Kualifikimet e Faqes së Testimit EMC: Raporti i Valës së Qëndruar të Tensionit të Faqes kundrejt Reflektometrisë së Domenit të Kohës

Konceptualisht, metoda SVSWR është mjaft e drejtpërdrejtë dhe kuptohet lehtësisht. Ashtu si me çdo matje të VSWR, objektivi është matja e vlerave maksimale dhe minimale të një vale në këmbë siç ilustrohet në Figurën 1. Raporti i këtyre vlerave është VSWR. Zbatimi më i zakonshëm i matjes së VSWR është në vlerësimin e linjave të transmetimit. Nëse ekziston një mospërputhje e rezistencës në fund të një linje transmetimi midis impedancave të linjës së transmetimit dhe ngarkesës (për shembull), do të ketë një gjendje kufitare që rezulton në një valë të reflektuar. Vala e reflektuar, në lokacione të ndryshme në linjën e transmetimit, do të ndërveprojë në mënyrë konstruktive ose destruktive me valën e vazhdueshme nga burimi. Konstrukti që rezulton (kombinimi i valës së drejtpërdrejtë dhe të reflektuar) është një valë në këmbë. Një shembull i thjeshtë i kësaj gjendet në provën e kryer të energjisë për pajisjet në CISPR 14-1. Në këtë provë, një këmbyes (pirg elektrik) zhvendoset përgjatë një kablli të zgjatur të produktit në një përpjekje për të matur tensionin maksimal në kordonin e rrymës në intervalin frekuencor të interesit. E njëjta ngjarje realizohet në një vend testimi të papërsosur. Linja e transmetimit është rruga nga pajisjet nën provë në antenën marrëse. Valët e pasqyruara krijohen nga objektet e tjera në mjedisin e provës. Ato objekte mund të variojnë nga muret e dhomës deri te ndërtesat dhe makinat (në vendet e provës në zonë të hapur). Ashtu si në rastin e një linje transmetimi, krijohet një valë në këmbë. Testi i vendosur për faqen VSWR ose SVSWR është treguar në Figurën 2.

Dimensionet fizike të valës në këmbë janë një faktor kritik në matjen e saktë të një vale në këmbë. Objektivi, përsëri, është gjetja e vlerës maksimale dhe minimale. Testi SVSWR në CISPR 16-1-4 propozon për të matur valën në këmbë në një vend provë duke lëvizur një antenë transmetuese përgjatë një vije të drejtë në dhomë dhe duke matur tensionin e marrë me antenën e emetimeve në vendin normal që përdoret për testimin e produktit. Ashtu si në një provë të kryer të energjisë ose matje të ngjashme të VSWR, një lëvizje e vazhdueshme e dhënësit, ose në rastin e SVSWR antena transmetuese, është e nevojshme për të siguruar kapjen e maksimave dhe minimumeve të valës në këmbë. Kjo mund të bëhet në secilën frekuencë, por vetëm me shpenzime dhe kohë të konsiderueshme. Si pasojë, grupi i punës CISPR vendosi të bëjë kompromis dhe të masë vetëm gjashtë pozicione fizike për secilën nga vendet vëllimore (shih Figurën 3). E vetmja mundësi tjetër për zvogëlimin e kohës së provës ishte zvogëlimi i rezolucionit të frekuencës së matjes (p.sh. matni më pak frekuenca por në secilën frekuencë matni më shumë pozicione). Problemi me atë opsion është se shumë objekte që reflektojnë mund të kenë karakteristika të ngushta spektrale. Me fjalë të tjera, disa materiale mund të reflektojnë ndjeshëm për një interval të ngushtë frekuence. Si pasojë, grupi i punës vendosi të zbatojë një madhësi maksimale të hapit 50 MHz në provë duke rezultuar në një minimum prej 340 frekuencash nga 1-18 GHz, por me vetëm gjashtë pozicione siç tregohet në Figurën 3.

