Spektrum analizörü ve TEM hücresi kullanarak yayılan girişim ölçümü
Problem tanıtımı
Bu makale esas olarak ultrasonik ters radara dayalı radyasyon paraziti ölçümü sorununun nasıl çözüleceğini açıklamaktadır. CISPER 25'e dayanan dördüncü dar bant radyasyonunun ilk ölçümünde, cihaz 530KHz-2MHz frekans bandındaki uyum standardını geçemedi.
Bu geri dönüş radarı, sesli uyarıcı ve iki radar modülüne sahip bir denetleyiciden oluşur. Kablolama, temel olarak, denetleyiciyi ve denetleyici ile iki radar modülü arasındaki iletişim ve güç kaynağı kablolarını bağlayan ana güç kaynağı kablosunu içerir.
Şekil 1 Ters radarın yapısının şematik diyagramı
Aşağıda, karanlık oda ölçümünden sonra başarısız olan arayüzün bir ekran görüntüsü verilmiştir:
Şekil 2 Başarısız arayüzün ekran görüntüsü
Şekilden, kırmızı çizginin CISPER 25'in dördüncü kategorisinin şablon limitini ve mavi çizginin ölçülen spektrumu temsil ettiği görülebilir. 530KHz ila 1.1MHz frekans aralığında, ölçülen radyasyon paraziti şablonun sınırını aşıyor. Aynı zamanda, radar modülüne bağlı kablonun bağlantısının kesilmesini de test ettik ve standardın hala başarısız olduğunu gördük.
analiz
Yukarıdaki şeklin spektrumunu analiz ederek bazı bilgiler elde edebiliriz: Düşük frekans aralığında, cihazın yaydığı gürültü standartların ötesindedir Bu sorunun nedeninin düşük frekanslı bir dijital sinyal olduğunu varsayıyoruz.
Nispeten geniş frekans spektrumu, ayrı spektral çizgiler içermez; bu, aşırı spektral gürültünün kaynağının muhtemelen kontrolörün kendisinden veya kontrolör ile radar modülü arasındaki seri arayüzden geleceği anlamına gelir.
Daha önce de bahsettiğimiz gibi, kontrolör ile radar modülü arasındaki kablonun bağlantısını kesmek testi geçmedi, bu yüzden bu fazlalığın kaynağının kontrolör olduğuna önceden inandık.
Ölçüldü
Spektrum analizörü, yakın alan probu, sabit elektromanyetik dalga iletim hücresi (TEM hücresi, Enine Elektromanyetik İletim Hücresi olarak adlandırılır) ile birlikte, radyasyon girişiminin temel nedenini belirlemek için temel araçlar olarak kullanılabilir. Bu test için Dingyang Technology SSA3021X spektrum analizörü, isteğe bağlı yakın alan probu ve TekBox TEM hücresi kullandık.
İlk önce spektrum analizörünü açıp aşağıdaki gibi ayarlıyoruz:
SPAN, 530KHz ila 2MHz olarak ayarlanmıştır; RBW, 9KHz olarak ayarlanmıştır, zayıflama 0dB olarak ayarlanmıştır, ekran voltaj ortalamasına ayarlanmıştır; spektrum analizörünün standart ön amplifikatörü açılır ve pozitif tepe detektörü seçilir.Test sonuçları aşağıdaki gibidir:
Şekil 3 Spektrum analizörünün temel ayarları
Yukarıdaki ayar parametreleri durumunda, görüntülenen ortalama gürültü seviyesi (DANL, Görüntülenen Ortalama Gürültü Tabanı) yaklaşık -20dBV'dir ve bu, aynı seviyedeki spektrum analizörleri arasında çok iyi kabul edilir. Bununla birlikte, bu frekans bandında AM yayın sinyallerinden parazit olabileceğini yine de dikkate almamız gerekir.
Ardından, yukarıdaki varsayımı doğrulamak için boş TEM hücresini bağlarız ve görüntülenen spektrum aşağıdaki gibidir:
Şekil 4 TEM hücresine bağlandıktan sonra ölçülen sonuçlar
Beklediğimiz gibi, 530KHz'den 1.1MHz'e kadar olan frekans bandı temelde yayın sinyalleriyle (şekilde görülen sivri uçlar ve çapaklar) doludur. Daha sonra, test edilen cihazın DUT (Test Altındaki Cihaz) radyasyon deşarj genliğinin TEM yüksüz genliğin üstünde mi yoksa altında mı olduğunu bulmamız gerekir.
DUT ayarları
Ardından, kablo ve radar modülünü içeren DUT TEM hücresine yerleştirilir ve açılır:
Şekil 5 DUT'u TEM hücresine yerleştirin ve gücü açın
İz izlemeyi spektrum analizöründe maksimum tutmaya ayarlayın ve sonuçlar aşağıdaki gibidir:
Şekil 6 İz izlemeyi maksimum bekletme olarak ayarlayın
Şekildeki dalga tepesi yörüngesinden kabaca görebiliriz, sonuç temelde yankısız odadaki ilk ölçümün sonucuyla tutarlıdır, ancak bu frekans bandında bir miktar AM yayın sinyali paraziti vardır (şekilde bazı çapaklar görülebilir).
