智能網(wǎng)聯(lián)汽車時代下的電磁兼容挑戰(zhàn)與解決方案
隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車和自動駕駛技術(shù)的快速發(fā)展，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）作為位置服務(wù)的核心組件，已成為智能駕駛的關(guān)鍵設(shè)備，其定位精度與可靠性直接關(guān)系到車輛的安全性。GNSS在事故緊急呼叫系統(tǒng)（AECS）等安全功能中具有不可替代性，是保障車輛安全運(yùn)行的重要基礎(chǔ)。
車載電磁環(huán)境具有顯著特殊性，主要體現(xiàn)在多設(shè)備協(xié)同工作、高壓系統(tǒng)運(yùn)行及高頻信號傳輸?shù)膹?fù)雜共存。汽車內(nèi)部存在發(fā)動機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)（可產(chǎn)生高達(dá)100A的瞬態(tài)電流）、車載通信設(shè)備（5G頻段場強(qiáng)可達(dá)20V/m）等強(qiáng)干擾源，同時GNSS自身需穩(wěn)定傳輸高頻信號（如1.575GHz GPS信號）。
關(guān)鍵數(shù)據(jù)：
由于GPS接收機(jī)系統(tǒng)對射頻能量的敏感度遠(yuǎn)高于一般消費(fèi)類無線電產(chǎn)品，易受其他電子設(shè)備微小無線電信號的干擾，未經(jīng)嚴(yán)格電磁兼容性（EMC）測試的GNSS設(shè)備可能面臨定位漂移、信號丟失等風(fēng)險。值得注意的是，簡單的無意輻射體測試（如FCC、CE、PTCRB測試）不足以確保GNSS性能，設(shè)備可能通過此類測試但因電磁干擾導(dǎo)致實(shí)際定位性能下降。
實(shí)際應(yīng)用中，EMC測試對車載GNSS產(chǎn)品可靠性的決定性作用已得到驗(yàn)證。例如，某車載導(dǎo)航儀因射頻模塊屏蔽效能不足，在復(fù)雜電磁環(huán)境中無法有效抵抗外界干擾，導(dǎo)致抗擾測試失敗，表現(xiàn)為定位信號頻繁丟失、導(dǎo)航精度顯著下降，直接影響用戶體驗(yàn)及行車安全。這一案例表明，僅依賴常規(guī)無線電測試無法全面驗(yàn)證GNSS在實(shí)際車載環(huán)境中的穩(wěn)定性，必須通過針對性的EMC測試確保其在極端電磁條件下的可靠運(yùn)行。
國內(nèi)針對車載GNSS產(chǎn)品電磁兼容性測試已形成以專項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)為核心、配套標(biāo)準(zhǔn)為支撐的體系，其中國家標(biāo)準(zhǔn)與團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)協(xié)同覆蓋電磁環(huán)境適應(yīng)性、電氣安全及多場景可靠性要求。
作為國內(nèi)首個車載GNSS專項(xiàng)EMC標(biāo)準(zhǔn)，由全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會制定，羅森伯格等單位參與起草，于2024年11月28日發(fā)布并計(jì)劃2025年6月實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)填補(bǔ)了行業(yè)空白，明確規(guī)定電磁兼容性試驗(yàn)要求，包括無線電騷擾特性、傳導(dǎo)和耦合電騷擾抗擾、電磁輻射抗擾及靜電放電抗擾等項(xiàng)目，其中20MHz~2000MHz頻段的電磁輻射抗擾試驗(yàn)強(qiáng)度達(dá)30V/m（覆蓋90%以上頻段），與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌。
聚焦復(fù)雜電磁環(huán)境下的性能驗(yàn)證，規(guī)定了測試用電磁環(huán)境的一般要求、技術(shù)要求及檢驗(yàn)方法，適用于系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造、驗(yàn)收等全流程。其核心通過干信比（JSR）測試（1~3GHz頻段）模擬多徑效應(yīng)、電離層延遲等干擾場景，并明確定位精度（靜態(tài)≤0.05m）和動態(tài)測速精度（≤0.01m/s）等指標(biāo)，確保終端在復(fù)雜電磁干擾下的定位可靠性。
