車載通信設(shè)備EMC整改：推動汽車電子發(fā)展的基石｜深圳南柯電子

據(jù)統(tǒng)計，因EMC問題導(dǎo)致的車載系統(tǒng)故障中，30%與通信模塊相關(guān)，包括信號中斷、數(shù)據(jù)誤碼、設(shè)備死機(jī)等。隨著5G、V2X等高頻通信技術(shù)在汽車領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，車載通信設(shè)備面臨的電磁兼容挑戰(zhàn)日益嚴(yán)峻。電磁兼容性（EMC）整改不僅關(guān)乎產(chǎn)品合規(guī)認(rèn)證，更直接影響到智能網(wǎng)聯(lián)汽車的功能性安全與用戶體驗。

一、車載通信設(shè)備EMC整改的EMC測試標(biāo)準(zhǔn)體系：合規(guī)基礎(chǔ)與技術(shù)要求

車載通信設(shè)備EMC整改必須建立在充分理解與遵循國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)體系的基礎(chǔ)上。目前，國際主流標(biāo)準(zhǔn)如UN R10（歐盟）和ISO 11451/11452系列，對整車及零部件的電磁發(fā)射和抗擾度提出了嚴(yán)格要求。UN R10 07版修訂案將抗擾度測試頻率擴(kuò)展至6GHz，并新增自動駕駛系統(tǒng)、eCall等安全判據(jù)，已于2025年1月起強(qiáng)制實施。

中國標(biāo)準(zhǔn)方面，GB/T 18387-2025將5G通信模塊納入測試范圍，計劃2025年前實施；GB/T 18655-2010規(guī)定了零部件的無線電騷擾限值，涵蓋傳導(dǎo)和輻射發(fā)射。測試流程包括標(biāo)準(zhǔn)匹配、設(shè)備校準(zhǔn)、車輛狀態(tài)準(zhǔn)備、測試項目執(zhí)行及數(shù)據(jù)分析。EMI測試涵蓋傳導(dǎo)和輻射發(fā)射，EMS測試包括輻射、傳導(dǎo)和瞬態(tài)抗擾度。動態(tài)工況測試通過自動化系統(tǒng)提升重復(fù)性，解決傳統(tǒng)測試的不足。

二、車載通信設(shè)備EMC整改的高頻EMC問題特點(diǎn)：挑戰(zhàn)與溯源方法

1GHz以上頻段的輻射干擾具有顯著頻域特征：其能量集中于開關(guān)頻率的高次諧波，且干擾路徑呈現(xiàn)“寄生參數(shù)敏感”特性。某車載尾門電機(jī)在1.2GHz頻段超標(biāo)15dB的案例表明，傳統(tǒng)低頻整改方法對高頻問題往往失效。

高頻輻射超標(biāo)的核心機(jī)理主要有三類：

1、開關(guān)器件的非線性效應(yīng)——MOSFET快速開關(guān)產(chǎn)生的電壓振鈴是高次諧波的主要來源；

2、PCB寄生參數(shù)諧振——高頻信號路徑的分布電容/電感易形成諧振回路；

3、結(jié)構(gòu)縫隙泄漏——金屬機(jī)箱接縫處若縫隙寬度>λ/20（1GHz對應(yīng)1.5mm），屏蔽效能將下降20dB以上。

溯源工具鏈：高頻案例需采用“頻譜儀+近場探頭+TDR時域反射計”組合。通過頻譜分析儀定位2.4GHz、100MHz等熱點(diǎn)頻段，結(jié)合近場探頭掃描電路板，可精準(zhǔn)定位干擾源。

三、車載通信設(shè)備EMC整改的軟件算法輔助整改：提升抗干擾韌性

1、展頻與跳頻技術(shù)

針對時鐘諧波輻射問題，可采用以下軟件策略：

（1）展頻：通過調(diào)制開關(guān)頻率（如三角波展頻），將100MHz時鐘的三次諧波輻射降低18dB；

（2）跳頻：在無線通信中動態(tài)切換工作頻點(diǎn)，某藍(lán)牙耳機(jī)通過跳頻算法將2.4GHz頻段干擾概率降低70%。

2、數(shù)字濾波算法

在ADC采樣端加入FIR濾波器，可有效抑制工頻干擾。例如，某傳感器通過該方案將50Hz干擾抑制40dB，采樣精度提升3倍；

3、通信協(xié)議優(yōu)化

通過調(diào)整通信速率、信號編碼方式等，降低電磁干擾影響。例如，將CAN總線速率從500kbps降至250kbps，可減少高頻諧波產(chǎn)生。在系統(tǒng)級優(yōu)化中，可以實施自適應(yīng)濾波算法，基于小波變換的實時噪聲識別，動態(tài)調(diào)整濾波器參數(shù)（截止頻率±20%可調(diào)）。