TEM hücresi tarafından ölçülen genliğin yankısız odada ölçülen sonuçtan yaklaşık 20dBV daha düşük olduğu şekilden de görülebilir.
Sonra aynı şekilde, radara bağlı kabloyu çıkardık ve yankısız odadaki önceki ölçümle tutarlı olduğunu gördük ve yine de standartta başarısız oldu.
Not: Basitlik açısından, kablo hala fiziksel olarak denetleyiciye bağlıdır, ancak TEM hücre diyaframının diğer ucuna taşınmıştır.
Şekil 7 Radara bağlı kabloyu çıkardıktan sonraki bağlantı
Şaşırtıcı bir şekilde, kablonun çıkarılmasının DUT'un yayılan gürültüsünü azalttığını gördük:
Şekil 8 Kabloyu çıkardıktan sonraki test sonuçları
Kablonun çıkarılması yayılan gürültüyü yaklaşık 11dBV azaltabilir. Aslında kabloyu çıkarmadık, ancak iki radar modülünün bağlantısı kesildi. Bu aynı zamanda, yankısız oda ve TEM hücresinin ölçüm sonuçlarında spektral çizgilerin tepe noktalarının göreli genliklerinin neden farklı olduğunu da açıklar. Kablo yankısız bölmeye düz olarak yerleştirilir, ancak TEM hücresinde kıvrılır.
sonuç olarak
Kablonun çıkarılması, DUT yayılan gürültünün azalmasını açıkça gözlemleyebilir. Yine de, iki radar kablosunu çıkarsak bile, ölçüm sonuçları hala başarısızlık gösteriyor. Aslında, radar modülü çıkarıldığında, kontrolör seri kablo aracılığıyla iletişim kurmaya devam edecek ve zaman aşımına uğramayacaktır. Bu nedenle, radar modülünü ve denetleyiciyi birbirine bağlayan seri iletişim arayüzünün, yayılan gürültünün standardı aşmasına neden olan suçlu olabileceğini tahmin ediyoruz. Varsayımımızı doğrulamak için iletişim arayüzünde bazı filtreleme yapmamız gerekiyor.
Nikel-çinko ferritin nispeten düşük geçirgenliği ve düşük frekans bantlarındaki düşük performans nedeniyle, dirençleri kabloya seri olarak bağlamaya karar verdik. Bu çok pratik bir yöntemdir çünkü PCB üzerine 0 ohm serisi bir direnç takılmıştır. 0 ohm direncini 1K ohm dirençle değiştirerek, radyasyon gürültüsü yaklaşık 12dBV'ye düşürülebilir. Bununla birlikte, sonuç, seri arayüzün belirtilen voltaj aralığında güvenilir bir şekilde çalışamamasıdır. Bu nedenle, aşırı radyasyon gürültüsü sorununu çözmek için transistör seri devresindeki bazı diğer dirençleri ayarlamamız ve aynı zamanda seri arayüzün performansını da sağlamamız gerekir. Bazı değişiklikler ve yeniden ölçüm yapıldıktan sonra sonuçlar şu şekilde gösterilir:
Şekil 9 Değişiklikten sonraki test sonucu
Bu değişikliği daha net göstermek için, spektrum analizörünün SPAN'ını, sadece iki bitişik yayın kanalı arasında olacak şekilde sıfırlıyoruz; bu, ölçülen spektrum sonuçlarının AM yayın sinyallerinden neredeyse hiç parazit içermediği anlamına gelir.
Aşağıda, değişiklikten önceki bir ekran görüntüsü verilmiştir:
Şekil 10 Değişiklikten önceki ekran görüntüsü
Aşağıda, değişiklikten sonra bir ekran görüntüsü verilmiştir:
Şekil 11 Değişiklikten sonra ekran görüntüsü
Ekran görüntüsü, revize edilen radyasyon gürültü seviyesinin 12dBV düştüğünü gösteriyor.
Değişiklikten sonra karanlık odada yeniden ölçüm yaptık. Aşağıda, nihai ölçüm sonucunun ekran görüntüsü verilmiştir:
Şekil 12 Karanlık odadaki son test sonucunun ekran görüntüsü
Şekilde gösterildiği gibi, test ekipmanı sonunda 500KHz ila 2MHz frekans bandı yayılan gürültü testini geçti.
sonuç olarak
Radyasyon gürültü testi yapmak için spektrum analizörü ve TEM hücresi kullanmak oldukça ekonomik ve pratik bir yöntemdir. EMC uygunluk testi için ayrılmış yankısız bir odanın maliyetinin birkaç milyon kadar yüksek olduğu bilinmelidir Test için özel bir kuruluşa gönderilse bile, çok sayıda düzeltme ve test gerektirir, bu da pahalıdır.
