车载以太网电磁兼容辐射发射测试技术规范

随着汽车智能化、网联化程度的不断提升，车载以太网作为高带宽、低延迟的车载通信网络，已广泛应用于高级驾驶辅助系统（ADAS）、车载信息娱乐系统（IVI）、域控制器及自动驾驶平台。然而，车载以太网工作频率高、数据速率大，其高速信号在传输过程中易产生电磁辐射，可能干扰车内其他敏感电子设备，如雷达、GPS、安全气囊控制单元等。因此，开展车载以太网电磁兼容（EMC）辐射发射测试，是确保整车电磁兼容性能达标的关键环节。

一、辐射发射测试的定义与技术意义

辐射发射（Radiated Emission, RE）是指电子设备在工作过程中通过空间向外发射电磁能量的现象。车载以太网由于采用差分信号传输，理论上具有较好的共模抑制能力，但在实际布线、连接器、PCB设计及屏蔽不完善的情况下，仍可能产生共模电流，形成天线效应，导致电磁辐射超标。

辐射发射测试旨在：

● 量化车载以太网系统在工作状态下的空间电磁辐射强度；

● 验证其是否满足整车EMC设计限值要求；

● 识别辐射源，为PCB布局、线束屏蔽、滤波设计提供优化依据；

● 保障车辆在复杂电磁环境下的功能安全与稳定性。

二、测试目的

车载以太网辐射发射测试的核心目标包括：

● 评估车载以太网物理层（PHY）、交换机、ECU在正常通信工况下的辐射水平；

● 验证其在不同数据负载（如空载、50%负载、满载）和通信协议（如TCP/IP、SOME/IP）下的辐射特性；

● 确保在整车级EMC测试中，车载以太网系统不会成为主要干扰源；

● 支持整车厂完成EMC合规性认证，满足型式认证与市场准入要求。

三、检测标准与技术依据

本测试严格依据以下现行有效的国家与行业标准执行，确保测试方法的规范性与结果的可比性：

● GB/T 18655-2018《车辆、船和内燃机 无线电骚扰特性 用于保护车载接收机的限值和测量方法》该标准规定了车辆及其电子部件的辐射骚扰测量方法与限值，适用于150 kHz～2.5 GHz频率范围，明确要求在电波暗室中进行辐射发射测试。

● CISPR 25:2016《车辆、船和内燃机 无线电骚扰特性 用于保护车载接收机的限值和测量方法》国际通用标准，被广泛采用于整车及零部件级EMC测试，其测试布置、扫描方式与限值要求与GB/T 18655一致。

● GB/T 17619-2023《机动车电磁兼容性试验方法和限值》针对整车级EMC测试提出系统性要求，包括辐射发射的测试场地、天线布置、扫描速度等。

● ISO 11452-2:2019《道路车辆—电磁兼容性—第2部分：车外辐射源的抗扰性试验方法》虽主要针对抗扰度，但其测试环境与天线系统布置可为辐射发射测试提供参考。

