EMC测试设计时需要考虑的10大最重要事项

以下是我们在开发或升级汽车EMC暗室和测试设计时需要考虑的10大最重要事项。本文简明扼要的涵盖了测试标准、DUT注意事项、汽车行业趋势，包括自动驾驶汽车等！

1.了解您的汽车EMC标准–您希望根据哪些标准进行测试以吸引客户/满足公司的要求？

主要的汽车EMC标准由汽车工程师协会（SAE）、国际电工委员会（IEC）、国际标准组 织（ISO）、欧洲共同体（EC）和联合国欧洲经济委员会（UNECE）发布。整车和电子组件（ESA）最常用的参考标准是IEC发布的CISPR标准，如CISPR25和CISPR 12，紧随其后的是ISO标准11451和11452。这些标准适用于传统、混合动力和电动汽车，并规定了验证产品性能所需的测试距离和方法。这决定了所需测试范围的大小、吸波材料的位置（如果需要）以及进行各种测试所需的测试设备。每个标准都有自己的要求，所以仔细研究它们，以确保您的商会符合您感兴趣的标准。下表总结了涵盖其范围内车辆的最常用的EMC标准。除上述商业EMC标准外，还有军事标准，如MIL-STD-461，也适用于汽车子系统和车辆。

请注意，制造商还发布了公司特定标准，如通用汽车、福特和菲亚特克莱斯勒汽车公司（FCA）等发布的标准。这些公司特定标准各有细微差别，如果它们是您的测试室的目标客户，则应加以解决。  

2.考虑被测设备（DUT）的尺寸，因为整车DUT与部件级DUT会影响暗室尺寸和成本

这可能是显而易见的，但在整车中，有许多尺寸。一些暗室的尺寸可以测试56座客车，而其他暗室的大小可以测试可容纳两名乘客的“智能汽车”。一些车辆比其他车辆重，这会影响地板负载要求。所使用的辐射元件也会对腔室尺寸产生影响，尤其是用于低频高场强测试的辐射元件。部件同样可以在尺寸上变化。每平方米暗室尺寸的增加都会增加总成本，因此仔细考虑DUT的尺寸、天线和测试范围，将获得最具成本效益的暗室。

3.在查看ADS、V2X和OTA应用的测试暗室时，请考虑频率范围

暗室尺寸的另一成本驱动因素是频率范围的因素。高级驾驶员辅助系统（ADAS）、互联车辆（包括车对车（V2V）、车对基础设施（V2I）和车对云（V2C）以及空中（OTA）操作频率都具有不同的频率。汽车试验暗室需要处理各种频率范围，目前包括：

• 70 MHz调频收音机 • 高清广播 • 从700 MHz到60 GHz的蜂窝 （3G,4G,LTE,5G） • 1.6 GHz卫星 • 2.4/5.8 GHz的WiFi • DSRC 5.9 GHz • 24 GHz/79 GHz雷达  

研究DUT的特性，以指定所需的频率范围测试。车辆的测试项目预计将经历持续发展，因此应考虑暗室和系统设计的升级潜力。

4.熟悉并跟踪汽车行业趋势，为未来的测试要求做好准备

这些年来，汽车发生了很大变化，如下所示。从20世纪60年代初引入巡航控制到现在的自动驾驶汽车趋势，汽车和部件的测试环境已经发生了变化，而且还在继续变化！

先进汽车功能的快速发展和自主化趋势推动了对更复杂的汽车EMC设计和测试场景的需求。车辆平台继续变得越来越复杂，动力、娱乐和安全相关系统都必须在不影响安全或传统通信基础设施的情况下可靠运行。自动驾驶汽车的安全性和可靠性要求将与航空航天和军事系统的要求相媲美，有时甚至超过。需要仔细规划暗室设计，以考虑未来汽车测试要求所需的能力，尤其是与通信相关的能力。

5.考虑对现有暗室进行改造/升级

如果您已有一个整车暗室，根据暗室的尺寸、所需的DUT尺寸和适用的试验标准，您可以升级暗室。这可能包括用新的或不同的吸波材料替换当前的吸波材料，在暗室内部添加测试设备以覆盖如上所示的扩展测量能力，或者可能增加暗室门的尺寸。值得探索的是，暗室升级/改进是否会扩展您的汽车测试能力，同时节省时间和金钱。

