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Elektromagnetische Befolgung: Störungssuche mit Nahfeld und gegenwärtigen Sonden

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Elektromagnetische Befolgung: Störungssuche mit Nahfeld und gegenwärtigen Sonden

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EINLEITUNG:

Elektromagnetische Störung (EMS) kann einen Wirt von Problemen verursachen, besonders wenn entwickelt wird ein Produkt oder versucht, obligatorische elektromagnetische Tests der Befolgung (EMC) zu führen. Verstümmelte Anzeigen, schlechte Daten oder komplette Funktionsstörungen können auftreten wenn die designis, die durch EMS erfolgt werden. Um die Effekte der Störung herabzusetzen, schufen Regierungsagenturen wie die Fernmeldebehörde (FCC) in Nordamerika und erzwingen Standards dass setlimits auf dem EM-Ertrag einer Produktart. Die Prüfung zu den Spezifikationen gekennzeichnet allgemein als elektromagnetische Prüfung der Befolgung (EMC).

Viele EMC-Testausfälle stammen die Interaktion von unbeabsichtigten Emissionen der Hochfrequenz (Rf) mit einem Stromkreis oder einem Element innerhalb des Entwurfs selbst ab. Die elektrischen und die Magnetfelder, die diese Störung verursachen, sind nicht zum Auge ohne Hilfe sichtbar, das Komplikationen beim Versuchen darstellen kann, die Grundursache zu lokalisieren und die Effekte der EMS herabzusetzen.

• Was verursacht die Frage?

• Wo verursacht die Quelle des Signals oder der Energie die Strahlung?

• Wie kann ich es regeln?

Glücklicherweise, gibt es einfache Werkzeuge und Techniken, die helfen können, die Quellen von EMS zu identifizieren. Sobald Sie die Quelle identifizieren können, können Sie anfangen, eine Liste von Lösungen zu den Problemen aufzubauen. Diese Techniken sind nicht Teil der obligatorischen Befolgungstests, die erfordert werden, um EMC-Prüfung zu führen. Eher sind diese Vorbefolgungstesttechniken, die helfen, mögliche Bereiche von EMS ohne die Belastung des teuren der Testgeräts und Einrichtungen schnellstmöglich zu identifizieren.

In dieser Anwendungsanmerkung werden wir einige allgemeine Vorbefolgungstesttechniken für die Bestimmung von möglichen problematischen EMS-Quellen unter Verwendung des Nahfelds und der gegenwärtigen Sonden vorstellen. Diese Techniken können Sie Zeit und Geld retten, indem sie schnell Problemkreise lokalisieren, und mit einem wenig Fixturing, können Sie wiederholbare Prüfstände schaffen, um zu helfen, Daten aufeinander zu beziehen. Dieses Wissen kann verwendeter „Entwurf für EMC“ in Ihren zukünftigen Produkten dann sein.  

ANMERKUNG: Vor-Befolgungstests sind entworfen, um zu helfen, Fragen zu identifizieren und zu lösen, die möglicherweise das Führen von vollen Befolgungstests hindern. die Vor-Befolgungsprüfung ist kein Ersatz für die volle Befolgung, die an einem zugelassenen Labor prüft.

ELEKTROMAGNETISCHE STRAHLUNGS-GRUNDLAGEN:

In der Elektronik wird EM-Strahlung am allgemeinsten durch eine gegenwärtige Fluss- oder Spannungsanhäufung entlang oder durch einem Leiter verursacht. Dieses schließt Spuren auf einem PC-Brett, getrennte Drähte, Komponente führt/Stifte, Verbindungsstücke oder jedes mögliches andere Metall, einschließlich die Fahrgestelle, das Gestell oder die Produkteinschließung ein. Rufen Sie zurück, dass EM-Strahlung wirklich eine Kombination von elektrischen und Magnetfeldkomponenten ist. Sie wird als die Ausbreitung des orthogonalen zeit-Unterschieds elektrisch und der Magnetfelder wie in figure1 gezeigt beschrieben.

Während das elektrische (e) und die magnetischen (H) Felder durch die gleichen Phänomene geschaffen werden, benehmen sich sie physikalisch ziemlich anders als in der Umwelt. Magnetfelder werden nur durch die beweglichen Gebühren geschaffen (gegenwärtig). In den meisten Stromkreisen wird Strom durch Spuren auf dem PC-Brett, den Teilstiften/den Weiden und den getrennten Drähten geleitet. Deshalb neigt das Magnetfeld, die EM-Strahlung zu beherrschen, die durch die Spuren und die Drähte, die, produziert wird Signale und Macht auf verschiedenen Teilen des Entwurfs verlegen.