● LV 124（OEM企业标准）部分整车厂（如大众）在其企业标准中对车载以太网等高速总线提出更严格的辐射限值，可作为内部设计验证依据。

所有测试应优先采用GB/T 18655-2018与CISPR 25:2016，确保与国内检测机构及整车厂技术要求一致。

四、测试系统组成

测试系统应包括以下核心设备：

● 电波暗室（SAC）：3m或10m法半电波暗室，地面为导电金属板，吸波材料覆盖墙面与天花板；

● 双锥天线与对数周期天线：覆盖30 MHz～1 GHz与1 GHz～6 GHz频段；

● 接收天线塔：可升降，支持垂直与水平极化方向测量；

● EMI接收机或频谱分析仪：具备峰值、准峰值、平均值检波功能，符合CISPR 16-1-1要求；

● 测试转台：被测设备（EUT）置于非金属转台上，可360°旋转以寻找最大辐射方向；

● 线束与负载模拟器：模拟真实车辆线束长度与终端阻抗，包括供电线、地线、数据线；

● 车载以太网测试平台：包含被测ECU、交换机、通信负载生成工具（如IXIA、Spirent）、数据记录系统；

● 电源与人工电源网络（AMN）：提供稳定直流供电，隔离外部干扰。

五、测试环境条件

● 测试场地：符合GB/T 18655要求的半电波暗室，归一化场地衰减（NSA）校准合格；

● 温度：15℃～35℃；

● 湿度：25%～75%RH；

● 大气压力：86 kPa～106 kPa；

● 电磁环境：背景噪声至少低于限值6 dB，确保测量有效性；

● 接地系统：所有设备通过低阻抗路径连接至暗室参考地平面。

六、测试方法与流程

1. 测试前准备

○ 被测设备（EUT）安装于标准测试台，线束按标准长度与布置方式铺设；

○ 所有功能接口连接负载模拟器，确保正常通信；

○ 开启EUT，运行预设通信工况（如持续发送视频流或SOME/IP消息）；

○ 设置EMI接收机：扫描范围30 MHz～6 GHz，步进频率2 MHz以下，驻留时间≥150 ms。

2. 测试工况设置

○ 静态工况：设备上电待机，无数据传输；

○ 动态工况：满带宽数据传输（如100BASE-T1或1000BASE-T1）；

○ 协议混合工况：TCP、UDP、SOME/IP等混合流量；

○ 电源波动工况：模拟冷启动、电压跌落等瞬态条件。

3. 测量过程

○ 天线高度在1～4米范围内扫描；

○ 转台旋转0°～360°，每90°测量一次，寻找最大辐射方向；

○ 分别测量垂直与水平极化方向；

○ 每个频点记录峰值、准峰值与平均值；

○ 每个工况重复测试3次，取最恶劣结果。

4. 判定准则

○ 所有频率点辐射强度不得超过GB/T 18655中规定的限值曲线；

○ 重点关注：150 MHz～200 MHz（时钟谐波）、400 MHz～600 MHz（数据速率倍频）、1.5 GHz以上（高速信号边沿）；

○ 若任一频点超标，判定为不合格，需进行整改。

七、数据处理与结果评估

● 原始数据由EMI接收机自动记录，导出为CISPR格式或CSV；

● 使用专业软件生成辐射频谱图，叠加限值曲线；

● 标注超标频点、对应工况与极化方向；

● 进行频谱分析，识别主要辐射源（如时钟、数据边沿、电源噪声）；

● 生成测试报告，包含测试配置、工况、结果图、结论与建议。

八、测试报告内容

● 样品信息：设备型号、制造商、测试日期；

● 测试依据：GB/T 18655-2018、CISPR 25:2016；

● 测试设备清单及校准有效期；

● 测试环境描述（暗室、温度、湿度）；

● 测试配置图（线束布置、天线位置）；

● 工况说明与通信负载设置；

● 测量结果图表（频谱图、数据表）；

● 是否符合限值的结论；

● 测试人员签字及检测机构盖章。

九、应用价值与优化方向

1. 应用价值

○ 提前识别设计缺陷，降低整车EMC风险；

○ 支持零部件级EMC设计验证，缩短整车开发周期；

○ 为线束屏蔽、滤波器选型、PCB布局提供数据支撑；

○ 满足整车厂供应商准入要求，提升产品竞争力。

2. 优化方向

○ 优化PCB布局：缩短高速信号走线，增加地平面完整性；

○ 采用屏蔽线缆与连接器，确保360°接地；

○ 增加共模扼流圈或滤波电容，抑制高频噪声；

○ 使用扩频时钟技术（SSCG）降低峰值辐射；

○ 优化软件协议调度，避免突发高负载。

十、结语

车载以太网作为未来智能汽车的核心通信架构，其电磁兼容性能直接影响整车可靠性与安全性。辐射发射测试是验证其电磁“洁净度”的关键手段。通过基于GB/T 18655-2018、CISPR 25:2016等现行有效标准的系统化测试，可科学评估车载以太网系统的辐射水平，确保其在复杂电磁环境中的兼容性与稳定性。

该测试应纳入车载以太网ECU开发的必经环节，建立“设计-测试-整改-验证”的闭环流程，持续提升产品EMC性能，为智能网联汽车的高可靠运行提供坚实保障。