汽车EMC 试验场地低频差异仿真分析

姜意驰， 谷原野， 张宝国， 孙运玺， 高 超， 赵 旭

（一汽奔腾轿车有限公司， 吉林长春 130012）

在国家大力推行新能源汽车的环境下， 汽车行业的标准需紧跟行业发展。 汽车EMC国际标准CISPR36已经正式发布， 中国正在有序推进CISPR36的国标转化工作。 CISPR36是测量车外低频辐射发射的标准， 测量频段在150kHz～30MHz。 在转化为国标的过程中， 对于OTS （Outdoor Test Site） 和OATS （Open Area Test Site） 试验场地的适用问题存在争议。 本文对ALSE （Absorber Lined Shielded Enclosure）、 OTS （Outdoor Test Site） 和OATS （Open Area Test Site） 3种试验场地进行仿真分析， 对比仿真数据， 为分析研究不同试验场对试验影响的差异提供依据。

1 试验场地

1） 半电波暗室 （ALSE）： 半电波暗室模拟理想开阔场， 是一个经过屏蔽设计的6面金属盒体， 在其内部覆盖有电磁波吸波材料， 地面为导电地平面。 在半电波暗室中， 由于地面没有覆盖吸波材料， 因此将产生反射路径，这样接收天线接收到的信号将是直射路径和反射路径信号的总和。

2） 开阔试验场 （OATS）： 开阔试验场是平坦、 空旷、电导率均匀良好、 无任何反射物的椭圆形或圆形试验场地，且地面布置导电良好的金属板。 在辐射发射测试中， 开阔场的使用和半电波暗室相同。

3） 户外试验场地 （OTS）： 户外试验场地与开阔试验场相似， 是开阔、 平坦、 无反射物的圆形或椭圆形试验场地。 但是地面为水泥地板， 无导电良好的金属板。

2 试验布置模拟

为模拟整车在150kHz～30MHz辐射发射的测试， 首先设置整车模型及前舱高压线束， 并按照CISPER36进行试验布置。 在车辆前侧、 后侧、左侧和右侧3m处布置观测点， 用以模拟整车测试布置上的测试天线。图1为整车简化模型及前舱高压线束模型。

图1 车体与高压线束模型

在车体前舱建立高压线束模型， 线束为一根长60mm的直线。 高压线束模型截面如图2所示。 线束线芯为10mm， 屏蔽层为实体， 厚度为2mm， 赋予线束端口1V激励， 将屏蔽层搭铁。

图2 高压线束截面图

3 试验场地仿真设置

FEKO是针对系统的电磁兼容性能等高频电磁辐射问题开发的专业电磁场分析软件， 可以满足电缆互连网络、 多PCB板与机箱系统、 系统间及空间电磁环境的所有电磁问题的分析要求， 能够高效地促进用户的产品研发。

在FEKO电磁仿真软件中， 对半电波暗室、 开阔试验场、 户外试验场地3种试验场地建模。

半电波暗室建模如图3所示， 设置一个理想电导体的无限大平面。 车体其他方向上无其他结构， 因此辐射电磁波无反射， 用以表征电磁波被全部吸收。

图3 半电波暗室ALSE模型

开阔试验场建模如图4所示， 设置一个半径为10m的圆片， 材料为理想电导体。 车体其它方向无其他结构。 车体位于圆心上方， 车体前、 后、 左、 右方向上布置4个观测点。

图4 开阔试验场OATS模型

户外试验场地建模如图5所示， 设置一个半径为10m的圆片， 材料为水泥。车体其它方向无其他结构。车体位于圆心上方， 车体前、 后、 左、 右方向上布置4个观测点。

图5 户外试验场OTS模型

4 仿真数据对比分析

对于运算得出的仿真结果进行对比分析。 电场与磁场测试结果如图6～图13所示。

图6 车体前侧3m电场结果

图7 车体前侧3m磁场结果

图8 车体左侧3m电场结果

图9 车体左侧3m磁场结果

图10 车体右侧3m电场结果

图11 车体右侧3m磁场结果

图12 车体后侧3m电场结果

图13 车体后侧3m磁场结果

通过不同试验场的电场与磁场仿真数据对比可知， 各个场地的场强度曲线较为贴合， 差异均可控制在3dB以内。

通过3种试验场地的仿真分析， 在150kHz～30MHz的频段内， 测试天线接收的电磁场强度较为一致， 3种试验场地在低频发射测试中的应用差异可忽略不计。