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#Tendances produits
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Conformité électromagnétique : Dépannage avec le Proche-champ et les sondes actuelles
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Conformité électromagnétique : Dépannage avec le Proche-champ et les sondes actuelles
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INTRODUCTION :
La perturbation électromagnétique (IEM) peut causer une foule de problèmes, particulièrement en développant un produit ou en essayant de passer les essais électromagnétiques obligatoires de la conformité (EMC). Les affichages déformés, les mauvaises données, ou les défauts de fonctionnement complets peuvent se produire quand des designis effectués par IEM. Pour réduire au minimum les effets de l'interférence, les organismes gouvernementaux comme la Commission Fédérale des Communications (FCC) en Amérique du Nord ont créé et imposent des normes que des setlimits sur la sortie de fin de support d'un type de produit. L'essai selon les caractéristiques désigné généralement sous le nom de l'essai électromagnétique de la conformité (EMC).
Beaucoup d'échecs d'essai d'EMC proviennent de l'interaction des émissions involontaires de la radiofréquence (rf) avec un circuit ou un élément dans la conception lui-même. Les électriques et les champs magnétiques qui causent cette interférence ne sont pas évidents à l'oeil sans aide, qui peut présenter des complications en essayant d'isoler la cause première et de réduire au minimum les effets de l'IEM.
• Que cause la question ?
• Où la source de signal ou énergie cause le rayonnement ?
• Comment est-ce que je peux le fixer ?
Heureusement, il y a des outils simples et des techniques qui peuvent aider à identifier les sources d'IEM. Une fois que vous pouvez identifier la source, vous pouvez commencer à accumuler une liste de solutions aux problèmes. Ces techniques ne sont pas une partie des sondages de conformité obligatoires exigés pour passer l'essai d'EMC. En revanche, ce sont des méthodes d'essai de pré-conformité qui aident à identifier des régions potentielles d'IEM aussi rapidement que possible sans charge d'équipement de test cher et d'installations.
Dans cette note d'application, nous allons présenter quelques méthodes d'essai communes de pré-conformité pour identifier des sources problématiques potentielles d'IEM utilisant le proche-champ et les sondes actuelles. Ces techniques peuvent vous sauver temps et argent en isolant des domaines problématiques rapidement, et avec petit fixturing, vous pouvez créer les stations d'essai qu'on peut répéter pour aider à corréler des données. Cette connaissance peut alors être « conception utilisée pour l'EMC » dans vos futurs produits.
NOTE : des essais de Pré-conformité sont conçus pour aider à identifier et résoudre les problèmes qui peuvent gêner passer de pleins sondages de conformité. l'essai de Pré-conformité n'est pas un remplacement pour la totale conformité examinant à un laboratoire certifié.
FONDEMENTS DE RAYONNEMENT ÉLECTROMAGNÉTIQUE :
Dans l'électronique, le rayonnement de fin de support le plus généralement est provoqué par un habillage actuel d'écoulement ou de tension le long ou par d'un conducteur. Ceci inclut des traces sur une carte de circuit imprimé, fils discrets, composant mène/goupille, connecteurs, ou n'importe quel autre métal, y compris le châssis, le support, ou la clôture de produit. Rappelez-vous que le rayonnement de fin de support est réellement une combinaison des composants de champ électrique et magnétique. Il est décrit comme propagation d'électrique variable dans le temps orthogonal et des champs magnétiques suivant les indications de figure1.
Tandis que le (e) électrique et (h) les champs magnétiques sont créés par les mêmes phénomènes, ils se comportent physiquement très différemment dans l'environnement. Des champs magnétiques sont seulement créés par les frais mobiles (actuels). Dans des la plupart des circuits, le courant est conduit par des traces sur la carte de circuit imprimé, les goupilles composantes/prairies, et les fils discrets. Par conséquent, le champ magnétique tend à dominer le rayonnement de fin de support produit par les traces et les fils qui conduisent des signaux et la puissance à différentes parties de la conception.