Figura 3: Vendndodhjet dhe Pozicionet e Matjes së SVSWR
Marrja e mostrave të një vale në këmbë vetëm në një numër diskret të pozicioneve mund të sigurojë me siguri saktësi të mjaftueshme për të llogaritur një SVSWR të përafërt në varësi të madhësisë së hapave. Sidoqoftë, një kompromis tjetër ishte të kishit të njëjtat pozicione të përshkruara për çdo frekuencë në mënyrë që prova të kursente kohë duke lëvizur antenën dhe frekuencën e pastrimit. Pozicionet e zgjedhura janë 0, +2, +10, +18, +30, +40 cm. Mundohuni të imagjinoni një valë shenje të mbivendosur në një vizore me gjashtë shenja në të. Tani imagjinoni të ngjeshni valën e shenjës në gjatësi vale më të shkurtër dhe më të shkurtër. Figura 4 ilustron këtë eksperiment të mendimit. Do të ketë frekuenca ku vendet e zgjedhura nuk do t'i afrohen kurrë maksimumit ose minimumit të vërtetë të valës së shenjës. Ky është një kompromis që do të rezultojë në një paragjykim të pajtueshmërisë, p.sh. një rezultat që është gjithmonë më i ulët se SVSWR i vërtetë. Ky paragjykim është një term gabimi dhe nuk duhet të ngatërrohet me një kontribut të pasigurisë së matjes.

Figura 4: Vendndodhjet e Matjes së SVSWR vs Gjatësia e Valës
Sa i madh është termi i gabimit? Nëse mendojmë për shembullin e ilustruar në Figurën 4 është e qartë se gjatësia e valës është 2 centimetra. Kjo do të ishte një valë shenje 15 GHz. Në atë frekuencë, nuk do të kishte valë të matur në këmbë sepse gjatësia e valës është 2 cm dhe vendet e tjera janë madje shumëfisha të 2 (10, 18, 30 dhe 40 cm)! Sigurisht, e njëjta çështje ndodh në 7.5 GHz. Pothuajse në çdo frekuencë, marrja e mostrave nuk rezulton në matjen e as maksimumit dhe as minimumit.

Një laborator duhet të masë katër vendndodhje siç tregohet në Figurën 3 në dy polaritete dhe të paktën dy lartësi në përputhje me CISPR 16-1-4. Diapazoni i matjes është 1-18 GHz. Deri kohët e fundit, antenat e vetme në dispozicion që plotësonin kërkesat e modelit ishin në dispozicion në modelet 1-6 GHz dhe 6-18 GHz. Pasoja është që koha e provës të tregohet në ekuacionin 1:

Ku: tx = koha për të kryer funksionin x, ny = numri i herëve që duhet të kryhet aktiviteti Y.


Ekuacioni 1: Vlerësoni kohën e provës për SVSWR
Rezultati i këtij kombinimi të pozicioneve, vendndodhjeve, polariteteve, lartësive dhe antenave rezulton në një provë mjaft të gjatë. Kjo kohë paraqet një kosto oportune për laboratorin.
Kostoja e mundësisë është e ardhura që përndryshe mund të ishte realizuar në vend të kryerjes së këtij testi të gjatë. Si shembull, një kohë tipike e provës për këtë provë është të paktën tre ndërrime të provës. Nëse një laborator do të kërkonte $ 2,000 USD për një ndërrim, ky test përfaqëson një kosto vjetore të mundësisë, duke supozuar se faqja kontrollohet çdo vit siç rekomandohet, prej të paktën $ 6,000 - $ 12,000 USD. Kjo nuk përfshin kostot fillestare të antenave speciale ($ 14,000 USD).


Pasiguria e pozicionimit
Çdo matje e metodës SVSWR kërkon pozicionimin e antenës transmetuese në pozicionet e specifikuara (0, 2, 10, 18, 30, 40 cm). Meqenëse llogaritjet korrigjohen për distancën, përsëritshmëria dhe riprodhueshmëria e pozicionimit ndikon drejtpërdrejt në pasigurinë e matjes. Atëherë bëhet pyetja, sa përsëritet dhe riprodhohet pozicionimi i antenave në shkallë të vogla si 2 cm? Një studim i kohëve të fundit i matur i kryer në UL ka demonstruar që ky kontribut të jetë afërsisht 2.5 mm ose rreth 15% e gjatësisë së valës 18 GHz. Madhësia e këtij kontribuuesi do të varet nga frekuenca dhe amplituda e valës në këmbë (e panjohur).

