什么是BCI大电流注入？好懂又简单！

大电流注入（BCI：Bulk Current Injection）—— 汽车电子EMC测试中经常碰到的测试项，由于在车辆实际应用场景中，不同车载零部件的连接线缆一般会捆扎在一起，这样就会导致不同线缆之间会有不同频段的电磁干扰信号进行相互耦合，极端情况下受到干扰的零部件会发生失效，进而对车辆的行驶安全会产生一定风险。所以该项测试的目的在于模拟RF信号被注入到被测产品电源线或信号线上时，验证产品功能是否下降或其性能指标是否在容差限值以内。

ISO 11452-4: Road vehicles —

Component test methods for electrical disturbances from narrowband radiated electromagnetic energy — Part 4:Harness excitation methods

测试标准从ISO 11452-4:2005版本到ISO 11452-4:2011版本再到现在最新的ISO 11452-4:2020版本。根据最新ISO 11452-4:2020版本要求，测试频率范围为0.1MHz ~ 400MHz。

测测终于下决心动笔写一写这个话题 —— 尽自己所能，写一篇简单好记的「BCI大电流注入」，连带着测试解决方案和测试设备一起。

开门见山，先学理论和原理。

工作原理是利用电流注入探头这个互感器将干扰信号感应至线束。系统框图如下图所示。

在这个试验过程中，电流注入钳相当于第一电流变换器，线束作为第二电流变换器，因此，射频干扰信号通过电流注入探头耦合后，转换为射频电流，在线束中以共模方式流过（即电流在EUT的所有线束中以相同的方向流动），通过参考地回流进入EUT的连接端口，也称CBCI，一般应用在高频测试（30MHz~400MHz）。

或者以差模方式流过，通过被测线束以外的其它线束回流进入EUT连接端口，也称DBCI，一般应用在低频测试（0.1MHz~30MHz）。电流监测钳作为线缆电流的测量装置，实时监测线束实际感应电流值。

“原理探明”后是不是就该说说测试的方法了呢？

测试方法

BCI测试分为开环法（也俗称替代法）和闭环法。

开环法是在试验之前以前向功率作为试验的基准参数进行系统校准，产生所要测试的电流等级，记录好功放输出的前向功率。测试过程中按校准确定的基准参数对DUT施加干扰信号进行试验。校准和试验过程中前向功率、试验电流等级都应被记录下来。

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闭环法是指将预先校准好的RF干扰信号经射频功率放大器放大后，通过电流注入探头注入至线束中，同时通过电流测量探头测量线束中的实时电流值，比较实时电流值与目标值，决定是升高或降低信号电平输出来达到预先设置的目标值。

可以概括为如下3点：

1）特定试验电平（电流）应在实测前标定，增加功放功率，若电流值满足测试等级要求，则开始注入进行测试。

2）若功率计检测到前向功率值 Pf = k*Pcal (k=4), 则停止增加功率，开始注入测试。

3）测试电流值或者4倍校准功率值，满足其中一项都认为符合要求，以最先达到为准。

目前，各大OEM车厂以及标准制定组织在制定BCI产品标准时，都将ISO 11452-4作为测试方法，但出于自身不同的考虑，一般只会选择开环法和闭环法中的一种。对于ISO 11452-4，开环法与闭环法主要存在以下差异：

1) 开环法的试验线束长度为1700mm，闭环法的试验线束长度为1000mm;

2) 开环法的电流注入位置为150mm, 450mm和750mm，而闭环法的电流注入位置为900mm；

3）闭环法必须使用电流监测钳，监测钳位于50mm处，而开环法测试中电流监测钳只是作为一种选择，一般不使用监测钳；

4）开环法是一种基于给定注入前向功率的开环测试，而闭环法则是通过电流监测钳实时监测的闭环测试。

测试环境

BCI测试的环境以及布置如下——

试验温度：（23±5）℃

试验湿度：20% ~ 80% RH

试验电压：12V系统为（13.5±0.5）V；24V系统为（27±1）V

对于汽车电子系统测试来说，典型的信号频率范围如下：

BCI测试频率范围：1MHz~400MHz 或者 0.1MHz~400MHz 试验需在屏蔽室中进行。

布置要点——

• DUT应布置在绝缘、厚度为(50±5)mm、低相对介电常数（ε< 1.4）的材料上。

• DUT表面应与接地平面边缘距离≥100mm。

• DUT和屏蔽壳体的任何金属部分之间距离应≥500mm，接地平面除外。

• 除非在测试计划中另有说明，试验应采用开环法，DUT和模拟负载之间的线束长度应为（1700 -0/+30）mm，从DUT侧起线束与实验桌前言平行部分应至少1500mm。

