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行车记录仪等设备对车载收音机的电磁干扰(1)

2017-1-16 11:24 168 0

“微测”与大家见面了。在这里,我们不玩儿所谓的“高大上”,玩儿玩儿“接地气的测量”。


越来越多的人为自己的车加装了行车记录仪,导航仪等车载设备。我也买了一个行车记录仪,装到车上后,发现原配的收音机就不好使了--- 几乎每个台都有很烦人的噪音干扰。哪里出了问题?在网上一搜,发现有很多人也遇到了类似的问题,发了不少帖子来寻求解决办法,也有不少热心人提出了他们的一些想法和改进建议。


凭经验,从现象来看,怀疑是车载记录仪对收音机产生了干扰,干扰的频率范围正好覆盖了调频台比较集中的那个频段,也就是在从80MHz 到120MHz之间的这个频段上产生了一些干扰信号,与一些电台的频率正好吻合,于是加入了杂音,严重的话,甚至可能会导致有些台收不到。不同车型,情况各异,有的收音机的天线安装在后视镜的上方,与记录仪的安装位置很近,有的安装在车顶的后部,走线的路径,使用的收音机也都不一样。所以,不是所有的车都会遇到这种干扰。但既然遇到了,得想想办法解决。难道非要再换个“抗干扰能力强的”车载收音机不成?哪个强?估计只有装进去试了才知道。电磁干扰,是哪个环节产生的?是记录仪产生的?还是车载供电电源产生的?我们需要对问题先进行定位。怎么定位?插上车载电源,不接记录仪,发现收音机依然被干扰。莫非干扰来自车载电源?于是找来了另外几个不同厂家的车载电源,接上去一个个试,结果发现当使用其中的一个时,干扰几乎感觉不到!


在电子测量领域混了多年的人,喜欢“刨根问底儿”,想把这个问题搞得清楚些。那就拆下来“微测微测”吧 --- 频谱仪加上“近场探头”,就可以对电磁干扰(EMI)进行定位和测量,这是业界常用的方法。


于是找来一台频谱仪,RIGOL的DSA815,频率范围9KHz到1.5GHz,测EMI足够了。“近场探头”怎么办?手头暂时没有现成的,但又急着想测,不想因此而耽误了我的定性测量,那就自制一个吧!用了十几分钟,就自制了一个近场探头。从车上拆下了整套行车记录仪,要让它在测试台上工作起来,需要设置测量环境。行车记录仪的车载电源的输入端平时要接到车的点烟器上,为它提供12V的直流供电,它会输出5V的直流给记录仪供电,其实它是个DC到DC的转换电源。好办,再找来一台直流电源,RIGOL的DP832,这个DP800系列都是线性电源,输出纯净,干扰很小,这样可避免对测试环境引入额外的干扰,不然,就说不清楚了。它有3路输出(CH1:0~-30V/0~3A;CH2:0~30V/0~3A;CH3:0~5V/0~3A),第一,第二路的参数合适,于是把通道2设置成12V,0.5A的直流输出。为了以防万一,还把通道2的过压保护设成13V,过流保护设成1A并打开,万一发生什么,通道2可自动切断输出。把DP832的第二路输出分别接到车载电源的输入端的正负极上,一加电,行车记录仪开机干活儿了!




图一:测试设置


在DP832的彩色液晶屏上可清晰观察到电源的实际输出参数。观察到的实际输出电压是12.01V,电流是0.17A,功率是2.042W,输出参数一目了然!这也是整套记录仪在这个状态下的功耗。



图二:电源的实际输出参数


从哪个部件开始测?貌似给记录仪供电的车载电源最可疑,那就先测测它吧。把自制的近场探头靠近那个电源转换头,找到辐射比较大的位置,不测不知道,一测吓一跳:好明显的电磁辐射!现在的很多车载电源,车充内部采用的技术都属于降压型开关电源。既然是开关电源,电磁辐射通常会大于线性电源,如果采用的电路方案,使用的元器件又出于成本考虑,再加上也没有采取什么屏蔽措施,EMI问题就可想而知了。



图三:在车载电源端测得的明显的电磁辐射


展开看,发现在很宽的频率范围内分布着基波频率是365 KHz,这很可能是开关电源的开关频率,以及是它的整数倍的很多的幅值不低的谐波。



图四:在车载电源端测得的电磁辐射(展开看)


接下来再测测大概2米长的电缆线上是否也有电磁干扰(EMI)的泄漏,它一头儿连接电源,另一头儿连接记录仪,会对两边产生的EMI进行传导并向外辐射。要知道,这么长的线布设在车里,就是一条发射天线。把供电线穿过近场探头的环,一测,EMI也很明显。



图五:在车载电源线上测得的电磁干扰(粉色轨迹)


越来越丰富的电子产品给人们的生活带来了很多乐趣和便利,但电子产品通常都会产生电磁干扰,只是大或小的问题。当它们距离很近的时候,彼此之间可能还会产生干扰。电磁干扰分为辐射和传导两种,必须加以限制,否则就会带来烦恼甚至危害,业界有相关的规范要求。


提到电磁辐射这个词,大家可能很容易想到“微波炉”,其实,对于“材料和工艺到位”的微波炉,电磁辐射的泄漏会很小。针对电磁辐射,电磁干扰这类问题,以前可能有很多朋友是凭经验去判断的。以行车记录仪为例,经过这么一实测,我们会清楚地看到这些电磁干扰来自哪里?大概有多强?以便我们可以有针对性的采取措施。


在欧美,很多电子工程师早已自备工具,在家鼓捣各种东西。“微测”也是他们生活中的乐趣之一。


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