零部件傳導發射（電壓法）的測量不確定度評定

許向國，李華

（中國汽車工程研究院股份有限公司，重慶 401122）

引言

如何評價車載電子零部件的傳導發射是否符合相關要求，降低實驗室的測試風險，對傳導發射的測量不確定度進行評定，顯得尤為重要，在實驗室合格評定的過程中，實驗室必須滿足CNAS-CL01-G003《測量不確定度要求》。CISPR25-2021[1]對車載零部件的輻射騷擾、傳導騷擾（電壓法和電流法）的測量不確定度提出了新的要求，本文以汽車零部件的傳導測量系統為例進行分析，系統地分析了影響傳導發射結果的各影響量，提出了傳導發射（電壓法）測量不確定度的數學模型。針對各分量進行不確定度分析和評估，計算各分量的標準不確定度，然后其合成標準不確定度和擴展不確定度，最后給出將測量系統不確定度引入最終結果判定的方法。

1 電源端子的傳導發射測試方法

汽車零部件產生的射頻傳導發射（電壓法）測量是利用人工電源網絡（簡稱AN）測量車載零部件的電源端口的傳導電壓信號，信號通過同軸電纜發送測量接收機，通過測量接收機讀取樣品發射的信號強度值。測試布置如圖1所示。測量接收機的正弦波電壓準確度、脈沖響應、以及本底噪聲均應滿足CISPR16-1-1[2]的要求。

圖1 電源端子的傳導發射測試布置

2 數學模型

根據測試方法以及測試鏈路進行分析，對該測試鏈路建立如下數學模型：

式中：

V—被測量電壓。

下面逐一對式（1）中的影響量進行分析，并評定主要輸入量的標準不確定度。

3 不確定度來源

3.1 接收機的電壓讀數準確性的修正VR

接收機對電壓值的測量是一個具備對同一被測量進行重復性測量的條件，因此對于接收機的電壓讀數的準確性修正VR可以用A類標準不確定度評定方法進行評定。即對同一測量量進行n次（n≥10）測量，然后利用貝塞爾公式求得單次測量試驗標準差。以傳導信號源作為測量對象，在頻率為5 MHz的頻點獨立進行10次測量，不計算獲得標準偏差為：

3.2 對接收機正弦波電壓的修正δVSW

根據校準結果，按照CISPR16-4-2[4]的方法，設δVSW的修正估計值為零，服從±0.5 dB的矩形分布，由此可得：

3.3 脈沖幅度響應的修正δVPA

根據規定接收機脈沖幅度響應符合ΔδVPA=±1.5 dB的CISPR16-1-1的容差要求，修正值δVPA的估計值為0，具有半寬度為1.5 dB的矩形概率分布，包含因子

脈沖幅度響應修正值δVPA的標準不確定度計算如下：

3.4 對接收機脈沖重復頻率響應的修正δVPR

CISPR16-1-1規定的接收機對脈沖重復頻率的響應的允差隨重復頻率的變化而變化，根據校準報告可得接收機滿足CISPR16-1-1的允差要求，那么δVPR的估計值為0，且服從半寬度為1.5 dB（該值被認為是CISPR16-1-1允差的典型值）的矩形分布，由此可得：

3.5 測試頻率步進的修正δFSTP

根據CISPR25-2021附錄K.3的評估方法，最大誤差約為-1.9dB，因此誤差范圍[0,-1.9] dB。由頻率步進δFSTP引入的誤差修正值的估計值為0 dB，假設頻率步進引入的誤差部分服從半寬度a=0.95 dB的矩形分布。因此

3.6 AN的電壓分壓系數FAN

人工電源網絡的電壓分壓系數的擴展不確定度和包含因子都可以從校準報告獲得。根據校準報告結果對于低壓人工網絡U（FAN）=0.24 dB，高壓人工電源網絡U（FAN）=0.25 dB服從正態分布，包含因子k=2，因此，其標準不確定度計算如下：