四、車載通信設(shè)備EMC整改的系統(tǒng)級整改流程與核心思維

1、EMC整改核心思維應(yīng)遵循 “做什么？為什么？依據(jù)是什么？” 的方法論。這一定義包括三個關(guān)鍵方面：

（1）做什么：定位干擾源、分析路徑、驗證整改、反饋優(yōu)化；

（2）為什么：基于 dv/dt、di/dt 導(dǎo)致的 EMI 原理，以及 EMC 的“三要素”理論（干擾源、干擾路徑、敏感體）；

（3）依據(jù)：包括頻譜/波形包絡(luò)分析、近場探頭定位結(jié)果、整改后測量數(shù)據(jù)對比。

2、系統(tǒng)級整改策略需遵循“源頭抑制-路徑阻斷-結(jié)構(gòu)加固”的三級防控體系：

（1）源頭抑制技術(shù)：包括濾波優(yōu)化、吸收電路和擴(kuò)頻技術(shù)；

（2）路徑阻斷技術(shù)：包括關(guān)鍵信號控制、濾波器設(shè)計和隔離技術(shù)；

（3）結(jié)構(gòu)加固技術(shù)：包括屏蔽罩優(yōu)化、接地優(yōu)化和線纜處理。

3、測試驗證環(huán)節(jié)需要形成閉環(huán)整改流程，包括：

（1）輻射發(fā)射測試：遵循ISO 11451-2標(biāo)準(zhǔn)，在10米法暗室測試80MHz-1GHz頻段輻射；

（2）傳導(dǎo)抗擾度測試：按ISO 7637-2要求，施加脈沖1/2a/2b/3a/3b組合干擾；

（3）靜電放電測試：執(zhí)行GB/T 19951標(biāo)準(zhǔn)，接觸放電±8kV，空氣放電±15kV。

五、車載通信設(shè)備EMC整改的未來技術(shù)發(fā)展趨勢

1、隨著汽車電子電氣架構(gòu)向域集中式演進(jìn)，車載通信設(shè)備EMC設(shè)計面臨新挑戰(zhàn)：

（1）高頻化：5G通信（3.5GHz/6GHz）對屏蔽材料提出更高要求；

（2）集成化：多模天線（GNSS/5G/V2X）共址設(shè)計需創(chuàng)新濾波方案；

（3）智能化：AI算法實時優(yōu)化濾波參數(shù)，動態(tài)適應(yīng)復(fù)雜電磁環(huán)境。

2、AI輔助診斷技術(shù)正在興起，利用機(jī)器學(xué)習(xí)模型預(yù)測輻射熱點(diǎn)，縮短整改周期。

（1）仿真技術(shù)應(yīng)用：EMC Studio等專業(yè)仿真軟件可實現(xiàn)包括線纜線束等實際復(fù)雜工程EMC問題的精確分析，支持從直流到數(shù)GHz頻段的電磁兼容仿真；

（2）新材料新工藝：如納米晶合金磁芯濾波器、鐵氧體吸波材料等，為高頻干擾抑制提供了新的解決方案。

結(jié)語

行業(yè)實踐表明，采用分層整改策略可使車載通信設(shè)備EMC整改周期縮短40%，一次通過率提升至85%以上。隨著5G、V2X等通信技術(shù)向更高頻段發(fā)展，車載通信設(shè)備的EMC整改將從“事后補(bǔ)救”轉(zhuǎn)向“前置設(shè)計”，成為產(chǎn)品開發(fā)不可或缺的環(huán)節(jié)。未來，只有將EMC理念深度融入產(chǎn)品設(shè)計全流程，才能在智能網(wǎng)聯(lián)汽車的激烈競爭中占據(jù)先機(jī)。

審核編輯 黃宇