• 测试线束（或分支）应布置在绝缘、厚度为(50±5)mm、低相对介电常数（ε< 1.4）的材料上。

• 除非DUT外壳在实车中与金属车架搭接，否则DUT外壳不得与接地平面接地。

• 负载模拟器最好直接放置在接地平面上，如果负载模拟器使用的式金属外壳，则该外壳应连接到接地平面上，接地电阻应<2.5mΩ。

• 在测试过程中，若使用电流监测探头进行监视，应布置在距离DUT连接器（50±10）mm位置处。

• LISN：对于远端接地应用两个LISN，对于近端接地可以只用一个LISN（接于正极）DUT负极则直接连接在接地平面。

-开环法-

除非有其他规定，连接 DUT 与负载模拟器的线束长度为：1700(+300/-0) mm，电流注入探头与 DUT 的距离为：

d = (150 ± 10) mm
d = (450 ± 10) mm

d = (750 ± 10) mm

可以选择不加电流监测探头。

-闭环法-

除非有其他规定，连接 DUT 与负载模拟器的线束长度为：1000(+200/-0) mm，电流注入探头与DUT的距离为（900±10）mm，闭环法必须要放置电流监控探头且到被测设备连接器的距离为（50±10）mm。

BCI测试功能状态分类——

受功能状态定义了 EUT 在试验环境下功能特性的期望目标，适于 EUT 的每一个独立功能， 描述了试验中和试验后预期功能的工作状态。一般有如下五个功能状态：

状态 A：施加干扰过程中及过程后，功能应满足设计要求；

状态 B：施加干扰过程中功能应满足设计要求，但允许超过限值或公差要求，移除干扰后，功能自动恢复到正常状态，存储记忆功能应满足功能等级A的要求；

状态 C：施加干扰过程中，允许功能偏离设计要求，移除干扰后，功能自动恢复到正常状态，存储记忆功能应满足功能等级A的要求；

状态 D：施加干扰过程中，允许功能偏离设计要求，移除干扰后，可以进行简单操作使功能恢复 到正常状态，不允许对记忆功能造成长久的影响；简单操作定义：操作设备电源键（如音响电源开关）；

状态 E：施加干扰过程中，功能偏离设计要求，移除干扰后，需要替换器件或维修方能恢复正常状态。

调制方式

根据ISO 11452-1标准的定义，调制信号的类型和频率由DUT的特性决定，如无其它规定，应参照下列要求：

——未调制正弦波（CW）

——调制频率为1kHz，调制深度为0.8的调幅正弦波 (AM)

——脉冲宽度为577us，周期为4600us的脉冲调制正弦波（PM）

实际实验时不能使用放大器的通断所形成的脉冲或100% AM调制波（调制深度m=1）来代替PM调制波。

调制信号的使用频率范围如下：

——CW: 0.01MHz ~ 18GHz

——AM: 0.01MHz ~ 800MHz

——PM: 800MHz ~ 18GHz

其中BCI测试的调制方式为CW和AM

BCI测试频率步长如下，每个频点的驻留时间一般为2s：

BCI严酷等级：

老规矩，说完测试，说产品。AMETEK CTS为电磁兼容圈贡献了不少“惊世佳品”，以经得起考验的系统结构和设计保证了测试系统能够适应测试标准的变化，满足绝大多数车厂标准的特殊要求，可以说是跨越行业壁垒的专业性出圈。

就让我们一起来看看，这套看似普通但不乏亮点的BCI测试系统的是如何让大家眼前一亮的。

BCI测试系统 —— 来者何人？

大电流注入（BCI）测试系统，以NSG 4070C1-110紧凑型传导抗扰测试系统为核心，配合低插入损耗的电流注入探头CIP 9136A，利用ICD.CONTROL全自动测试软件，实现相应的ISO 11452-4，TL 81000, BYD等绝大多数车企BCI测试。

系统特点：

• 集成了4kHz~1GHz信号源、功放、功率计、功率探头等关键设备；

• 全套配置都是自有品牌, 集成度高，紧凑小巧，方便携带进行外场测试；

• 完全覆盖ISO 11452-4标准、大众企标TL 81000中5.2.2章节BCI测试能力、BYD企业标准BCI测试能力；

• 0.1MHz~400MHz满足200mA开环法；

• 1MHz~400MHz满足200mA闭环法。

既然说是系统，那么就一定会有N多个测试设备组成。

系统级联图

BCI系统主机

型号：NSG 4070C1-110(Rack)