3.7 AN電壓分壓系數的頻率內插的修正δFANFI

對于低壓人工電源網絡電壓分壓系數的頻率內插δFANFI修正值的估計值為0，其分布服從半寬度為0.21 dB的矩形概率分布。對于高壓人工網絡，其分布服從半寬度為0.29 dB的矩形概率分布。因此：

3.8 AN阻抗δZAN

δZAN服從三角分布，通過極值計算可以得到，δZAN服從[-2.7，+2.6]的三角分布，由此可得：

3.9 外部接口板與接收機之間的衰減的修正LEXC

由于被測同軸電纜的測試過程與參考電纜測試過程完全一致，因此同軸線纜的衰減值的準確程度依賴于接收機示值的準確程度。因此：

3.10 外部接口板與接收機之間的衰減頻率內插δLEXCFI

由頻率內插導致的不確定度可以通過畫出衰減系數與頻率的變化曲線來評估不確定的范圍。根據曲線分析可得：對于同軸線纜的頻率內插δLEXCFI修正值的估計值為0，其分布服從半寬度為0.24 dB的矩形概率分布。因此：

3.11 內部接口板與人工網絡AN之間的衰減的修正LINC

由于接口板到人工網絡AN之間的同軸線纜的校準方式和接口板到接收機之間的同軸線纜的校準方式一樣，因此u（LEXC）=u（LINC），即：

3.12 內部接口板與人工網絡AN之間的衰減的頻率內插δLINCFI

標準不確定度的評定方法和外部接口板與接收機之間的衰減頻率內插一樣，根據校準數據畫出衰減和頻率的曲線圖，據圖分析。根據曲線分析可得：對于同軸線纜的頻率內插δLINCFI修正值的估計值為0，其分布服從半寬度為0.057 dB的矩形概率分布。因此：

3.13 外部接口板連接器與接收機之間的失配的修正MBKre

根據CISPR25的假設，Γe的值在最壞的情況下接收和接口板的反射系數的模等于0.2。假設接到接收機上的電纜匹配良好（|S11|≤1、|S22|≤1），其衰減可忽略（|S21|≈1），因此可以得到：MBKre±=20lg[1±0.04] 即

根據CISPR16-4-2可得MBKre的概率分布近似為U型分布，其寬度不大于（MBKre+-MBKre-）、標準差（標準不確定度）不大于半寬度a除以由此可得：

3.14 內部接口板連接器與人工網絡AN之間的失配的修正MANBK

根據CISPR 25-2021的假設，在最壞的情況下接收和接口板的反射系數的模等于0.2，因此內部接口板連接器與人工網絡AN之間的失配所引入的標準不確定度分量和外部接口板連接器與接收機之間的失配所引入的標準不確定度分量相等，因此：

4 合成標準不確定度和擴展不確定度

根據以上各標準不確定度分量匯總見參量匯總如表1所示。

表1 標準不確定度分量匯總表

合成標準不確定度，根據公式：

將（2）～（18）式對應各式帶入（19）式中即可得到合成標準不確定度。

對于低壓人工電源網絡：

假設合成標準不確定度服從標準正態分布，包含概率為95.45 %，此時包含因子k=2計算擴展不確定度。

U（V）=2uc（V） （20）

將（19）式的結果帶入（20）式可得：

對低壓人工電源網絡：U（V）=3.62 dB

對高壓人工電源網絡：U（V）=3.62 dB

5 結論

本文分析了影響車載零部件電源端子的傳導發射騷擾測量的影響量，并評定了各個分量的標準不確定度，最后給出了車載零部件的傳導發射（電壓法）的合成標準不確定度和擴展不確定度。

在下列情況下，測量結果的報告應該有測量的結果和測量結果的不確定度兩部分。

1）當測量不確定度與檢測結果的有效性或應用有關時；

2）當客戶或產品標準有要求時；

3）當測量不確定度影響與規范限的符合性時。

其結果應表示如下：

V=測試結果±U（V）k=2。