實例分析-汽車內(nèi)電磁環(huán)境的建模分類

實例分析--汽車內(nèi)電磁環(huán)境的建模分類

汽車電電子化的的進展迅迅速，已已經(jīng)進入入了使用用電子技技術實現(xiàn)現(xiàn)高端功功能的時時代。與與此同時時，在設設計階段段便考慮慮電磁環(huán)環(huán)境的做做法也愈愈發(fā)重要要。汽車車整體和和開發(fā)的的全部工工序都需需要在充充分意識識到EMMC（EElecctroo-maagneeticcCoompaatibbiliity）的的體系中中實施。也也就是說說，“EEMC設設計框架架”已經(jīng)經(jīng)是不可可或缺的的機制。

這這一機制制包括了了設計技技術、EEMC對對策、系系統(tǒng)開發(fā)發(fā)、交流流等產(chǎn)品品化所需需要的技技術和體體制。如如果能夠夠按照生生產(chǎn)一線線的實際際情況對對這些進進行恰當當?shù)恼砝?，那么么就可以以靈活應應對人們們對于汽汽車的需需求變化化。

在這這里，筆筆者將以以汽車導導航系統(tǒng)統(tǒng)（車載載導航儀儀）設計計一線的的經(jīng)驗為為依據(jù)，從從汽車部部件廠商商的角度度出發(fā)，介介紹對車車載設備備EMCC的思考考方法、以以及設計計流程的的一部分分。

電電磁輻射射強度隨隨著車載載導航儀儀的高性性能而增增大

首首先介紹紹車載導導航儀的的多功能能化和高高速化。眾眾所周知知，車載載導航儀儀的出發(fā)發(fā)點是導導航，然然后才是是通過DDSRCC（DeediccateedSShorrtRRanggeCCommmuniicattionns）、電電視、移移動網(wǎng)絡絡等通信信手段與與車外相相連接?，F(xiàn)現(xiàn)在，車車載導航航儀已不不再是單單純的指指路工具具，而是是發(fā)展成成為了能能夠借助助各類供供應商進進行多種種內(nèi)容交交換的雙雙向交流流裝置。為為了向駕駕駛員提提供安全全、放心心、便利利、舒適適的駕駛駛環(huán)境，車車載導航航儀正在在向聯(lián)結(jié)結(jié)人與機機械（這這里指汽汽車）的的HMII（HuumannMaachiineIntterffacee）中心心轉(zhuǎn)變（圖圖1）。

圖1：汽車車多媒體體全球?qū)Ш絻x從從“指路路”裝置置轉(zhuǎn)變成成了向駕駕駛員提提供“貼貼心服務務”和“愉愉悅心情情”的“HHMI中中心”。((點擊放放大)

今后，車車載導航航儀的多多媒體化化還將繼繼續(xù)發(fā)展展，在兼兼顧前面面提到的的“安全全放心”、“便便利舒適適”這兩兩個主軸軸的同時時，不斷斷增加功功能（圖圖2）。因因此，與與EMCC相關的的技術也也將愈發(fā)發(fā)重要。比比如，當當車載導導航儀能能夠與車車輛內(nèi)各各個儀器器聯(lián)動，協(xié)協(xié)助防止止沖撞時時，車載載導航儀儀本身作作為傳感感器，就就需要較較高的可可靠性。這這時，抗抗擾度（對對于電磁磁噪聲的的耐受性性）就會會成為課課題。而而且，隨隨著車內(nèi)內(nèi)外網(wǎng)絡絡的拓展展，防止止與外部部儀器之之間相互互干擾的的EMCC技術也也愈發(fā)重重要。在在聲音識識別和停停車輔助助等車載載導航儀儀本身的的多功能能化，以以及音視視頻娛樂樂功能的的一體化化進程中中，考慮慮電磁噪噪聲的發(fā)發(fā)射問題題是不可可回避的的課題。

圖2：車載載導航儀儀的多媒媒體化在在兼顧“貼貼心服務務”和“愉愉悅心情情”的同同時增加加功能。EEMC成成為重要要課題。來自CPUU和內(nèi)存存的輻射射增大在這里里，讓我我們來回回顧一下下車載導導航儀的的發(fā)展歷歷史。119877年作為為電子地地圖顯示示裝置問問世的車車載導航航儀，首首先于119900年實現(xiàn)現(xiàn)了搜索索前往目目的地路路徑和指指路的功功能，然然后，到到19995年左左右，指指路實現(xiàn)現(xiàn)了語音音化。接接著，進進入20000年年以后，與與各種網(wǎng)網(wǎng)絡服務務聯(lián)動的的多媒體體化得到到了發(fā)展展。

為了了實現(xiàn)上上述進步步，車載載導航儀儀的性能能得到了了穩(wěn)步提提高。以以路徑搜搜索時間間為例，220077年與119900年相比比，時間間縮短到到了1//10以以下。位位置誤差差（精度度）實現(xiàn)現(xiàn)了1//6以下下的高精精度化（圖圖3）。

圖3：性能能的變化化圖在從從導航儀儀向語音音導航儀儀、多媒媒體型導導航儀轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變的過過程中實實現(xiàn)了大大幅度的的高速化化·高精精度化。

其原動動力毋庸庸置疑是是CPUU的進步步（即計計算機系系統(tǒng)的大大規(guī)?；蜁r鐘鐘的高速速化）。車車載導航航儀的CCPU時時鐘和內(nèi)內(nèi)存總線線時鐘頻頻率近來來得到了了快速提提高（圖圖4）。CCPU時時鐘頻率率正在逼逼近上限限，今后后，提高高性能可可能要依依賴在一一個LSSI內(nèi)配配置多個個CPUU的多CCPU化化進程。而而另一方方面，DDRAMM的內(nèi)存存總線還還在以不不增加位位寬的前前提下提提高性能能，因此此，時鐘鐘頻率的的上升勢勢不可擋擋。

