車載以太網(wǎng)電磁兼容輻射發(fā)射測試技術(shù)規(guī)范

隨著汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化程度的不斷提升，車載以太網(wǎng)作為高帶寬、低延遲的車載通信網(wǎng)絡(luò)，已廣泛應(yīng)用于高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）、車載信息娛樂系統(tǒng)（IVI）、域控制器及自動駕駛平臺。然而，車載以太網(wǎng)工作頻率高、數(shù)據(jù)速率大，其高速信號在傳輸過程中易產(chǎn)生電磁輻射，可能干擾車內(nèi)其他敏感電子設(shè)備，如雷達、GPS、安全氣囊控制單元等。因此，開展車載以太網(wǎng)電磁兼容（EMC）輻射發(fā)射測試，是確保整車電磁兼容性能達標(biāo)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

一、輻射發(fā)射測試的定義與技術(shù)意義

輻射發(fā)射（Radiated Emission, RE）是指電子設(shè)備在工作過程中通過空間向外發(fā)射電磁能量的現(xiàn)象。車載以太網(wǎng)由于采用差分信號傳輸，理論上具有較好的共模抑制能力，但在實際布線、連接器、PCB設(shè)計及屏蔽不完善的情況下，仍可能產(chǎn)生共模電流，形成天線效應(yīng)，導(dǎo)致電磁輻射超標(biāo)。

輻射發(fā)射測試旨在：

● 量化車載以太網(wǎng)系統(tǒng)在工作狀態(tài)下的空間電磁輻射強度；

● 驗證其是否滿足整車EMC設(shè)計限值要求；

● 識別輻射源，為PCB布局、線束屏蔽、濾波設(shè)計提供優(yōu)化依據(jù)；

● 保障車輛在復(fù)雜電磁環(huán)境下的功能安全與穩(wěn)定性。

二、測試目的

車載以太網(wǎng)輻射發(fā)射測試的核心目標(biāo)包括：

● 評估車載以太網(wǎng)物理層（PHY）、交換機、ECU在正常通信工況下的輻射水平；

● 驗證其在不同數(shù)據(jù)負(fù)載（如空載、50%負(fù)載、滿載）和通信協(xié)議（如TCP/IP、SOME/IP）下的輻射特性；

● 確保在整車級EMC測試中，車載以太網(wǎng)系統(tǒng)不會成為主要干擾源；

● 支持整車廠完成EMC合規(guī)性認(rèn)證，滿足型式認(rèn)證與市場準(zhǔn)入要求。

三、檢測標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)依據(jù)

本測試嚴(yán)格依據(jù)以下現(xiàn)行有效的國家與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，確保測試方法的規(guī)范性與結(jié)果的可比性：

● GB/T 18655-2018《車輛、船和內(nèi)燃機 無線電騷擾特性 用于保護車載接收機的限值和測量方法》該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了車輛及其電子部件的輻射騷擾測量方法與限值，適用于150 kHz～2.5 GHz頻率范圍，明確要求在電波暗室中進行輻射發(fā)射測試。

● CISPR 25:2016《車輛、船和內(nèi)燃機 無線電騷擾特性 用于保護車載接收機的限值和測量方法》國際通用標(biāo)準(zhǔn)，被廣泛采用于整車及零部件級EMC測試，其測試布置、掃描方式與限值要求與GB/T 18655一致。

● GB/T 17619-2023《機動車電磁兼容性試驗方法和限值》針對整車級EMC測試提出系統(tǒng)性要求，包括輻射發(fā)射的測試場地、天線布置、掃描速度等。

● ISO 11452-2:2019《道路車輛—電磁兼容性—第2部分：車外輻射源的抗擾性試驗方法》雖主要針對抗擾度，但其測試環(huán)境與天線系統(tǒng)布置可為輻射發(fā)射測試提供參考。

● LV 124（OEM企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）部分整車廠（如大眾）在其企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對車載以太網(wǎng)等高速總線提出更嚴(yán)格的輻射限值，可作為內(nèi)部設(shè)計驗證依據(jù)。

所有測試應(yīng)優(yōu)先采用GB/T 18655-2018與CISPR 25:2016，確保與國內(nèi)檢測機構(gòu)及整車廠技術(shù)要求一致。

四、測試系統(tǒng)組成

測試系統(tǒng)應(yīng)包括以下核心設(shè)備：

● 電波暗室（SAC）：3m或10m法半電波暗室，地面為導(dǎo)電金屬板，吸波材料覆蓋墻面與天花板；

● 雙錐天線與對數(shù)周期天線：覆蓋30 MHz～1 GHz與1 GHz～6 GHz頻段；

● 接收天線塔：可升降，支持垂直與水平極化方向測量；

● EMI接收機或頻譜分析儀：具備峰值、準(zhǔn)峰值、平均值檢波功能，符合CISPR 16-1-1要求；

● 測試轉(zhuǎn)臺：被測設(shè)備（EUT）置于非金屬轉(zhuǎn)臺上，可360°旋轉(zhuǎn)以尋找最大輻射方向；

● 線束與負(fù)載模擬器：模擬真實車輛線束長度與終端阻抗，包括供電線、地線、數(shù)據(jù)線；

● 車載以太網(wǎng)測試平臺：包含被測ECU、交換機、通信負(fù)載生成工具（如IXIA、Spirent）、數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)；