| 標(biāo)準(zhǔn)類型 | 標(biāo)準(zhǔn)號 | 測試項(xiàng)目 | 技術(shù)參數(shù) | 適用場景 |
|---|---|---|---|---|
| 專項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn) | GB/T 45086.1-2024 | 電磁輻射抗擾試驗(yàn)(20MHz~2000MHz) | 30V/m (覆蓋90%以上頻段) | 車載衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)EMC測試 |
| 大電流注入(BCI)法 | 60mA | |||
| 電磁輻射抗擾試驗(yàn)(其他頻段) | ≥10V/m | |||
| 測試規(guī)范 | T/ZKJXX 00004-2023 | 靜態(tài)定位精度 | ≤0.05m | 復(fù)雜電磁環(huán)境性能驗(yàn)證 |
| 動態(tài)測速精度 | ≤0.01m/s | |||
| 支撐標(biāo)準(zhǔn) | GB/T 28046.2-2019 | 供電電壓瞬態(tài)變化 | 功能狀態(tài)至少B級 | 電氣負(fù)荷測試 |
聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會（UNECE）發(fā)布的ECE R10法規(guī)是歐盟及全球50余個成員國的市場準(zhǔn)入核心依據(jù)，覆蓋L、M、N等類別車輛及其電子子組件（ESA），要求設(shè)備既不產(chǎn)生干擾其他電子設(shè)備的電磁輻射，又需具備抵抗外部電磁干擾的能力，涉及輻射/傳導(dǎo)抗擾度、發(fā)射控制及充電耦合系統(tǒng)特殊要求。
其修訂動態(tài)體現(xiàn)技術(shù)適應(yīng)性，Rev.7草案新增76GHz~81GHz毫米波雷達(dá)頻段測試，并將輻射抗擾度上限頻率提升至6GHz，進(jìn)一步強(qiáng)化對GNSS設(shè)備在復(fù)雜電磁環(huán)境下抗干擾能力的要求。
通過多維度測試方法構(gòu)建了適應(yīng)車載復(fù)雜電磁環(huán)境的抗擾度評估體系。該系列針對不同干擾路徑和頻段特性，規(guī)定了多樣化測試手段。
| 測試方法 | 覆蓋頻段 | 測試原理 | 測試精度 | 成本投入 | 適用場景 |
|---|---|---|---|---|---|
| TEM Cell法 | 0.01MHz~200MHz | 橫向電磁波傳輸 | 較高 | 中等 | 元器件、線纜輻射 |
| BCI法 | 100kHz~400MHz | 電流注入耦合 | 較高 | 低 | 設(shè)備抗擾度 |
| 混響室法 | LUF~18GHz | 多反射環(huán)境統(tǒng)計(jì) | 統(tǒng)計(jì)平均（較低） | 較高 | 整體設(shè)備輻射、抗擾度 |
| 電波暗室法 | 80MHz~18GHz | 直接輻射/接收 | 高（受環(huán)境影響） | 高（需電波暗室） | 精確輻射發(fā)射測試 |
作為車載電子部件電磁發(fā)射控制的核心標(biāo)準(zhǔn)，其2021年第5版（Class 3）對輻射發(fā)射提出嚴(yán)苛要求，在30MHz~1GHz頻段準(zhǔn)峰值限值最低至34dBμV/m，且覆蓋150kHz至5925MHz的傳導(dǎo)與輻射發(fā)射測試范圍。這一限值要求顯著高于其他類別，倒逼企業(yè)通過優(yōu)化PCB布局、增加電磁屏蔽、選用低噪聲元器件等手段，降低GNSS模塊的電磁輻射水平。
電磁干擾（EMI）測試的核心目的是控制車載GNSS產(chǎn)品自身的電磁輻射，避免對車輛其他敏感電子設(shè)備造成干擾。具體而言，需通過輻射發(fā)射測試（30MHz~6GHz）限制設(shè)備對外的電磁輻射，通過傳導(dǎo)發(fā)射測試（150kHz~30MHz）控制其通過電源線或信號線傳輸?shù)碾姶鸥蓴_，從而防止干擾車載雷達(dá)、通信模塊（如5G T-Box，存在通信頻段重疊風(fēng)險）、傳感器等系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
