零部件传导发射（电压法）的测量不确定度评定

许向国，李华

（中国汽车工程研究院股份有限公司，重庆 401122）

引言

如何评价车载电子零部件的传导发射是否符合相关要求，降低实验室的测试风险，对传导发射的测量不确定度进行评定，显得尤为重要，在实验室合格评定的过程中，实验室必须满足CNAS-CL01-G003《测量不确定度要求》。CISPR25-2021[1]对车载零部件的辐射骚扰、传导骚扰（电压法和电流法）的测量不确定度提出了新的要求，本文以汽车零部件的传导测量系统为例进行分析，系统地分析了影响传导发射结果的各影响量，提出了传导发射（电压法）测量不确定度的数学模型。针对各分量进行不确定度分析和评估，计算各分量的标准不确定度，然后其合成标准不确定度和扩展不确定度，最后给出将测量系统不确定度引入最终结果判定的方法。

1 电源端子的传导发射测试方法

汽车零部件产生的射频传导发射（电压法）测量是利用人工电源网络（简称AN）测量车载零部件的电源端口的传导电压信号，信号通过同轴电缆发送测量接收机，通过测量接收机读取样品发射的信号强度值。测试布置如图1所示。测量接收机的正弦波电压准确度、脉冲响应、以及本底噪声均应满足CISPR16-1-1[2]的要求。

图1 电源端子的传导发射测试布置

2 数学模型

根据测试方法以及测试链路进行分析，对该测试链路建立如下数学模型：

式中：

V—被测量电压。

下面逐一对式（1）中的影响量进行分析，并评定主要输入量的标准不确定度。

3 不确定度来源

3.1 接收机的电压读数准确性的修正VR

接收机对电压值的测量是一个具备对同一被测量进行重复性测量的条件，因此对于接收机的电压读数的准确性修正VR可以用A类标准不确定度评定方法进行评定。即对同一测量量进行n次（n≥10）测量，然后利用贝塞尔公式求得单次测量试验标准差。以传导信号源作为测量对象，在频率为5 MHz的频点独立进行10次测量，不计算获得标准偏差为：

3.2 对接收机正弦波电压的修正δVSW

根据校准结果，按照CISPR16-4-2[4]的方法，设δVSW的修正估计值为零，服从±0.5 dB的矩形分布，由此可得：

3.3 脉冲幅度响应的修正δVPA

根据规定接收机脉冲幅度响应符合ΔδVPA=±1.5 dB的CISPR16-1-1的容差要求，修正值δVPA的估计值为0，具有半宽度为1.5 dB的矩形概率分布，包含因子

脉冲幅度响应修正值δVPA的标准不确定度计算如下：

3.4 对接收机脉冲重复频率响应的修正δVPR

CISPR16-1-1规定的接收机对脉冲重复频率的响应的允差随重复频率的变化而变化，根据校准报告可得接收机满足CISPR16-1-1的允差要求，那么δVPR的估计值为0，且服从半宽度为1.5 dB（该值被认为是CISPR16-1-1允差的典型值）的矩形分布，由此可得：

3.5 测试频率步进的修正δFSTP

根据CISPR25-2021附录K.3的评估方法，最大误差约为-1.9dB，因此误差范围[0,-1.9] dB。由频率步进δFSTP引入的误差修正值的估计值为0 dB，假设频率步进引入的误差部分服从半宽度a=0.95 dB的矩形分布。因此

3.6 AN的电压分压系数FAN

人工电源网络的电压分压系数的扩展不确定度和包含因子都可以从校准报告获得。根据校准报告结果对于低压人工网络U（FAN）=0.24 dB，高压人工电源网络U（FAN）=0.25 dB服从正态分布，包含因子k=2，因此，其标准不确定度计算如下：

3.7 AN电压分压系数的频率内插的修正δFANFI

对于低压人工电源网络电压分压系数的频率内插δFANFI修正值的估计值为0，其分布服从半宽度为0.21 dB的矩形概率分布。对于高压人工网络，其分布服从半宽度为0.29 dB的矩形概率分布。因此：

3.8 AN阻抗δZAN

δZAN服从三角分布，通过极值计算可以得到，δZAN服从[-2.7，+2.6]的三角分布，由此可得：

3.9 外部接口板与接收机之间的衰减的修正LEXC

由于被测同轴电缆的测试过程与参考电缆测试过程完全一致，因此同轴线缆的衰减值的准确程度依赖于接收机示值的准确程度。因此：

3.10 外部接口板与接收机之间的衰减频率内插δLEXCFI

由频率内插导致的不确定度可以通过画出衰减系数与频率的变化曲线来评估不确定的范围。根据曲线分析可得：对于同轴线缆的频率内插δLEXCFI修正值的估计值为0，其分布服从半宽度为0.24 dB的矩形概率分布。因此：

3.11 内部接口板与人工网络AN之间的衰减的修正LINC

由于接口板到人工网络AN之间的同轴线缆的校准方式和接口板到接收机之间的同轴线缆的校准方式一样，因此u（LEXC）=u（LINC），即：

3.12 内部接口板与人工网络AN之间的衰减的频率内插δLINCFI

标准不确定度的评定方法和外部接口板与接收机之间的衰减频率内插一样，根据校准数据画出衰减和频率的曲线图，据图分析。根据曲线分析可得：对于同轴线缆的频率内插δLINCFI修正值的估计值为0，其分布服从半宽度为0.057 dB的矩形概率分布。因此：

3.13 外部接口板连接器与接收机之间的失配的修正MBKre

根据CISPR25的假设，Γe的值在最坏的情况下接收和接口板的反射系数的模等于0.2。假设接到接收机上的电缆匹配良好（|S11|≤1、|S22|≤1），其衰减可忽略（|S21|≈1），因此可以得到：MBKre±=20lg[1±0.04] 即

根据CISPR16-4-2可得MBKre的概率分布近似为U型分布，其宽度不大于（MBKre+-MBKre-）、标准差（标准不确定度）不大于半宽度a除以由此可得：

3.14 内部接口板连接器与人工网络AN之间的失配的修正MANBK

根据CISPR 25-2021的假设，在最坏的情况下接收和接口板的反射系数的模等于0.2，因此内部接口板连接器与人工网络AN之间的失配所引入的标准不确定度分量和外部接口板连接器与接收机之间的失配所引入的标准不确定度分量相等，因此：

4 合成标准不确定度和扩展不确定度

根据以上各标准不确定度分量汇总见参量汇总如表1所示。

表1 标准不确定度分量汇总表

合成标准不确定度，根据公式：

将（2）～（18）式对应各式带入（19）式中即可得到合成标准不确定度。

对于低压人工电源网络：

假设合成标准不确定度服从标准正态分布，包含概率为95.45 %，此时包含因子k=2计算扩展不确定度。

U（V）=2uc（V） （20）

将（19）式的结果带入（20）式可得：

对低压人工电源网络：U（V）=3.62 dB

对高压人工电源网络：U（V）=3.62 dB

5 结论

本文分析了影响车载零部件电源端子的传导发射骚扰测量的影响量，并评定了各个分量的标准不确定度，最后给出了车载零部件的传导发射（电压法）的合成标准不确定度和扩展不确定度。

在下列情况下，测量结果的报告应该有测量的结果和测量结果的不确定度两部分。

1）当测量不确定度与检测结果的有效性或应用有关时；

2）当客户或产品标准有要求时；

3）当测量不确定度影响与规范限的符合性时。

其结果应表示如下：

V=测试结果±U（V）k=2。