La visualisation du champ magnétique peut être un peu plus facile si vous retournez à vos textes de physique. Rappelez-vous que le champ magnétique d'un fil droit infiniment long peut être calculé en appliquant la loi d'ampère.
Figure2 est une représentation physique de ces relations. La note, ceci est également décrite par la « main-règle » dans où si vous deviez diriger le pouce de votre main droite en direction de l'écoulement actuel, alors les lignes de champ magnétique forment les anneaux concentriques qui enroulent autour du conducteur en direction de vos doigts.
À la différence du champ magnétique, des champs électriques peuvent être créés par le déplacement ou les frais statiques. De cette façon, les effets de champ électriques dominent sur des champs magnétiques en recherchant le rayonnement de fin de support sur des surfaces comme des radiateurs ou des clôtures en métal. Les effets du champ électrique tendent également à dominer plus loin de la source (en champ lointain). Les mesures en champ lointain sont plus susceptibles de l'erreur due aux facteurs environnementaux comme des stations de radio, WiFi, et le rf intentionnel. Les mesures en champ lointain, comme ceux effectuées pendant la partie rayonnée d'émissions d'un sondage de conformité, exigent plus d'installation, d'équipement, et d'expertise que le proche-champ.
En mesurant l'amplitude et la fréquence des champs magnétiques et électriques qui sont produits par des éléments d'un produit, nous pouvons identifier les secteurs qui ont le potentiel le plus élevé de causer des questions d'IEM.
LISTE D'ÉQUIPEMENT :
Voici les conditions de base pour un kit de dépannage de proche-champ :
Analyseur de spectre EMI Receiver : Puissance des mesures rf en ce qui concerne la fréquence. L'analyseur devrait avoir une fréquence maximum au moins de 1 gigahertz, de DANL de -100dBm (- dBuV 40) ou de moins, et d'un RBW minimum au moins de 10 kilohertz.
sondes de Proche-champ : Commercial ou fait main. Beaucoup sont (h) les sondes magnétiques de champ, mais il y a également (e) les sondes électriques de champ aussi bien.
Sondes actuelles : Commercial ou fait main.
Câble de 50 ohms : Employez un câble avec les connecteurs qui joignent aux sondes de proche-champ et à l'entrée de rf de l'analyseur de spectre. Beaucoup de sondes commerciales peuvent être achetées avec un câble et tous les adaptateurs qui peuvent être exigés.
SONDES :
Puisqu'EMIcannot directement observé par l'oeil humain, nous a besoin de quelques outils pour aider. Rappelez-vous que les frais mobiles dans un conducteur pour produire les champs magnétiques et électriques qui rayonnent dans tout l'espace du conducteur. Nous pouvons employer ces champs pour induire une tension dans un circuit. Puis, mesure qui tension induite et donc indirectement mesure de la force du champ original. Les deux types les plus communs de sondes utilisées dans le dépannage d'IEM sont les brides actuelles de probesand de proche-champ.
Les sondes de champ magnétique et les brides actuelles opèrent un principe semblable. Le champ magnétique qui traverse le secteur de « boucle » de la sonde induit une tension qui peut être mesurée. De plus grands secteurs de boucle prennent un flux plus magnétique, et sont donc meilleurs adaptés à trouver de plus petits signaux, mais de plus petites boucles offrent une meilleure résolution spatiale. Beaucoup de kits viennent avec des tailles multiples de boucle pour aider à heurter l'équilibre entre la sensibilité et la résolution spatiale.
Les sondes de champ électrique n'ont pas généralement un secteur de boucle. Elles prennent le champ électrique semblable à une antenne unipolaire. La rotation d'une sonde de champ électrique n'est pas critique comme avec la sonde de champ magnétique, mais la distance de la source de signal est.