Një faktor i dytë që lidhet me pozicionimin është këndi kundrejt modelit të antenës. Kërkesat e modelit të antenës në CISPR 16-4-1 kanë ndryshueshmëri afërsisht +/- 2 ose 3 dB në planin H dhe madje edhe më të gjerë në planin E. Nëse zgjidhni dy antena me modele të ndryshme, por të dy plotësojnë kërkesat e modelit, mund të keni rezultate shumë të ndryshme. Përveç kësaj, ndryshueshmëria e antenës në antenë (një problem i riprodhueshmërisë), antenat e përdorura për të transmetuar nuk kanë modele krejtësisht simetrike (p.sh. modelet ndryshojnë me rritje të vogla në kënd) siç tregohet në standard. Si pasojë, çdo ndryshim në rreshtimin e antenës transmetuese në antenën marrëse rezulton në një tension të marrë të ndryshuar (një problem i përsëritshmërisë). Figura 5 ilustron ndryshimet aktuale të modelit të një antene SVSWR me rritje të vogla në kënd. Këto karakteristika të vërteta të modelit rezultojnë në ndryshueshmëri të konsiderueshme të pozicionimit këndor.


Figura 5: Modeli i antenës SVSWR
Ndryshimet në fitimin e antenës si funksion i rrotullimeve këndore relativisht të vogla shkaktojnë deri në 1 dB ndryshueshmëri në shembullin e treguar.Metoda e domenit kohor për të marrë SVSWR

Metoda SVSWR në CISPR 16-1-4 bazohet në antenat lëvizëse hapësinore për të ndryshuar marrëdhënien fazore midis valës së drejtpërdrejtë dhe valëve të pasqyruara nga papërsosmëritë e dhomës. Siç u diskutua më parë, kur valët shtohen në mënyrë konstruktive, ekziston një përgjigje e pikut (Emax) midis dy antenave dhe kur valët shtohen shkatërruese, ekziston një përgjigje minimale (Emin). Transmetimi mund të shprehet si

ku E është forca e fushës së marrë.

ED është sinjali i rrugës së drejtpërdrejtë, N është numri i përgjithshëm i reflektimeve nga faqja (kjo mund të përfshijë reflektime të vetme ose të shumëfishta nga muret e dhomës ose papërsosmëritë e faqes së zonës së hapur). ER (i) është sinjali Ith i reflektuar. Për lehtësinë e derivimit, le të supozojmë se ekziston vetëm një sinjal i pasqyruar (kjo nuk do të humbasë përgjithësinë). Faqja VSWR (ose madhësia relative e valëzimit) e faqes mund të shprehet si

Duke zgjidhur ekuacionin 3, marrim raportin e sinjalit të reflektuar ndaj sinjalit direkt
Siç mund të shihet nga ekuacioni 4, të dy termat, dmth. Raporti i sinjalit të reflektuar në të drejtpërdrejtë (Erelative) dhe faqja VSWR (S) përshkruajnë të njëjtën madhësi fizike - një masë e nivelit të reflektimeve në sit. Duke matur faqen VSWR (siç është rasti në CISPR 16-1-4), ne mund të përcaktojmë se sa të mëdha janë valët e pasqyruara në raport me valën e drejtpërdrejtë. Në një situatë ideale nuk ka reflektime, duke rezultuar në Erelative = 0, dhe S = 1.

Siç u diskutua më parë, për të zbuluar raportin midis reflektuar dhe sinjalit direkt, në metodën e sitit VSWR në CISPR 16-1-4, ne ndryshojmë distancën e ndarjes në mënyrë që marrëdhënia fazore midis shtegut të drejtpërdrejtë dhe sinjaleve të reflektuar të ndryshojë. Më pas, ne nxjerrim SVSWR nga këto përgjigje skalar. Rezulton se ne mund të fitojmë të njëjtin SVSWR duke përdorur matjet vektoriale (tensioni dhe faza) pa nevojën e lëvizjes fizike të antenave. Kjo mund të bëhet me ndihmën e një analisti modern të rrjetit vektorial (VNA) dhe transformimeve të domenit kohor. Vini re se ekuacionet 2 deri 4 qëndrojnë të vërteta ose në fushën e frekuencës ose në atë të kohës. Sidoqoftë, në fushën e kohës, ne mund të dallojmë sinjalet e reflektuara nga sinjali i drejtpërdrejtë, sepse pika në kohë në të cilën ata arrijnë në antenën e marrjes është e ndryshme. Kjo mund të shihet si një impuls i dërguar nga antena transmetuese. Në fushën e kohës, vala e drejtpërdrejtë do të arrijë së pari në antenën e marrjes, dhe vala e reflektuar do të arrijë më vonë. Duke aplikuar kohën e mbylljes (një filtër kohor), efekti i sinjalit direkt mund të ndahet nga ata të reflektuar.

