），这些标准定义了严格的测试方法和容限值。在测试过程中，通过逐渐调整干扰源的幅度，直至ECU功能出现偏离，来确定抗干扰阈值。ECU输出的数据（通过CAN总线、模拟传感器输出或PWM输出）将用来评估其是否正常工作。 由于ECU位于封闭空间内，测试人员和设备位于外部，因此需要利用光纤技术来传输ECU产生的信号到外部测试设备，因为光纤是非导体，可以避免电磁干扰。这种方法要求在干扰室边界处使用波导管来输出光信号，从而在干扰室保持完全封闭的同时，信号能够传递出来。 文章中提到的ISO/IEC61000-4-21和ISO11452-4是两个与EMI测试相关的国际标准，它们分别描述了辐射RF抗干扰测试和传导RF抗干扰测试的方法。辐射RF抗干扰测试可能在一个混响室中进行，使用机械模式调谐器产生指定频率范围和场强的均匀场。而传导RF抗干扰测试可能采用嵌位电流注入探头来诱导RF电流进入被测设备（DUT），从而产生足够强的场以影响非屏蔽设备的运作。 文章还提到，在实际操作中，为了确保信号的准确采集和分析，测试工程师需要使用数据采集设备和用户自定义的软件来评估ECU输出的信号是否满足特定的需求。这样的测试设置和方法能够帮助确保汽车ECU以及其他电子组件在复杂电磁环境中的可靠性，保证汽车的安全运行和电子系统的稳定性。