ISO 11452-4:2011与ISO 11452-4:2005测试差异研究

岳木林

（福建省产品质量检验研究院 福州大学物信学院，福州 350002）

引言

ISO 11452-4:2011[1]（第四版本）《道路车辆-窄带辐射电磁能产生的电干扰的零部件测试方法-第4部分：线束激励法》已于2011年12月发布，同时代替了ISO 11452-4:2005[2]（第三版本）。ISO 11452-4在过去的近20年中更新了三次，是ISO 11452标准家族中最活跃的。

ISO 11452-4:2011一个最明显的改动就是把标准名称由“大电流注入（BCI）”改为“线束激励法”，这是为了适应新增加的管状耦合器（TWC）法。BCI法因仅需在屏蔽室内进行，对于400MHz或更低频率的测试不需要使用高功率的功率放大器，成本比在电波暗室中进行的辐射抗扰度（天线辐射法）低，实施简单方便，因此ISO 11452-4在整个ISO 11452标准家族中占有非常重要的地位。由于BCI法的方便及成本经济等因素，在ISO 11452-4:2011中，除了保留以往的400MHz以下的BCI法外，为了适应形势的需要，增加了400MHz至3GHz的管状波耦合器（Tubular wave coupler，TWC）法。本文将从试验布置、BCI试验方法、试验严酷等级和新增的TWC等方面进行标准的差异研究。

1 关于试验布置的差异

1.1 接地平板

在接地平板方面，ISO 11452-4两个版本主要在最小尺寸及接地搭接方式存在差异，两个版本的标准相关内容见表1。

关于接地平板长度最小尺寸问题，ISO 11452-4:2011中由于试验线束的加长，因此接地平板的最小尺寸也做了相应的调整。根据标准的要求，建议将接地平板设计为“长度：2500mm，宽度：1000mm”，因为汽车电子产品尺寸一般比较小，这种设计能够满足大多数产品的试验要求。

关于接地平板接地方式问题，ISO 11452-4:2011与ISO 11452-4:2005相比，要求更加明确并且细化。ISO 11452-4:2011中明确了接地平板可以与屏蔽室的地面或墙面进行电气搭接，规定接地铜带与铜带之间距离（铜带边缘与下一铜带边缘之间的距离）不得大于300mm，新增了铜带长宽的最大比应为7:1。铜带长宽比的要求是为了减少由接地平板产生谐振对试验结果的影响。这些要求调整后，与CISPR25中接地平板接地要求进行了统一，从而实现了标准与标准之间的衔接。

1.2 试验线束与干扰注入位置

ISO 11452-4:2011中将试验线束的长度改为1700mm（除了闭环法），见表2，目的是为了避免试验线束与负载模拟器中线束等长时，产生谐振效应，同时也能与大多数车厂的标准要求相协调。对于EUT有多路分支，应将不在注入钳内的线束至少距离钳中的线束100mm，这点要求在ISO 11452-4:2005中并没有提及，目的是为了减少线束与线束之间的相互抵消或相互增强对试验结果的影响。

ISO 11452-4:2005中对于BCI替代法干扰信号的注入位置，规定了三个位置（150mm、450mm、750mm），但没有对具体哪个位置应优先考虑进行说明。在ISO11452-4:2011中明确提出干扰信号注入位置应在150mm处进行，450mm和750mm只是作为附加考核。作为新增加的试验方法，TWC法的干扰注入位置为100mm。

表1 两版本对接地平板的要求

表2 试验线束与注入位置的要求

2 BCI试验方法的差异

BCI试验法包括替代法和闭环法两种方法，与ISO 11452-4:2005相比较，闭环法没有进行变动，替代法进行了局部调整，目的是为了使试验方法更加明确和细化。

对于BCI替代法试验来说，试验线束的长度由原来的（1000±10）mm调整为17000+300mm，同时将试验布置图上低介电常数材料的厚度由500+10mm变更为（50±5）mm，对于含有多分支的EUT线束，试验应对每个分支分别进行。对于BCI替代法校准来说，增加了“频率布进不能大于ISO 11452-1规定的最大频率布进；对于小增量的试验频率布进，在校准频率间的插值允许0.5dB的误差”。这些规定使得试验方法更加细化，同时也可以减小实验室间的误差。

对于BCI替代法中试验线束长度变化问题，本文将通过实际试验进行验证和差异分析。试验样品为直流12V供电的LED警报灯，注入电流为150mA，注入钳的位置距离EUT为150mm。为了测量线束上的实际电流，试验中使用了电流监测钳，电流监测钳的位置距离EUT50mm，根据ISO 11452-4进行布置，两个版本的布置图所图1和图2所示，线束上的实际电流值见图3和图4。

