汽車(chē)對2．4GHz無(wú)線(xiàn)通信的干擾作用

摘要：為了分析汽車(chē)發(fā)出的電磁波對2．4 GHz無(wú)線(xiàn)通信的干擾作用，討論了汽車(chē)的幾種輻射性電磁干擾源，并用頻譜分析儀實(shí)際測量?jì)煞N汽車(chē)在2．4 GHz頻段上輻射性電磁干擾的相對強度，測量結果表明，汽車(chē)在2．4 GHz頻段發(fā)出的電磁干擾強度很小，可以推斷汽車(chē)對車(chē)栽2．4 GHz無(wú)線(xiàn)通信的影響作用不大。
關(guān)鍵詞：汽車(chē)；電磁干擾；無(wú)線(xiàn)通信；干擾強度

0 引言
電子化和智能化已成為汽車(chē)技術(shù)發(fā)展的主要方向?，F代汽車(chē)裝載了大量電子設備，如高性能微處理器，電子變速器、自動(dòng)巡行控制器、電子燃油噴射系統、車(chē)載通信娛樂(lè )及導航系統。這些電子設備工作時(shí)會(huì )向空間發(fā)射高頻電磁波，進(jìn)而對其他電路的正常工作造成干擾而形成所謂的電磁干擾。汽車(chē)產(chǎn)生的電磁干擾不但會(huì )影響其他電子設備正常工作，也會(huì )影響汽車(chē)電氣系統本身的正常工作。
ISM是工業(yè)、科學(xué)和醫療頻段，國際電信聯(lián)盟無(wú)線(xiàn)通信委員會(huì )規定，只要設備的發(fā)射功率低于一定值且不對其他頻段造成干擾，即可免費使用此頻段。國際上最常用的ISM頻段是433 MHz，915 MHz和2．4 GHz。其中，2．4 GHz為各國共同的ISM頻段。目前，無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)、藍牙、ZigBee、WirelessUSB等無(wú)線(xiàn)設備均工作在2．4 GHz頻段上。
電磁干擾問(wèn)題由來(lái)已久，從1906年開(kāi)始，人們就提出對汽車(chē)產(chǎn)生的電磁干擾加以限制，點(diǎn)火系統作為主要的電磁干擾源，成為研究的重點(diǎn)。本實(shí)驗主要目的是通過(guò)分析汽車(chē)上的電磁干擾源和實(shí)測汽車(chē)在2．4 GHz頻段產(chǎn)生的輻射性電磁干擾的相對強度，推斷其對部署在汽車(chē)上的2．4 GHz無(wú)線(xiàn)通信設備的干擾作用。

1 汽車(chē)的電磁干擾源
電磁干擾產(chǎn)生于干擾源，它是一種來(lái)自外部的、并有損于有用信號的電磁現象。汽車(chē)對車(chē)載電氣設備的干擾分為兩種。第一種是輻射干擾，電磁波通過(guò)自由空間直接透入電子設備，并激勵設備內部的電路，在電路上產(chǎn)生相應的干擾能量，使與電路發(fā)生邏輯性錯誤，足夠強的電磁干擾甚至可以直接損壞敏感的電子器件；第二種是傳導干擾，干擾源通過(guò)電源線(xiàn)、信號線(xiàn)等線(xiàn)纜把干擾信號耦合到其他設備，對其他設備的正常工作造成危害。對于獨立供電的車(chē)載2．4 GHz通信設備而言，它主要受到汽車(chē)的輻射性電磁干擾，所以本文主要分析、測量汽車(chē)的輻射性電磁源。
按照電磁波產(chǎn)生與傳播理論，只要在直線(xiàn)形的電路上引起電磁振蕩，直線(xiàn)形電路的兩端就會(huì )出現交替的等量異號電荷，這樣的電路就會(huì )向空間發(fā)射電磁波。電磁波在單位時(shí)間內輻射的能量與頻率的四次方成正比，即電路的振蕩頻率越高就越容易向外輻射電磁波。汽車(chē)上有許多符合此條件的電路，因此汽車(chē)可以發(fā)出各種頻率的電磁干擾。交通密度每增加一倍，干擾噪聲功率頻譜密度便增加3～6 dB(A)。
汽車(chē)電氣系統內最強的電磁干擾源是點(diǎn)火系。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機正常運行時(shí)，點(diǎn)火線(xiàn)圈次級的瞬變電壓很高，能在50μs內上升至35 kV?；鸹ㄈ姌O放電時(shí)，會(huì )形成強烈的電磁輻射向周?chē)淖杂煽臻g傳播。這種輻射電磁噪聲包含很高的頻率成分，是電視廣播的主要干擾源。
汽車(chē)上有著(zhù)許多的感性負載，比如各種電動(dòng)機和電磁閥。電磁閥的線(xiàn)圈在開(kāi)路瞬間，會(huì )產(chǎn)生幾十倍于其工作電壓的反向電壓。這個(gè)反向電壓在由電感與分布電容形成的一個(gè)LC串聯(lián)振蕩電路中繼續諧振，從而產(chǎn)生諧波非常豐富的電磁輻射。這也是一個(gè)非常重要的電磁干擾源。
汽車(chē)上還存在許多觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，由于觸點(diǎn)存在接觸電阻的原因，開(kāi)關(guān)在開(kāi)合時(shí)往往會(huì )產(chǎn)生電火花。如果電路中的電流比較大，這種電火花引起的電磁輻射也能夠干擾其他電器設備。直流電機工作時(shí)，炭刷和整流子也會(huì )產(chǎn)生較強的火花，在很寬的頻率范圍內引起輻射性電磁干擾。汽車(chē)的雨刮電機普遍用直流電機，對外產(chǎn)生的干擾也較強。