車載通信終端CE-RED認(rèn)證中輻射雜散測試及對策方法

常 君，葉 丹，王 彬，潘國選，陳登宇

（大連東軟智行科技有限公司，遼寧 大連 116085）

隨著中國車企技術(shù)的發(fā)展，全球化布局在飛速加快，歐洲市場成為繼中國之后的重要領(lǐng)域。整車/零部件需要通過歐盟相關(guān)的法規(guī)認(rèn)證后才能在歐盟市場銷售，CE-RED認(rèn)證即是其中的一項。CE-RED認(rèn)證簡稱RED認(rèn)證（The Radio Equipment Directive，RED無線電設(shè)備指令），所有入歐洲的無線產(chǎn)品必須通過此測試認(rèn)證，目的是明確頻譜使用范圍，提高頻譜使用的有效性，方便各成員國家之間執(zhí)行法規(guī)和進(jìn)行市場監(jiān)控。按照規(guī)定，在2017年6月13日之后所有在歐盟市場上銷售的無線產(chǎn)品設(shè)備必須按照新的RED 2014/53/EU評估。車載T-BOX屬于汽車零部件產(chǎn)品，也屬于CE-RED認(rèn)證范圍，因此需要嚴(yán)格依據(jù)CE-RED標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行認(rèn)證。

車載通信終端（Telematics BOX，簡稱T-BOX）是車輛監(jiān)控管理系統(tǒng)的前端設(shè)備，承擔(dān)著車內(nèi)網(wǎng)與車外網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)通信、遠(yuǎn)程控制、eCall等重要功能，可廣泛應(yīng)用于各種車型，其中最重要的功能就是緊急呼叫單元eCall（Emergency Call），歐盟已經(jīng)于2018年7月要求車輛強制裝備eCall系統(tǒng)。針對T-BOX入歐盟CE-RED認(rèn)證，輻射雜散（簡稱RSE）測試是其中一項。本文主要針對車載T-BOX產(chǎn)品在做CE-RED認(rèn)證環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的RSE測試項目超標(biāo)不合格問題進(jìn)行論述，并提供一些整改建議。

1 認(rèn)證過程

測試環(huán)境設(shè)置參考示意圖如圖1所示，實際布局如圖2所示。測試暗室采用3m法的全電波暗室，將T-BOX（EUT）放置在距離接收天線3m測試距離的1.5m高的非導(dǎo)電臺面上（圖中吸波材料高0.2m），T-BOX分別在正常電壓和極端電壓兩種條件下測試RF輻射接收與發(fā)射。

圖1 測試環(huán)境圖

圖2 實際測試布局圖

測試天線高度為1.5m，測試天線與頻譜分析儀通過天線線纜緊密耦合，接收機可以分析來自測試天線接收頻率在30MHz～12.75GHz范圍內(nèi)任何輻射發(fā)射。采用“替換”法對現(xiàn)場的電纜損耗、空氣損耗等因素進(jìn)行預(yù)校準(zhǔn)，并進(jìn)行計算以修正讀數(shù)。

T-BOX和系統(tǒng)模擬器之間通過一個公用天線建立每次呼叫。T-BOX接收來自系統(tǒng)模擬器的命令以最大輸出功率運行；通過旋轉(zhuǎn)工作臺360°旋轉(zhuǎn)和調(diào)整接收天線的不同極化面，檢測到的輻射在每個角度都達(dá)到最大，經(jīng)過頻譜分析儀分析后，給出測試結(jié)果。

測試依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為：ETSI EN 301 511V12.5.1（2017-03），即《全球移動通信系統(tǒng)（GSM）；移動臺（MS）設(shè)備；協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)涵蓋2014/53/EU歐盟指令第3.2條的基本要求（V12.5.1）》。

