车载通信终端CE-RED认证中辐射杂散测试及对策方法

常 君，叶 丹，王 彬，潘国选，陈登宇

（大连东软智行科技有限公司，辽宁 大连 116085）

随着中国车企技术的发展，全球化布局在飞速加快，欧洲市场成为继中国之后的重要领域。整车/零部件需要通过欧盟相关的法规认证后才能在欧盟市场销售，CE-RED认证即是其中的一项。CE-RED认证简称RED认证（The Radio Equipment Directive，RED无线电设备指令），所有入欧洲的无线产品必须通过此测试认证，目的是明确频谱使用范围，提高频谱使用的有效性，方便各成员国家之间执行法规和进行市场监控。按照规定，在2017年6月13日之后所有在欧盟市场上销售的无线产品设备必须按照新的RED 2014/53/EU评估。车载T-BOX属于汽车零部件产品，也属于CE-RED认证范围，因此需要严格依据CE-RED标准进行认证。

车载通信终端（Telematics BOX，简称T-BOX）是车辆监控管理系统的前端设备，承担着车内网与车外网之间的数据通信、远程控制、eCall等重要功能，可广泛应用于各种车型，其中最重要的功能就是紧急呼叫单元eCall（Emergency Call），欧盟已经于2018年7月要求车辆强制装备eCall系统。针对T-BOX入欧盟CE-RED认证，辐射杂散（简称RSE）测试是其中一项。本文主要针对车载T-BOX产品在做CE-RED认证环节中出现的RSE测试项目超标不合格问题进行论述，并提供一些整改建议。

1 认证过程

测试环境设置参考示意图如图1所示，实际布局如图2所示。测试暗室采用3m法的全电波暗室，将T-BOX（EUT）放置在距离接收天线3m测试距离的1.5m高的非导电台面上（图中吸波材料高0.2m），T-BOX分别在正常电压和极端电压两种条件下测试RF辐射接收与发射。

图1 测试环境图

图2 实际测试布局图

测试天线高度为1.5m，测试天线与频谱分析仪通过天线线缆紧密耦合，接收机可以分析来自测试天线接收频率在30MHz～12.75GHz范围内任何辐射发射。采用“替换”法对现场的电缆损耗、空气损耗等因素进行预校准，并进行计算以修正读数。

T-BOX和系统模拟器之间通过一个公用天线建立每次呼叫。T-BOX接收来自系统模拟器的命令以最大输出功率运行；通过旋转工作台360°旋转和调整接收天线的不同极化面，检测到的辐射在每个角度都达到最大，经过频谱分析仪分析后，给出测试结果。

测试依据标准为：ETSI EN 301 511V12.5.1（2017-03），即《全球移动通信系统（GSM）；移动台（MS）设备；协调标准涵盖2014/53/EU欧盟指令第3.2条的基本要求（V12.5.1）》。

针对发射机的辐射杂散测试要求限值如下：频率范围30MHz～1GHz，峰值功率电平-36dBm；频率范围1～4GHz，峰值功率电平-30dBm。

依据标准，测试时发现在1.8GHz、2.7GHz两处频点附近H方向超出预定限值，测试结果如表1中的第4、5行，为不合格项，经分析，发现此两处频点为基频GSM900MHz的2、3次谐波分量，因此需要整改。测试曲线图如图3所示。

图3 首次测试曲线图

表1 测试结果

2 问题查找

根据产品功能要求，车载T-BOX设计eCall系统需内置备用GSM天线，因此在T-BOX内部射频路径上设有内/外天线切换射频开关（RF SWITCH）。通过对原理图以及射频支路相关元器件分析发现，此问题可能产生处在RF SWITCH开关和其相关的PCB布局。

1）现场去掉射频切换开关，直接短接飞线（图4），测试OK，因此断定是由射频切换开关引起的。

图4 飞线测试图

2）重新选用新的IC，选用型号为SKYA21003，经过再次实验，测试结果OK，且余量>6dB，测试曲线如图5所示，结果如表2所示。

图5 复测测试图

表2 测试结果

3）对以上两种IC数据手册比对查找问题点，发现前者选用的IC参数1dB增益压缩点（在1000MHz@2.3～3.3V条件下）典型数值为33.5dBm，且频带范围只可以达到3.0GHz；而后者IC在0.1dB增益压缩点典型数值+38.5dBm，且频带可以达到6.0GHz。当模组的最大输出功率为33.59dBm时，已经临近前者的1dB增益压缩点的极限值，余量空间较小，说明前者器件的线性度较差，非线性越趋于明显，因此在谐波处产生较强的辐射，而后者参数更优于前者。如图6所示。

3 整改过程

1）RF SWITCH的1dB增益压缩点（图6）是一个非常重要的参数。压缩点数值越高，意味着线性度越好。如果信号输入总功率越接近于1dB压缩点，则非线性越趋于明显，就会产生比较强的谐波、交调产物，造成辐射干扰，因此选择参数时应该留有余量空间，并且选择在线性区间工作。

图6 1dB压缩点示意图

2）针对RF SWITCH器件选型，尽可能选用性能和指标参数优良的IC，重点考量的是1dB增益压缩点、带宽、插入损耗等参数。

3）针对RF SWITCH PCB，尽可能地减少射频路径上的节点；减少输出路径距离，减少弧度数量，并且将输出PIN的位置与端子对齐为佳。图7为整改前PCB，图8为整改后PCB。

图7 整改前PCB图

图8 整改后PCB图

4 结论

本文以车载T-BOX产品为例，针对在做CE-RED认证环节中出现的辐射测试超标不合格问题进行论述，对辐射杂散测试原理、问题产生的原因以及对策方法做了叙述；同时针对认证时机节点选择深有体会，在汽车电子产品研发过程中，先期在WK设计阶段进行摸底和整改的成本和风险会小于后面PR阶段，可以避免不必要的重复实验和成本浪费，例如针对CE-RED实验，应该排序在eCall实验前面摸底。通过对认证过程出现的问题整改和摸索，积累了一定心得和经验，可以作为借鉴。