Matjet aktuale kryhen në domenin e frekuencës me një VNA. Rezultatet më pas shndërrohen në domenin e kohës duke përdorur transformimin e anasjelltë të Furierit. Në domenin e kohës, vendoset koha për të analizuar sinjalet e drejtpërdrejta dhe të pasqyruara. Figura 6 tregon një shembull të përgjigjes së domenit kohor midis dy antenave (duke përdorur transformimin e anasjelltë të Furierit nga matjet e fushës së frekuencës). Figura 7 tregon të njëjtën përgjigje të fushës kohore me sinjalin direkt të mbyllur. Të dhënat e fushës së kohës (pas analizimit) më në fund kthehen përsëri në fushën e frekuencës duke përdorur transformimin Furier. Për shembull, kur të dhënat në Figurën 7 transformohen përsëri në fushën e frekuencës, ato përfaqësojnë ER kundrejt frekuencës. Në fund, ne marrim të njëjtën Erelative si metoda e ndryshimit hapësinor të CISPR, por duke kaluar një rrugë tjetër. Megjithëse shndërrimi i anasjelltë i Furierit (ose shndërrimi i mëpasshëm i Furierit) tingëllon si një detyrë shqetësuese, ai në fakt është një funksion i integruar në një VNA moderne. Nuk duhet më shumë se shtypja e disa butonave.

Figura 6: Përgjigja e fushës kohore (nga Transformimi i anasjelltë i Furierit i të dhënave të VNA-së) ndërmjet dy antenave me shikim të mërzitur. Shënuesi 1 tregon sinjalin e drejtpërdrejtë i cili ndodh në 10 ns x (3 x 108 m / s) = 3 m nga antena transmetuese.

Figura 7: Përgjigja e fushës kohore me sinjal të drejtpërdrejtë të mbyllur - duke lënë vetëm sinjale të mbërritjes së vonë (reflektuar).
Hapat e ardhshëm: Përmirësimi i metodës SVSWR të domenit kohor më tejNe kemi vërtetuar se SVSWR nga lëvizja hapësinore dhe SVSWR nga fusha e kohës prodhojnë të dhëna ekuivalente. Matjet empirike mund ta vërtetojnë këtë pikë. Pyetjet që mbeten akoma janë: nëse këto janë të dhënat më përfaqësuese për Pajisjet nën Test (EUT), dhe cilat pasiguri mund të arrijmë për shkak të zgjedhjeve të antenës? Duke iu referuar ekuacionit 2, të gjitha reflektimet modifikohen nga modeli i antenës përpara se të përmblidhen. Për thjeshtësi, le të shqyrtojmë një dhomë prove ku shumë-reflektimet janë të papërfillshme. Ne atëherë kemi shtatë terma në rrugën e transmetimit, përkatësisht sinjalin direkt, dhe reflektimet nga katër mure, tavani dhe dyshemeja. Në CISPR 16-1-4, ka kërkesa shumë specifike për modelin e antenës transmetuese. Për arsye praktike, këto kërkesa nuk janë aspak kufizuese. Për shembull, supozoni se reflektimi i murit të pasëm është papërsosmëria mbizotëruese dhe raporti para dhe mbrapa i antenës është 6 dB (brenda specifikimit CISPR 16). Për një sit me një SVSWR të matur = 2 (6 dB) që përdor një antenë izotropike perfekte, ER / ED është 1/3. Nëse përdorim një antenë me një raport para-mbrapa prej 6 dB, SVSWR e matur bëhetAntena me një raport para-mbrapa prej 6 dB nënvlerëson SVSWR me 20 * log (2.0 / 1.4) = 2.9 dB. Shembulli i mësipërm është padyshim shumë i thjeshtuar. Kur merren parasysh të gjitha reflektimet e tjera të dhomës, dhe të gjitha ndryshimet e modeleve të antenës, pasiguria e mundshme është edhe më e madhe. Në polarizimin tjetër (në rrafshin E), nuk është e mundur të kesh një antenë izotrope fizike. Shtë një sfidë edhe më e madhe të përcaktohet një model i rreptë i antenës, të cilën të gjitha antenat fizike reale duhet të plotësojnë.