Das Magnetfeld sichtbar zu machen kann ein einfacheres wenig sein, wenn Sie zurück zu Ihren Physiktexten gehen. Rufen Sie zurück, dass das Magnetfeld eines unendlich langen geraden Drahtes berechnet werden kann, indem man das Gesetz des Amperes anwendet.

Figure2 ist eine körperliche Darstellung dieses Verhältnisses. Beschrieben in Anmerkung, diese wird auch durch die „Handregel“ wo, wenn Sie den Daumen Ihrer rechten Hand in Richtung des gegenwärtigen Flusses zeigen sollten, dann bilden die Magnetfeldlinien konzentrische Ringe, die Bauerntrick der Leiter in Richtung Ihrer Finger.

Anders als das Magnetfeld können elektrische Felder durch das Bewegen oder die statischen Aufladungen geschaffen werden. Auf diese Art herrschen elektrische Feldwirkungen über Magnetfeldern beim Suchen nach EM-Strahlung auf Oberflächen wie Kühlkörpern oder Metalleinschließungen vor. Die Effekte des elektrischen Feldes neigen auch, weiter entfernt von die Quelle (Weitfeld) vorzuherrschen. Weit-Feldmaße sind gegen den Fehler wegen der Umweltfaktoren wie Radiosender, WiFi und absichtlicher Rf anfälliger. die Weit-Feldmaße, wie die durchgeführt während des ausgestrahlten Emissionsteils eines Befolgungstests, erfordern mehr Einrichtung, Ausrüstung und Sachkenntnis als Nahfeld.

Indem wir den Umfang und die Frequenz der magnetischen und elektrischen Felder messen, die durch Elemente eines Produktes erzeugt werden, können wir die Bereiche identifizieren, die das höchste Potenzial haben, EMS-Fragen zu verursachen.

AUSRÜSTUNGS-LISTE:

Ist hier der Grundbedarf für eine Nahfeldstörungssucheausrüstung:

Spektralanalysegerät EMI Receiver: Maßnahmen Rf-Macht in Bezug auf Frequenz. Der Analysator sollte eine maximale Frequenz mindestens von 1 Gigahertz, von DANL von -100dBm (- dBuV 40) oder von kleiner und von minimalen RBW von mindestens 10 kHz haben.

Nahfeldsonden: Handels- oder handgemacht. Viele sind magnetische (H) Feldsonden, aber es gibt auch elektrische (e) Feldsonden auch.

Gegenwärtige Sonden: Handels- oder handgemacht.

50-Ohm-Kabel: Benutzen Sie ein Kabel mit Verbindungsstücken, die zu den Nahfeldsonden und zum Rf-Input des Spektrumanalysators verbinden. Viele Handelssonden können mit einem Kabel und allen möglichen Adaptern gekauft werden, die möglicherweise erfordert werden.

SONDEN:

Da EMIcannot, das direkt durch das menschliche Auge beobachtet wird, wir einige Werkzeuge benötigt zu helfen. Rufen Sie dass bewegliche Gebühren in einem Leiter zurück, die magnetischen und elektrischen Felder zu produzieren, die während des Raumes vom Leiter ausstrahlen. Wir können diese Felder benutzen, um eine Spannung in einem Stromkreis zu verursachen. Dann Maß das verursachte Spannung und die Stärke des ursprünglichen Feldes deshalb indirekt messen. Die zwei allgemeinsten Arten von den Sonden, die in EMS-Störungssuche benutzt werden, sind Nahfeld probesand gegenwärtige Klammern.

Magnetfeldsonden und gegenwärtige Klammern lassen an ein ähnliches Prinzip laufen. Das Magnetfeld, das den „Schleifen“ Bereich der Sonde durchfließt, verursacht eine Spannung, die gemessen werden kann. Die größeren Schleifenbereiche heben magnetischeren Fluss auf, und sind deshalb entsprochen zum Finden von kleineren Signalen besseres, aber kleinere Schleifen bieten bessere Ortsauflösung an. Viele Ausrüstungen kommen mit mehrfachen Schleifengrößen zu helfen, die Balance zwischen Empfindlichkeit und Ortsauflösung herzustellen.