Yayılan gürültü genellikle, keskin zirveler olmaksızın nispeten geniş bir spektrum aralığına sahiptir. Bazı yayın istasyonlarının spektrum girişimine rağmen, spektrum analizörü ve TEM odası, ekipmanın radyasyon gürültüsünü de test edebilir ve gözlemleyebilir.
EMC yakın alan probu PCB üzerindeki radyasyon sızıntısı kaynağını bulmak ve tanımlamak için kullanılabilir.TEM hücresi ile birleştirilmiş spektrum analizörü, EMC standartlarını karşılayıp karşılamadığını belirlemek için değiştirilmiş ekipman üzerinde birden fazla test gerçekleştirebilir. Kablolarla birbirine bağlanan birden fazla bağımsız birimi ve ekipmanı test ederken de çok kullanışlıdır.
Ters radarın iyileştirilmesi durumu, yalnızca EMC uyum standartlarını değil, aynı zamanda ürünün gerçek işlevsel gereksinimlerini de karşılayan ideal bir çözüm bulmak için birkaç tekrarlı düzeltme gerektirir. Her düzeltmeden sonra ölçüm için özel bir karanlık odaya gönderirsek, maliyet çok yüksektir ve bir spektrum analizörü ve bir TEM odası satın alma bütçemizi çok aşar.
Dingyang hakkında
SIGLENT, genel elektronik test ve ölçüm cihazları ve ilgili çözümler konusunda uzmanlaşmış bir şirkettir.
İlk dijital osiloskop ürününün piyasaya sürülmesinden bu yana, Dingyang Technology, 10 yılı aşkın süredir dünyanın en hızlı büyüyen dijital osiloskop üreticisidir. Yıllar süren geliştirmelerin ardından Dingyang'ın ürünleri, dijital osiloskoplar, el tipi osiloskoplar, fonksiyon / keyfi dalga formu üreteçleri, spektrum analizörleri, masaüstü multimetreler ve DC güç kaynakları gibi genel test ve ölçüm cihazlarına genişletildi. 2007 yılında Dingyang, yüksek kaliteli osiloskoplarda lider olan LeCroy ile küresel bir stratejik ortaklık kurdu. 2011 yılında Dingyang, Çin'in önde gelen dijital osiloskop üreticisi haline geldi. Dingyang 2014 yılında Çin'in ilk akıllı osiloskopu olan SDS3000 serisini piyasaya sürdü ve tek elle osiloskop kullanan laboratuvarlarda fonksiyonel osiloskoplardan akıllı osiloskoplara geçiş trendine öncülük etti. Dingyang, 2017 yılında endüstri tekelini kıran ve birden fazla parametre ile yerel teknik darboğazı kıran SDG6000X serisi darbe / keyfi dalga formu üretecini piyasaya sürdü.Çıkış bant genişliği 500MHz'e kadar çıktı. Şu anda Dingyang, Cleveland, ABD ve Hamburg, Almanya'da şubeler kurmuştur ve ürünleri dünya çapında 70'den fazla ülkeye ihraç edilmektedir.SIGLENT, yavaş yavaş dünyaca ünlü bir test ve ölçüm cihazları markası haline gelmektedir.
Dingyang Donanım Tasarımı ve Test Düşüncesi Hakkında
Dingyang Hardware Design and Testing Think Tank (Dingyang Hardware Think Tank olarak anılacaktır) Shenzhen Dingyang Technology Co., Ltd. tarafından kurulmuştur ve Çin'in "istihbarat kitle fonlaması" modelindeki ilk donanım düşünce kuruluşudur.
Dingyang Hardware Think Tank bu trendden yararlanıyor, "bağlantı-paylaşım-işbirliği-yaratma" kavramını savunuyor, gönüllü hizmet pankartını yüksek tutuyor, İnternetin "aşkın" kalesi olduğuna inanıyor ve insanların gönülden paylaşma arzusu olduğuna inanıyor.
Dingyang donanım beyin takımı, donanım alanında en yaygın yedi problem türünü seçer: güç kaynağı, saat, DDR, düşük hızlı veri yolu, yüksek hızlı veri yolu, EMC, odaklanmak için test ve ölçüm. Tartışmak için "en iğneleyici" konuları bulun, "en iğrenç" sorunları yanıtlamak için uzmanlar organize edin, donanım ustalarının biriktirdiği değerli bilgi ve deneyimi kamusal servete dönüştürün ve daha fazla donanım çalışanına fayda sağlayın.
Dingyang Hardware Think Tank, ekip çalışmasıyla tüm donanım çalışanlarını birbirine bağlar.
Bir donanım sorununuz varsa Dingyang Hardware Think Tank ile iletişime geçin.