Mosmarrëveshja që lidhet me variacionet e modelit mund të zgjidhet duke rrotulluar antenën transmetuese. Në këtë skemë, ne nuk kemi nevojë për një antenë me një rreze të gjerë - një antenë e njohur me valë të dyfishta me krah të njohur që përdoret zakonisht në këtë interval frekuence do të funksionojë mirë. Ende preferohet që të ketë një raport të madh para mbrapa (i cili mund të përmirësohet lehtësisht duke vendosur një pjesë të vogël të amortizuesit pas antenës). Zbatimi është i njëjtë siç u diskutua më herët për metodën e domenit kohor, përveç që ne gjithashtu rrotullojmë antenën transmetuese me 360 ​​° dhe kryejmë një mbajtje maksimale. Në vend që të përpiqet të ndriçojë të gjithë muret në të njëjtën kohë, kjo skemë e bën atë një nga një. Kjo metodë mund të japë rezultate që janë paksa të ndryshme nga VEPRIMET për të transmetuar në të gjitha muret në të njëjtën kohë. Mund të argumentohet se është një metrikë më e mirë e një performance të faqes, pasi një EUT i vërtetë ka të ngjarë të ketë një rreze të ngushtë sesa të duket si një antenë e punuar posaçërisht. Përveç shmangies së situatës së çrregullt për shkak të modeleve të antenës, ne mund të përcaktojmë se ku ndodh një papërsosmëri në një dhomë ose në OATS. Vendndodhja mund të identifikohet nga këndi i rrotullimit, dhe koha e nevojshme për sinjalin për të udhëtuar (kështu distanca deri në vendin ku ndodh reflektimi).


Përfundim

Përfitimet e metodës së fushës kohore janë të shumta. Ai shmang grackën e çështjes së nën-marrjes së mostrave të diskutuar më parë. Metoda nuk varet nga lëvizja fizike e antenave në disa vende diskrete, dhe SVSWR nga fusha e kohës përfaqëson vlerën e vërtetë të faqes. Gjithashtu, në metodën CISPR, për të normalizuar ndikimin për shkak të gjatësisë së shtegut, duhet të dihet distanca e saktë midis antenave. Çdo pasiguri për shkak të distancës përkthehet në pasiguri të SVSWR (duke marrë parasysh shtesat e vogla të nevojshme, është edhe më sfiduese). Në fushën e kohës, nuk ka pasiguri të normalizimit të distancës. Përveç kësaj, mbase tipari më tërheqës për një përdorues fundor është se fusha e kohës SVSWR është shumë më pak kohë. Koha e provës zvogëlohet pothuajse gjashtë herë (shih ekuacionin 1).

Një dhomë plotësisht anekoike përmban trajtim thithës në të katër muret, dyshemenë dhe tavanin e dhomës. Matjet e Reflektimit të Domenit të Kohës (TDR) jo vetëm që mund të sigurojnë një vlerësim të saktë të një vendi testimi siç është ky, por gjithashtu mund të sigurojnë informacione shtesë si p.sh. nga vijnë burimet më të mëdhenj të devijimeve nga një sit ideal.

Dikush mund të tundohet të argumentojë se në metodën CISPR, për shkak se antenat lëvizin, pikat e reflektimit lëvizin në muret e dhomës dhe mbulohen më shumë zona të papërsosmërive. Kjo është një harengë e kuqe. Qëllimi i lëvizjes së antenës marrëse është të ndryshojë vetëm marrëdhëniet fazore. Distanca totale ndryshon është 40 cm. Ai përkthehet në mbulim 20 cm (7.9 ") në mur për shkak të përkthimeve të gjeometrisë (nëse rruga e transmetimit është paralele me murin e dhomës). Që teoria të funksionojë, ne në fakt duhet të supozojmë se vetitë e reflektimit të amortizatorëve janë uniforme përgjatë gjithë 20 cm. Për të mbuluar më shumë zona, duhet të lëvizni antenat shumë më në mënyrë drastike, siç është bërë në CISPR 16-1-4 (vendet e përparme, të qendrës, të majtë dhe të djathtë). favikon

Lini një mesazh 

Lista mesazh