Sonden des elektrischen Feldes nicht im Allgemeinen haben einen Schleifenbereich. Sie heben das elektrische Feld auf, das einer monopole Antenne ähnlich ist. Die Rotation einer Sonde des elektrischen Feldes ist nicht kritisch wie mit der Magnetfeldsonde, aber der Abstand von der Signalquelle ist.

Sind hier einige Richtlinien für das Prüfen:

• Messen Sie die Hintergrundstrahlung, indem Sie weg vom Gerät-untertest antreiben und überwachen Sie die Analysatoranzeige. Merken Sie jeden möglichen Rf, der möglicherweise durch Hintergrund oder Umweltbedingungen und erneuter Test häufig verursacht wird.

• Sondenanzeigen, Kommunikationshafenterminals und irgendein Ausschnitt/Belüftungsöffnung/Naht der Einschließung. Diese sind allgemeine Problemkreise.

• Die e- und h-Feldsonden, die näher an der Signalquelle in Position gebracht werden, messen größere Umfänge

• H-Feld prüft orientiertes Senkrechtes zum Magnetfeld misst größere Umfänge, als die paralleles zum Magnetfeld orientierten.

• Da die Sondenpositionierung zu den wiederholbaren Maßen kritisch ist, kann eine nicht leitfähige Befestigung (Holz, Plastik) zum des Gerät-untertests (DUT) und der Sonde in Position zu bringen benutzt werden. Erinnern Sie sich, bringen Sie in Position und Orientierung sind sehr wichtig. Einige Millimeter oder einige Grade Rotation können einen großen Unterschied im gemessenen Umfang eines gegebenen Magnetfelds verursachen.

Kabel und verbindet sich können die sehr netten (und unbeabsichtigten) Antennen herstellen untereinander, wenn sie nicht abgeschirmt werden,/richtig geerdet. Die kleinen Strom, die auf die Außenseite des Leiters fließen, können ausgestrahlte Emissionen leicht verursachen, die die Satz EMC-Grenzen übersteigen können. Eine gegenwärtige Klammer kann mit einem Spektrumanalysator benutzt werden, um Einblick in die Ursache des Ausstrahlens von Kabeln/sich untereinander verbindet zur Verfügung zu stellen.

Gegenwärtige Klammern lassen an das gleiche Prinzip wie magnetische Schleifensonden laufen. Sie können gekauft werden, oder gemacht worden, indem Sie einige Runden des Drahtes um eine Ferritklammer und ein BNC-Verbindungsstück wie in Abbildung 7. gezeigt zu kleben einwickeln, befestigen Sie einfach die Klammer zum geprüft zu werden Kabel, schließen Sie sie an den Spektrumanalysatorinput, an und konfigurieren Sie den Analysator für die Frequenzspanne des Interesses.

Sind hier einige Richtlinien für das Prüfen:

• Im Zweifelsfall fügen Sie einen externen Abschwächer dem Rf-Input des Analysators hinzu, bevor Sie beginnen. Stromkabel oder erwartete starke Anwendungen können Signale haben, die den empfindlichen Rf-Input des Analysators schädigen.

• Test alle Kabel, die an das DUT angeschlossen werden konnten. Dieses schließt das Netzanschlusskabel, USB, Ethernet und alle anderen möglichen Verbindungen ein

Die gegenwärtigen Klammern, besonders handgemacht, sind gegen Klima-Rf aufheben anfällig, der die Signale verdrehen oder überwältigen kann, die Sie messen möchten. Schließen Sie an und vereinbaren Sie alle Kabel, Sonden, ETC… und messen Sie dann den Klima-Rf, indem Sie einfach das DUT WEG angetrieben halten. Dann vergleichen Sie es mit den Maßen, die AN mit dem DUT gemacht werden. Es ist möglicherweise auch eine gute Idee, regelmäßig erneut zu testen, um alle Klimaänderungen zu erklären.

• Wenn Sie ausfallen ausgestrahlte Emissionen Bericht, Anfang haben, indem Sie nach den ausfallen Frequenzen oder für die erste Harmonik jener Frequenzen suchen.

SCANS UND BEWERTUNG:

Ist es höchst unwahrscheinlich, dass beziehen die Daten, die während des Prüfens gesammelt werden, direkt toradiated Emissionen prüfen Leistung aufeinander. Aber, indem Sie den Rf-Ertrag von Kabeln, Schaltnetzteile, Anzeigen und Ausschnitte beobachten, können Sie Informationen haben, die zu schnellere Störungssuche führen können, wenn Sie ereignet, um auszufallen tun.