圖4：車載載導航儀儀用CPPU/DDRAMM的高速速化趨勢勢輻射能能的預測測趨于重重要。

芯片面面積和時時鐘頻率率的增加加容易導導致輻射射電磁噪噪聲增大大。因此此，對這這些輻射射源的輻輻射進行行預測管管理會逐逐漸成為為重要環(huán)環(huán)節(jié)。對對于車載載導航儀儀的核心心（Naavi--Corre），如如圖5（aa）所示示，CPPU和總總線是主主要輻射射源。由由經(jīng)驗可可知，直直接來自自于CPPU的輻輻射能指指標Pcc與工作作電壓的的平方、工工作頻率率、芯片片面積分分別成正正比，這這些數(shù)值值的積被被作為“輻輻射能指指標”應應用到了了預測管管理（圖圖5（bb）注11）之中中。內(nèi)存存總線的的輻射能能指標PPm也同同樣與工工作電壓壓的平方方、工作作頻率、內(nèi)內(nèi)存總線線位寬的的積成正正比。

注1）來來自CPPU的電電磁噪聲聲主要有有以下兩兩個發(fā)生生源：（11）來自自時鐘線線和信號號線的輻輻射，（22）驅(qū)動動電路直直通電流流的輻射射。筆者者認為（22）占主主要地位位。驅(qū)動動電路一一般由兩兩個晶體體管的圖圖騰柱結(jié)結(jié)構組成成，在時時鐘的邊邊緣部分分存在電電流貫穿穿上下晶晶體管的的時刻。該該直通電電流的輻輻射是過過流進入入無限接接近于00的阻抗抗時產(chǎn)生生的，遠遠遠大于于（1）中中充放電電電流流流經(jīng)時鐘鐘線和信信號線布布線時的的輻射。因因此可以以認為，輻輻射同樣樣為（22）較大大。

圖5：車載載導航儀儀的CPPU/內(nèi)內(nèi)存總線線輻射能能

把這些些輻射能能指標的的變化繪繪制成圖圖表可以以得到類類似于圖圖5（cc）的增增長曲線線。該指指標為220以下下時無需需特殊對對策，770以下下時需要要從設計計階段開開始實施施對策，如如果超過過70，憑憑借現(xiàn)有有的知識識則很難難找出對對策。因因此，220100年之后后的對策策技術開開發(fā)將更更加重要要。

如上上所述，隨隨著電子子電路輻輻射能的的增大，從從設計階階段開始始研究EEMC已已經(jīng)成為為了不可可或缺的的步驟。

車輛的的電磁環(huán)環(huán)境整理理為3級級圖6給給出的樹樹形圖對對于理解解EMCC的整體體結(jié)構很很有幫助助，本公公司的內(nèi)內(nèi)部培訓訓也經(jīng)常常使用。這這是按照照發(fā)射//抗擾度度、傳導導/輻射射的組合合，把EEMC分分成四個個大類進進行整理理的方法法。其中中，在設設計階段段的EMMC研究究和測量量精度方方面，尤尤其需要要注意的的是電場場的輻射射。

圖6：EMMC的分分類樹在在設計階階段研究究EMCC時需要要特別注注意電場場輻射噪噪聲。((點擊圖圖片放大大)

EMCC有國際際標準，與與發(fā)射相相關的CCISPPR（CComiiteIntternnatiionaalSSpeccialldeesPPertturbbatiionssRaadiooeleectrriquues）、與與抗擾度度相關的的ISOO（InnterrnattionnalOrgganiizattionnfoorSStanndarrdizzatiion）等等都被制制定成了了標準。此此外，各各國和地地區(qū)也通通過法律律對發(fā)射射和抗擾擾度進行行了規(guī)制制。

而且且，汽車車廠商為為了使汽汽車產(chǎn)品品能夠上上市，還還會沿襲襲CISSPR和和ISOO的思考考方法，自自行制定定一些部部分更加加嚴格的的標準。各各汽車廠廠商制定定的發(fā)射射標準與與CISSPR225（用用于保護護車載接接收器的的干擾波波限值及及測量法法）相比比，有時時GPSS頻帶和和通信頻頻帶的發(fā)發(fā)射限值值規(guī)定會會偏低，對對于部件件廠商而而言要求求非常嚴嚴格。

輻輻射抗擾擾度的標標準同樣樣如此，某某些汽車車廠商甚甚至提出出了在雷雷達頻帶帶下抗擾擾度為6600VV/m的的苛刻要要求。與與ISOO114452（車車載儀器器的抗擾擾度試驗驗標準）在在特定頻頻率下的的期望值值為2000V//m相比比，需要要耐受33倍的數(shù)數(shù)值，所所以汽車車廠商要要求的指指標更為為苛刻。

如如上所述述，進行行設計需需要從發(fā)發(fā)射和抗抗擾度兩兩個方面面出發(fā)，在在遵守EEMC相相關法令令和汽車車廠商所所要求的的指標的的同時，使使終端用用戶感到到滿意。對對于設計計技術人人員而言言，重要要的是將將EMCC設計視視為產(chǎn)品品的基本本功能之之一。

但但是，電電子儀器器的網(wǎng)絡絡環(huán)境正正在車內(nèi)內(nèi)外不斷斷拓展。車車外有借借助手機機等的廣廣域通信信網(wǎng)、借借助無線線LANN的狹域域無線系系統(tǒng)。車車內(nèi)則遍遍布信息息系統(tǒng)、車車