6.如果是新的暗室，评估各种部件或整车试验需求的设计方案

新建暗室为您规划当前和未来的测试需求提供了绝佳机会。预算始终是一个限制，但在最初讨论总体范围时，应避免将此作为限制因素。暗室的预期用途可以驱动几个设计元素。商业测试实验室对客户吞吐量和灵活性的需求与制造商的研发需求不同。解决新的暗室设计并将其与母建筑设计和施工相结合也具有许多成本和进度优势。本文列出的十大注意事项和其他因素可能会导致暗室设计的细微差异，可考虑用于新建暗室的设计。

7.请注意当前快速发展的传感器和天线技术所带来的挑战，这些技术扩展了传统的汽车EMC测试。

汽车EMC测试暗室可设计用于更复杂的测试功能，例如涉及高级驾驶员辅助系统（ADAS）、雷达探测 和测距（RADAR）以及激光探测和测距（LIDAR）部件。天线阵列以及信号和协议模拟器可以安装在暗室内，以测试这些能力的性能。这产生了一个用于EMC和天线（无线）测量的多功能暗室。今天的现代车辆包括许多安装在车辆内外不同位置的天线。出于美观、实用和性能的原因，这些天线与车身高度集成。性能必须作为车辆的一个组成部分进行验证。多功能暗室可以支持EMC、无线空中传 输（OTA）和天线方向图测量。

8.不要忽视吸波材料–考虑最佳性能、耐用性和成本效益的选项

多年来，传统的电磁兼容暗室设计了经过优化的吸波材料，以在28MHz至2.5 GHz频率范围内提供经济高效的性能水平。通常覆盖100MHz至100GHz以上频率的专用天线测量和雷达截面（RCS）暗室使用不同类型的吸波材料，具有不同的性能，在某些情况下，还具有不同的功率耗散要求。多功能暗室（能够进行电磁兼容性和天线方向图测量的暗室）越来越多地被使用，因为它们的双重用途提高了一些测试效率。吸波材料的处理必须基于暗室的整个频率范围，对于锥形暗室，采用不同的测试区以减少占地面积，吸波材料的布局可能至关重要。整车混合动力暗室的示例如下所示：  

9.不要低估测功机的重要性

测功机是整车暗室的重要组成部分。它们价格昂贵，交付周期长，需与暗室完美集成，以确保暗室性能不受影响。   有两种主要类型的测功机：

1. 底盘“Dyno”是整车测功机，用于模拟道路行驶负载。

2. 电机“Dyno”是一种较小的设备，在部件测试期间直接连接到待测电机上，为待测电机组件提供负载。

上面显示了电机测试台的典型测试设置。

有许多类型的测功机可供选择，对于特定的测试类型有其优点和缺点。选择基于许多参数和特征：

• 可用扭矩范围

• 最高转速

• 最小转速

• 最大功耗

• 响应时间

• 惯性

• 测试场景

此外，用于电动马达测试的测功机需要更多的功能，例如比内燃机更高的最大额定转速、双方向转动能力以及驱动和制动能力。安装测功机还需要规划场地以容纳辅助设备。在暗室设计规划之初就需要考虑并选择测功机。

10.使用BIM促进设计和施工，保持预算，并满足计划期限

对于涉及设计和安装大型射频屏蔽室或暗室的重大项目，建议采用建筑信息建模（BIM）。BIM是一个能够在设施建成之前更好地洞察和预测设施的物理和功能特性的过程。它包括生成结构的构架以及机械、电气和管道（MEP）的3D数字表示，以便用户可以看到屏蔽外壳或暗室将如何与其母建筑连接。BIM成为共享知识的资源，促进用户、建筑师和总承包商之间的合作。大型试验室是一笔可观的投资。通过使用BIM，用户可以更好地了解整个项目以及如何在设计阶段提前解决任何潜在问题。理想的BIM文件以3D实体对象格式提供；不使用线框对象。BIM软件按照暗室整体最终尺寸建模。根据平面图和规范，在BIM软件中屏蔽体的所有标高真实准确；所有MEP连接件和进入暗室的贯穿件应按照其所需位置的尺寸进行建模。可以创建一系列步行或驾车视频，以逼真地模拟设计空间中的运动。这对于了解车辆进出路线非常有用。通过减少施工延误、返工和/或现场问题，使用BIM的项目可降低成本和风险。考虑拥有一支精通BIM的内部Autodesk认证专业设计团队的暗室制造商，以最大限度地降低施工项目中的固有风险。锥形暗室的BIM图像示例如下所示：    

编辑：黄飞