該測試的關(guān)鍵難點(diǎn)在于GNSS產(chǎn)品的高頻信號特性。例如，GPS的1.575GHz高頻信號易通過天線產(chǎn)生輻射發(fā)射超標(biāo)，典型案例中某設(shè)備在450MHz頻段的輻射強(qiáng)度達(dá)48dBμV/m，超出標(biāo)準(zhǔn)限值40dBμV/m；傳導(dǎo)發(fā)射在特定頻段也可能出現(xiàn)超標(biāo)問題，如某設(shè)備在2MHz頻段的傳導(dǎo)發(fā)射值達(dá)58dBμV，超出限值50dBμV。針對這些問題，需通過優(yōu)化設(shè)計(jì)解決，包括采用屏蔽效能≥65dB的屏蔽罩、優(yōu)化濾波電路、調(diào)整PWM頻率及信號線布局等措施，以將輻射和傳導(dǎo)干擾水平降至標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。
電磁抗擾度（EMS）測試是保障車載GNSS產(chǎn)品在復(fù)雜電磁環(huán)境中可靠運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其核心目標(biāo)在于驗(yàn)證設(shè)備在遭受外部電磁干擾時的功能穩(wěn)定性與定位精度。具體而言，需確保GNSS在高壓線、通信基站、車載電機(jī)等典型干擾場景下，靜態(tài)定位誤差不超過2米、動態(tài)定位誤差不超過5米，同時滿足國際標(biāo)準(zhǔn)對電磁環(huán)境適應(yīng)性的嚴(yán)苛要求。
測試方法：
抗擾能力不足將直接引發(fā)嚴(yán)重失效風(fēng)險。電磁輻射干擾可能導(dǎo)致定位漂移，例如在隧道多徑環(huán)境下，若設(shè)備對20MHz~2000MHz頻段30V/m場強(qiáng)的抗擾能力不足，載波噪聲密度比（C/N0）下降超過1dB，將造成定位精度劣化；靜電放電可能引發(fā)設(shè)備無響應(yīng)或重啟，某案例顯示觸摸屏控制器因ESD防護(hù)等級不足（原±8kV）導(dǎo)致功能中斷，更換為±15kV防護(hù)芯片后方通過測試；射頻干擾還可能導(dǎo)致通信模塊異常，如WiFi模塊在10V/m場強(qiáng)下出現(xiàn)斷連，需通過帶通濾波器（抑制比＞30dB）及天線隔離度優(yōu)化（提升15dB）解決。
GNSS特有性能測試是保障車載GNSS產(chǎn)品在復(fù)雜電磁環(huán)境下可靠工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。從測試必要性來看，GNSS信號具有天然微弱性（-130dBm@天線口面），地面天線接收的射頻功率通常在-125 dBm至-150 dBm之間，極易受電磁干擾導(dǎo)致靈敏度下降，進(jìn)而影響定位精度與可用性。
測試必要性
相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)如CSN ETSI EN 301 489-19 v2.2.1明確要求衛(wèi)星通信系統(tǒng)（含GNSS）需提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸，覆蓋車載等多種配置，而CISPR 25:2021更針對性規(guī)定需保護(hù)GPS等衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)免受同車部件干擾，凸顯了專項(xiàng)測試的必要性。
| 測試項(xiàng)目 | 要求 | 單位 |
|---|---|---|
| 捕獲靈敏度 | ≤-138 | dBm |
| 跟蹤靈敏度 | ≤-150 | dBm |
| 定位精度（水平，開闊） | <2 | m |
| 多徑抑制性能 | 誤差≤5 | m |
| 冷啟動時間 | <90 | s |
作為輻射抗擾度測試的核心環(huán)境，通過吸波材料構(gòu)建無反射電磁空間，確保測試場強(qiáng)偏差≤±3dB，保障輻射抗擾度測試結(jié)果的準(zhǔn)確性，例如1m法電波暗室可覆蓋150kHz~18GHz頻率范圍的場強(qiáng)均勻性要求。
通過電流探頭或注入鉗耦合干擾信號，模擬車載線束傳導(dǎo)干擾路徑，可實(shí)現(xiàn)100kHz~400MHz頻率范圍內(nèi)0~200mA的電流注入，覆蓋零部件線束傳導(dǎo)抗擾測試需求。