Sind hier optionale Techniken, die helfen können, mehr Einblick zur Verfügung zu stellen:

1. Die meisten Spektrumanalysatoren haben nicht Vorwahlfilter. Wenn Sie einen Spektrumanalysator ohne Vorwahlfilter benutzen, die Spitzen sind möglicherweise Sie zu beobachten nicht wirklich. Analysatoren ohne Vorwahlfilter können die falschen Spitzen wegen der nicht auf Band aufgenommenen Signale schaffen, die mit den beobachteten Signalen mischen.

Sie können die Gültigkeit einer Spitze prüfen, indem Sie einen externen Abschwächer addieren (3 oder 10dB sollten tun). Wirkliche Spitzen fallen durch die Menge des Abschwächers. Wenn die Spitze durch mehr als der Abschwächer fällt, ist es wahrscheinlich, eine falsche Spitze zu sein. Notieren Sie die falschen Spitzen für Vergleich mit Ihren BefolgungsTestergebnissen. Sie können Vorwahlfilter oder einen EMS-Empfänger auch benutzen, aber diese neigen, kostspieliges für die meiste schnelle Prüfung gekostet zu werden.

Das folgende Abbildung 10 zeigt einen typischen Höchstgegentest. Die gelbe Spur wurde ohne einen Abschwächer gesammelt. Die rosa Spur wurde mit 10 gesammelt, DB-, dasabschwächer dem Rf-Input des Analysators hinzufügte. In diesem Fall lassen die Spitzen die selbe Menge als die addierte Verminderung fallen. Dieses hilft zu bestätigen, dass die Spitzen wahrscheinlich wirklich und nicht Produkte von nicht auf Band aufgenommenen Signalen sind.

2. Viele Spektrumanalysatoren haben Max Hold-Spurnarten, die ununterbrochen die größten Umfänge jedes Frequenzscans halten. Sie können einer einzelnen Spur als freier Raum ermöglichen schreiben, um aktive Rf-Leistung zu zeigen und einer zweiten Spur als Max Hold zu ermöglichen. Dieses erlaubt Ihnen, Veränderungen des DUT zu den Daten „des schlimmsten Falls hin“ zu vergleichen sammelte und „eingefroren“ unter Verwendung Max Holds.

3. Sie können Markierungen und Höchsttabellen benutzen, um Höchstfrequenzen und Umfänge offenbar anzuzeigen, wenn verfügbar.

SCHLUSSFOLGERUNG:

• Magnetfelder werden durch gegenwärtigen Fluss produziert. Benutzen Sie eine magnetische (H) Nahfeldsonde, um EM-Strahlung nahe Spuren, Drähten und Band-/Flexkabeln zu identifizieren.

• Elektrische Felder können durch gegenwärtigen Fluss oder Aufbau der statischen Aufladung produziert werden. Benutzen Sie eine elektrische (e) Nahfeldsonde, um EM-Strahlung auf Metalloberflächen wie Kühlkörpern, Einschließungen, Anzeigenabbinden/Rändern und Schlitzen/Ausschnitten zu identifizieren.

• Benutzen Sie gegenwärtige Klammern, um mögliche Strahlung und Resonanz von den Kabeln, Drähte zu identifizieren und verbindet sich untereinander

• Anzeigen, Ausschnitte/Löcher/Nähte in den Fahrgestellen, Flachkabel und DFV-Anschlüsse/Busse sind die höchstwahrscheinliche Ursache von ausgestrahlten Emissionsausfällen.

• Leitfähige Aluminiumfolie des Gebrauches Band- oder, zum von Bereichen „des Durchsickerns“ abzudecken, vergewissernd, dass die Bedeckung geerdet wird. Scan-Rücklauf mit dem Band/der Folie an Ort und Stelle, zu sehen, wenn sie die EMS abgeschwächt hat.

• Beendete schlecht Kabel und verbindet auch Ursache ausgestrahlte Fragen untereinander

• Häufig Maßnahme die Hintergrundeffekte durch das Entfernen von Macht vom Gerät-untertest und den Ertrag überwachen auf einen Analysator. Merken Sie alle mögliche Änderungen und ihre möglichen Effekte auf die Maße.

Mit einigen einfachen Werkzeugen können Sie Aninhausvorbefolgungsprüfverfahren einführen, das die Gesamtentwicklungszeit für Ihre Produkte herabsetzt, die Kosten des Entwurfs zu senken und verringern die Menge der Prüfung auf zukünftigen Produkten.