l 符合ISO 11452-4、TL 81000、Q BYDQ-A1901.706.3、ES 96200-00 Rev 19 等绝大多数国内外车厂标准

l 内置4kHz~1GHz信号源

l AM幅度调制深度：0~100%

l 可调频率范围：1Hz~50kHz

l 内置3通道4kHz~1GHz功率计

l 内置A类功率放大器110W

l 可接外置功率放大器

l 最大输出功率： -60dBm ~ +10dBm

l 输出精度：0. 1dB

l 线性测量范围：通道1： –35 dBm ~ +27dBm, 通道2/3：–45 dBm ~ +20dBm,

l 包含控制软件与报告生成器

l USB远程控制

l 过温保护、开路和短路保护

内置功放功率-频率曲线图

同时还可以根据用户的实际需求，为了实现更高的测试电平，也可以选择功率为260W等不同型号的功放。采用NSG4070C-0和外部射频功放的分体式测试系统配合。

电流注入探头

型号：CIP9136A

CIP9136A

l 符合ISO 11452-4标准要求，专为BCI测试设计

l 使用频率范围：4kHz~400MHz

l 额定输入功率高达1000W

l 低插入损耗，IL=13dB @ 100kHz

某些车企标准中要求的测试频率范围为0.1~400MHz，开环法测试，全频段要求电流等级为200mA, 我们可以大概计算下在100kHz时产生200mA的电流等级所需功放的输出功率：

i. 200mA = 106dBuA，在50Ω系统中，根据dBm = dBuA – 73得到200mA = 33dBm；

ii. 在低频段100kHz处，假设系统线缆的插入损耗为IL1=1dB(低频处线缆损耗极低，甚至可以忽略不计)

iii. 根据CIP 9136A的插损曲线，可以得到IL2=13dB @ 100kHz

iv. 考虑到在100kHz电流注入钳的阻抗失配，可以在注入钳与功放输出之间加一个3dB衰减器，以此来降低阻抗失配带来的功放的电压驻波比（VSWR），减小反射。

v. 根据以上可以算得开环法测试, 在100mA处得到200mA电流值，功放输出的前向功率应该为P=33dBm+13dBm+1dBm+3dBm=50dBm =100W。

越往高频走，电流注入探头的插入损耗值越低，达到相同电流等级所需功放输出的功率值也会相应越低，所以使用该测试系统，能确保在0.1~400MHz全频段满足开环法200mA的测试能力，同理也可以算出在1~400MHz可以满足闭环法200mA的测试能力。

电流监测探头

型号：MD4070A

传输损耗-频率曲线图

l 符合ISO 11452-4标准要求，高精度电流监测探头

l 使用频率范围：4kHz~400MHz

l 可用作有源或无源电流传感器探头，无需直接连接即可测量导体中的电流

l 低传输损耗，typ.-22 dB±3 dB (50 Ω 系统，100 kHz~230 MHz)

l 最大信号电流：1A

电流注入探头校准夹具

型号：PCJ9201B

l 符合ISO 11452-4、RTCA/DO-160第20节、MIL-STD-461和IEC/EN 61000-4-6 标准

l 使用频率范围：DC~400MHz

l 增强型 VSWR 可提供高达 400 MHz 的测量范围

6dB衰减器，型号：ATN 6150

+

50Ω功率负载，型号：A50-N

+

测试线缆套件，型号：LE 4070

衰减器：在功放输出与耦合装置之间增加6dB衰减器，为了减小功率放大器的电压驻波比（VSWR）。

l 使用频率范围：DC~1GHz

l 额定功率：150W

l 连接器类型：N(f) - N(f)

功率负载：连接在电流注入探头校准夹具上，作为系统终端电阻用于系统校准。

测试线缆套件：为满足整体系统装配需求，配置射频线缆一套。

l 覆盖频率范围：9kHz~6GHz

l VSWR < 1.5：1

l 特性阻抗：50Ω

l 插入损耗：＜0.2dB/m (9kHz~1GHz)；＜0.5dB/m (1GHz~6GHz)

l 长度：依需求方实验室布局设计

未来是？

未来汽车BCI测试会越来越严吗？答案是一定的。我们的“坐骑”朝着电动化、智能化和网联化方向一路前行，汽车有限的空间内集成了越来越多的电子设备和功能。或许不久之后，ISO 11452-4又会“改头换面”了。

私以为，AMETEK CTS是您做BCI测试，不，所有EMC测试都值得去用的一个牌子。他的技术指标精度高，测试频率范围宽，自动化的测试测量让人无可挑剔。这些，激活了根植于品牌DNA中时间沉淀的可靠性，并赋予其与时俱进的新风貌。

EMC行业需要这股传统又前卫的力量。

写在最后，让我们再来总结下AMETEK CTS汽车电子瞬变脉冲传导抗扰度测试系统的特点与优势：

标准覆盖面广：测试系统的设计依据ISO 11452-4、TL 81000、QBYDQ-A1901.706.3、ES 96200-00 Rev 19等绝大多数国内外车厂标准。

国际认可的测试系统：测试系统配置依据国际、国内最新标准，既符合国内测试和认证需求，配 置辐射抗扰度测试系统以及相关附件等，也符合欧洲 CE、日本 VCCI、美国 FCC、以及我们国家 CCC 认证要求配置，达到国际先进水平。

高灵敏度测试系统：本系统配置低损耗射频线缆，确保测试系统在 1GHz 以上，完全达到测试标准要求。本方案所选用的测试设备及其附件指标先进，性能稳定，平均无故障工作时间均大于 10000 小时。