用于模擬GPS/BDS/GLONASS/Galileo等多星座信號，支持電離層、對流層延遲及用戶軌跡仿真，為GNSS接收機(jī)靈敏度測試提供可控的信號源。
中小企業(yè)可優(yōu)先配置BCI系統(tǒng)和基礎(chǔ)抗擾度設(shè)備（例如信號發(fā)生器、射頻功放、CDN等），此類設(shè)備可覆蓋80%的零部件傳導(dǎo)抗擾測試需求，顯著降低初期投入。對于輻射發(fā)射測試，由于電波暗室建設(shè)成本較高（含屏蔽室、吸波材料、測試天線等），可外包至第三方實(shí)驗(yàn)室，利用其CISPR25標(biāo)準(zhǔn)暗室完成測試，平衡測試能力與成本投入。
電波暗室作為主要測試環(huán)境，需具備屏蔽外部電磁干擾（如基站信號、高壓線輻射）和吸收內(nèi)部多余信號的能力，其典型結(jié)構(gòu)包含暗室、控制室及功放室，可覆蓋150kHz-18GHz頻率范圍，滿足EMI射頻輻射干擾和EMS射頻輻射抗擾度測量需求。
環(huán)境參數(shù)：
電源端干擾隔離依賴人工電源網(wǎng)絡(luò)（LISN），其50Ω/5μH阻抗特性適配12V/24V車載電源系統(tǒng)，可確保傳導(dǎo)發(fā)射測試僅反映GNSS設(shè)備本身的電磁特性而非外部電網(wǎng)干擾。
監(jiān)測類設(shè)備中，電流監(jiān)測探頭在BCI測試中用于實(shí)時監(jiān)測注入電流，場強(qiáng)探頭則保障抗擾度測試中場強(qiáng)達(dá)標(biāo)，而電流注入探頭校準(zhǔn)夾具可確保注入精度。
EMC測試作為車載GNSS產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到量產(chǎn)全流程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其核心價值體現(xiàn)在必要性與競爭差異的雙重維度。從必要性角度看，EMC測試是產(chǎn)品合規(guī)性、技術(shù)可靠性與安全底線的"必選項(xiàng)"。首先，它是法規(guī)準(zhǔn)入的硬性要求，需符合ECE R10、ISO 11452、CISPR 25及GB/T 45086.1-2024等國際與國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，直接決定產(chǎn)品能否進(jìn)入目標(biāo)市場。
核心價值
EMC測試不僅是保障產(chǎn)品基本質(zhì)量的手段，更是企業(yè)構(gòu)建技術(shù)優(yōu)勢、提升市場話語權(quán)的核心競爭力。系統(tǒng)化的EMC測試與整改方案能顯著提升產(chǎn)品在復(fù)雜電磁環(huán)境下的魯棒性，形成差異化優(yōu)勢。
從競爭差異角度看，優(yōu)秀的EMC性能已成為車載GNSS產(chǎn)品在同質(zhì)化市場中脫穎而出的核心賣點(diǎn)。在智能網(wǎng)聯(lián)汽車快速發(fā)展的背景下，EMC性能已成為衡量產(chǎn)品技術(shù)實(shí)力的重要指標(biāo)，其優(yōu)劣直接影響市場競爭力與品牌口碑。
企業(yè)應(yīng)建立動態(tài)標(biāo)準(zhǔn)跟蹤機(jī)制，通過訂閱ISO、GB、ECE等國際及國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)更新通知（如ECE R10第6版修訂、Rev.7的6GHz抗擾要求），確保對法規(guī)變化的敏感性。針對不同市場需求，需同步適配多區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)，例如國內(nèi)市場遵循GB/T 19392-2013、GB/T 45086.1-2024，歐盟市場符合ECE R10，北美市場滿足FCC Part 15，實(shí)現(xiàn)全球市場準(zhǔn)入。
中小企業(yè)可內(nèi)部開展BCI（大電流注入）摸底測試（1~400MHz頻段），將輻射發(fā)射等復(fù)雜測試外包給專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，利用其專項(xiàng)測試能力與整改解決方案，降低測試成本達(dá)50%。同時，通過自動化測試技術(shù)提升效率，實(shí)現(xiàn)自動測試與報告生成，減少人工干預(yù)與重復(fù)測試。