在试验中，根据图2布置的LED警示灯在50～300MHz频段出现了多次灯闪烁现象，根据图1布置的LED警示灯仅在142MHz出现了灯闪烁现象；从图3可知，在142MHz，线束上实际电流值达到135mA，非常接地试验电流值（150mA）；从图4可知，在50～300MHz，线束上实际电流值4次在130mA附近。通过图3和图4的比较，并且结合图1和图2不同布置得到的试验现象发现，试验线束的长度影响着线束上实际电流值，从而影响试验的结果。

从原理上看，线束上实际电流在不同频段呈现不同的电流值，这与线束（长度、材质）、EUT端口及负载阻抗相关。

图1 试验布置（1000mm线束）

图2 试验布置（1700mm线束）

图3 1000mm线束的实际注入电流值

图4 1700mm线束的实际注入电流值

1)只有当线束上呈现的总阻抗值与校准时阻抗（50Ω）相同时，线束上的实际电流值将于试验电流值相同，这时将全部干扰信号注入线束，试验最严酷；

2)当线束上的总阻抗大于或小于校准值时阻抗（50Ω）时，这时线束上实际电流值将小于试验电流值，从图上看出，在大多数情况下，线束上实际电流值都小于试验电流值。

3 TWC法

3.1 TWC法的适用性

TWC (tubular wave coupler)法是根据定向耦合器的原理将电磁波耦合至线束的试验方法。TWC法研究的目的是为满足汽车电子零部件对于GHz频率范围（GSM频段、UMTS、2.4GHz的ISM）辐射抗扰度的要求。这种方法适用于小的（相对于波长）并且屏蔽的EUT，因为在这种情况下，起主导作用的是经过线耦合，而不是空间耦合。对于尺寸大于一个波长的EUT，直接耦合至PCB板也是等效的。

由于TWC法不需要在暗室中进行，并且使用较低功率的射频功率放大器就能实现，因此在一些车厂的企业标准已经得到了广泛应用，例如大众的TL 82166-2004[3]中附录A有对该方法的详细描述。

3.2 TWC法的布置

TWC法的试验应在屏蔽室内进行，试验布置与BCI法中替代法相类似，所图5所示。TWC应至于距离EUT（100±10）mm处，并与接地平板隔离。TWC的一端连接高频设备（注入干扰），另一端端接50Ω负载，50Ω负载应放置在50mm绝缘垫上，并且距离线束至少200mm。

3.3 TWC试验方法

TWC试验法是基于前向功率作为参考参数来进行校准和试验的，是一种替代方法，步骤分为两步：

—使用校准夹具进行校准；

—EUT试验。

3.3.1 校准

TWC的校准，就是使用特性阻抗为150Ω的校准夹具来测量TWC的插入损耗。由于TWC和校准夹具都是线性系统，故插入损耗可以用网络分析仪来测量。使用网络分析仪的校准布置如图6所示，测量S21参数。

校准夹具应包含一个与测量设备（阻抗为50Ω）转换的宽带匹配网络。校准夹具的制造商应给出匹配网络的修正因子（最大不确定度为1.5dB）。TWC的插入损耗计算如下：

其中IL为插入损耗，单位为dB；|S21|为S21参数的幅值，单位为dB；F为校准夹具修正因子，单位为dB。

3.3.2 EUT试验

EUT、线束和相关设备布置所图5所示。EUT试验中的前向功率（）计算如下所示：

其中Ptest为试验计划中要求的试验功率，单位为dBm；为前向功率，单位为dBm；IL为TWC插入损耗，单位为dB。

4 试验严酷等级

ISO 11452-4:2005中规定了 25mA、50mA、75mA、100mA四个级别的试验严酷等级，这四个等级相对于车厂企业标准都偏低（一般车厂标准试验值都≥100mA），而且现在车上的汽车电子设备越来越多，干扰环境越来越恶劣，因此提高标准要求是一种趋势。作为专业基础标准，试验等级的规定应能对企业制定标准起到借鉴作用。ISO 11452-4:2011加强了这方面的要求，所图7所示，BCI法试验等级分为60mA(25mA)、100mA(50mA)、150mA(75mA)、200mA(100mA)，与ISO 11452-4:2005相比，相应地提高了相近一倍的要求。

图5 TWC法的试验布置

图6 TWC校准布置

图7 试验严酷等级

5 结语

ISO 11452-4:2011作为ISO 11452-4的最新版本，除了更新和补充有关BCI试验内容外，还新增了TWC法，扩充了ISO 11452-4的试验范围。TWC法的出现将使线束耦合法应用越加广泛，覆盖了1MHz至3GHz的频率范围，同时也给实验室及企业在汽车电子辐射抗扰度方面提供了一个经济且简单的试验方法。

[1] ISO 11452-4:2011 Road vehicles - Component test methods for electrical disturbances from narrowband radiated electromagnetic energy - Part 4: Harness excitation methods[S].

[2] ISO 11452-4:2005 Road vehicles - Component test methods for electrical disturbances from narrowband radiated electromagnetic energy - Part 4: Bulk current injection (BCI)[S].

[3] TL 82166-2004 Electromagnetic Compatibility of Automotive Electronic Components Radiated Interference[S].