針對發(fā)射機的輻射雜散測試要求限值如下：頻率范圍30MHz～1GHz，峰值功率電平-36dBm；頻率范圍1～4GHz，峰值功率電平-30dBm。

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，測試時發(fā)現(xiàn)在1.8GHz、2.7GHz兩處頻點附近H方向超出預(yù)定限值，測試結(jié)果如表1中的第4、5行，為不合格項，經(jīng)分析，發(fā)現(xiàn)此兩處頻點為基頻GSM900MHz的2、3次諧波分量，因此需要整改。測試曲線圖如圖3所示。

圖3 首次測試曲線圖

表1 測試結(jié)果

2 問題查找

根據(jù)產(chǎn)品功能要求，車載T-BOX設(shè)計eCall系統(tǒng)需內(nèi)置備用GSM天線，因此在T-BOX內(nèi)部射頻路徑上設(shè)有內(nèi)/外天線切換射頻開關(guān)（RF SWITCH）。通過對原理圖以及射頻支路相關(guān)元器件分析發(fā)現(xiàn)，此問題可能產(chǎn)生處在RF SWITCH開關(guān)和其相關(guān)的PCB布局。

1）現(xiàn)場去掉射頻切換開關(guān)，直接短接飛線（圖4），測試OK，因此斷定是由射頻切換開關(guān)引起的。

圖4 飛線測試圖

2）重新選用新的IC，選用型號為SKYA21003，經(jīng)過再次實驗，測試結(jié)果OK，且余量>6dB，測試曲線如圖5所示，結(jié)果如表2所示。

圖5 復(fù)測測試圖

表2 測試結(jié)果

3）對以上兩種IC數(shù)據(jù)手冊比對查找問題點，發(fā)現(xiàn)前者選用的IC參數(shù)1dB增益壓縮點（在1000MHz@2.3～3.3V條件下）典型數(shù)值為33.5dBm，且頻帶范圍只可以達(dá)到3.0GHz；而后者IC在0.1dB增益壓縮點典型數(shù)值+38.5dBm，且頻帶可以達(dá)到6.0GHz。當(dāng)模組的最大輸出功率為33.59dBm時，已經(jīng)臨近前者的1dB增益壓縮點的極限值，余量空間較小，說明前者器件的線性度較差，非線性越趨于明顯，因此在諧波處產(chǎn)生較強的輻射，而后者參數(shù)更優(yōu)于前者。如圖6所示。

3 整改過程

1）RF SWITCH的1dB增益壓縮點（圖6）是一個非常重要的參數(shù)。壓縮點數(shù)值越高，意味著線性度越好。如果信號輸入總功率越接近于1dB壓縮點，則非線性越趨于明顯，就會產(chǎn)生比較強的諧波、交調(diào)產(chǎn)物，造成輻射干擾，因此選擇參數(shù)時應(yīng)該留有余量空間，并且選擇在線性區(qū)間工作。

圖6 1dB壓縮點示意圖

2）針對RF SWITCH器件選型，盡可能選用性能和指標(biāo)參數(shù)優(yōu)良的IC，重點考量的是1dB增益壓縮點、帶寬、插入損耗等參數(shù)。

3）針對RF SWITCH PCB，盡可能地減少射頻路徑上的節(jié)點；減少輸出路徑距離，減少弧度數(shù)量，并且將輸出PIN的位置與端子對齊為佳。圖7為整改前PCB，圖8為整改后PCB。

圖7 整改前PCB圖

圖8 整改后PCB圖

4 結(jié)論

本文以車載T-BOX產(chǎn)品為例，針對在做CE-RED認(rèn)證環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的輻射測試超標(biāo)不合格問題進(jìn)行論述，對輻射雜散測試原理、問題產(chǎn)生的原因以及對策方法做了敘述；同時針對認(rèn)證時機節(jié)點選擇深有體會，在汽車電子產(chǎn)品研發(fā)過程中，先期在WK設(shè)計階段進(jìn)行摸底和整改的成本和風(fēng)險會小于后面PR階段，可以避免不必要的重復(fù)實驗和成本浪費，例如針對CE-RED實驗，應(yīng)該排序在eCall實驗前面摸底。通過對認(rèn)證過程出現(xiàn)的問題整改和摸索，積累了一定心得和經(jīng)驗，可以作為借鑒。