● 電源與人工電源網(wǎng)絡(luò)（AMN）：提供穩(wěn)定直流供電，隔離外部干擾。

五、測試環(huán)境條件

● 測試場地：符合GB/T 18655要求的半電波暗室，歸一化場地衰減（NSA）校準(zhǔn)合格；

● 溫度：15℃～35℃；

● 濕度：25%～75%RH；

● 大氣壓力：86 kPa～106 kPa；

● 電磁環(huán)境：背景噪聲至少低于限值6 dB，確保測量有效性；

● 接地系統(tǒng)：所有設(shè)備通過低阻抗路徑連接至暗室參考地平面。

六、測試方法與流程

1. 測試前準(zhǔn)備

○ 被測設(shè)備（EUT）安裝于標(biāo)準(zhǔn)測試臺，線束按標(biāo)準(zhǔn)長度與布置方式鋪設(shè)；

○ 所有功能接口連接負(fù)載模擬器，確保正常通信；

○ 開啟EUT，運行預(yù)設(shè)通信工況（如持續(xù)發(fā)送視頻流或SOME/IP消息）；

○ 設(shè)置EMI接收機：掃描范圍30 MHz～6 GHz，步進頻率2 MHz以下，駐留時間≥150 ms。

2. 測試工況設(shè)置

○ 靜態(tài)工況：設(shè)備上電待機，無數(shù)據(jù)傳輸；

○ 動態(tài)工況：滿帶寬數(shù)據(jù)傳輸（如100BASE-T1或1000BASE-T1）；

○ 協(xié)議混合工況：TCP、UDP、SOME/IP等混合流量；

○ 電源波動工況：模擬冷啟動、電壓跌落等瞬態(tài)條件。

3. 測量過程

○ 天線高度在1～4米范圍內(nèi)掃描；

○ 轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)0°～360°，每90°測量一次，尋找最大輻射方向；

○ 分別測量垂直與水平極化方向；

○ 每個頻點記錄峰值、準(zhǔn)峰值與平均值；

○ 每個工況重復(fù)測試3次，取最惡劣結(jié)果。

4. 判定準(zhǔn)則

○ 所有頻率點輻射強度不得超過GB/T 18655中規(guī)定的限值曲線；

○ 重點關(guān)注：150 MHz～200 MHz（時鐘諧波）、400 MHz～600 MHz（數(shù)據(jù)速率倍頻）、1.5 GHz以上（高速信號邊沿）；

○ 若任一頻點超標(biāo)，判定為不合格，需進行整改。

七、數(shù)據(jù)處理與結(jié)果評估

● 原始數(shù)據(jù)由EMI接收機自動記錄，導(dǎo)出為CISPR格式或CSV；

● 使用專業(yè)軟件生成輻射頻譜圖，疊加限值曲線；

● 標(biāo)注超標(biāo)頻點、對應(yīng)工況與極化方向；

● 進行頻譜分析，識別主要輻射源（如時鐘、數(shù)據(jù)邊沿、電源噪聲）；

● 生成測試報告，包含測試配置、工況、結(jié)果圖、結(jié)論與建議。

八、測試報告內(nèi)容

● 樣品信息：設(shè)備型號、制造商、測試日期；

● 測試依據(jù)：GB/T 18655-2018、CISPR 25:2016；

● 測試設(shè)備清單及校準(zhǔn)有效期；

● 測試環(huán)境描述（暗室、溫度、濕度）；

● 測試配置圖（線束布置、天線位置）；

● 工況說明與通信負(fù)載設(shè)置；

● 測量結(jié)果圖表（頻譜圖、數(shù)據(jù)表）；

● 是否符合限值的結(jié)論；

● 測試人員簽字及檢測機構(gòu)蓋章。

九、應(yīng)用價值與優(yōu)化方向

1. 應(yīng)用價值

○ 提前識別設(shè)計缺陷，降低整車EMC風(fēng)險；

○ 支持零部件級EMC設(shè)計驗證，縮短整車開發(fā)周期；

○ 為線束屏蔽、濾波器選型、PCB布局提供數(shù)據(jù)支撐；

○ 滿足整車廠供應(yīng)商準(zhǔn)入要求，提升產(chǎn)品競爭力。

2. 優(yōu)化方向

○ 優(yōu)化PCB布局：縮短高速信號走線，增加地平面完整性；

○ 采用屏蔽線纜與連接器，確保360°接地；

○ 增加共模扼流圈或濾波電容，抑制高頻噪聲；

○ 使用擴頻時鐘技術(shù)（SSCG）降低峰值輻射；

○ 優(yōu)化軟件協(xié)議調(diào)度，避免突發(fā)高負(fù)載。

十、結(jié)語

車載以太網(wǎng)作為未來智能汽車的核心通信架構(gòu)，其電磁兼容性能直接影響整車可靠性與安全性。輻射發(fā)射測試是驗證其電磁“潔凈度”的關(guān)鍵手段。通過基于GB/T 18655-2018、CISPR 25:2016等現(xiàn)行有效標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)化測試，可科學(xué)評估車載以太網(wǎng)系統(tǒng)的輻射水平，確保其在復(fù)雜電磁環(huán)境中的兼容性與穩(wěn)定性。

該測試應(yīng)納入車載以太網(wǎng)ECU開發(fā)的必經(jīng)環(huán)節(jié)，建立“設(shè)計-測試-整改-驗證”的閉環(huán)流程，持續(xù)提升產(chǎn)品EMC性能，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車的高可靠運行提供堅實保障。