Voici quelques directives pour le sondage :
• Mesurez le rayonnement de fond en actionnant outre du dispositif-sous-essai et surveillez l'affichage d'analyseur. Notez n'importe quel rf qui peut être provoqué par le fond ou les conditions environnementales et le contre-essai souvent.
• Les affichages de sonde, communications mettent en communication les terminaux, et n'importe quels coupe-circuit/évent/couture de la clôture. Ce sont des domaines problématiques communs.
• Les sondes de champ d'E et de H placées plus près de la source de signal mesureront des amplitudes plus élevées
• Le champ de H sonde la perpendiculaire orientée au champ magnétique mesurera des amplitudes plus élevées que ceux ont orienté parallèle au champ magnétique.
• Puisque le positionnement de sonde est critique aux mesures qu'on peut répéter, un montage non-conducteur (bois, plastique) pour placer le dispositif-sous-essai (DUT) et la sonde peut être employé. Rappelez-vous, placez et l'orientation sont très importante. Quelques millimètres ou quelques degrés de rotation peuvent causer une grande différence dans l'amplitude mesurée d'un champ magnétique indiqué.
Les câbles et relie ensemble peuvent faire les antennes très intéressantes (et involontaires) si elles ne sont pas protégées/sont fondues correctement. Les petits courants circulant sur l'extérieur du conducteur peuvent facilement causer les émissions rayonnées qui peuvent dépasser les limites de l'ensemble EMC. Une bride actuelle peut être utilisée avec un analyseur de spectre pour fournir l'analyse dans la cause de rayonner des câbles/relie ensemble.
Les brides actuelles opèrent le même principe que les sondes magnétiques de boucle. Elles peuvent être achetées ou faites en enveloppant quelques ronds de fil autour d'une bride de ferrite et coller un connecteur de BNC suivant les indications du schéma 7. simplement pour attacher la bride au câble à examiner, le relient à l'entrée d'analyseur de spectre, et configurent l'analyseur pour l'envergure de fréquence d'intérêt.
Voici quelques directives pour le sondage :
• En cas de doute, ajoutez un atténuateur externe à l'entrée de rf de l'analyseur avant que vous commenciez. Les cables électriques ou les applications de haute puissance prévues peuvent avoir des signaux qui endommageront l'entrée sensible de rf de l'analyseur.
• Essai tous les câbles qui pourraient être reliés au DUT. Ceci inclut le cordon de secteur, USB, l'Ethernet, et toutes les autres connexions possibles
Les brides actuelles, particulièrement faites main, sont susceptibles de prendre le rf environnemental qui peut biaiser ou accabler les signaux que vous souhaitez mesurer. Reliez et arrangez tous les câbles, sondes, etc… et puis mesurez le rf environnemental en maintenant simplement le DUT mis hors tension. Puis, comparez-le aux mesures faites au DUT DESSUS. Ce peut également être une bonne idée de retester périodiquement pour expliquer tous les changements environnementaux.
• Si vous avez les émissions rayonnées échouées le rapport, début en recherchant les fréquences échouées ou pour les harmoniques premiers de ces fréquences.
BALAYAGES ET ÉVALUATION :
Il est très improbable que les données rassemblées pendant le sondage corréleront directement les émissions toradiated examinent la représentation. Mais, en observant la sortie de rf des câbles, les alimentations d'énergie, les affichages, et les coupes-circuit de changement, vous pouvez avoir l'information qui peut mener à un dépannage plus rapide si vous faites happed pour échouer.
Voici les techniques facultatives qui peuvent aider à fournir plus d'analyse :
1. La plupart des analyseurs de spectre n'ont pas des filtres de présélection. Si vous utilisez un analyseur de spectre sans filtres de présélection, les crêtes vous observer ne pouvez pas être vrai. Les analyseurs sans filtres de présélection peuvent créer les crêtes fausses dues aux signaux hors bande se mélangeant aux signaux observés.
Vous pouvez examiner la validité d'une crête en ajoutant un atténuateur externe (3 ou 10dB devraient faire). Les vraies crêtes tomberont par la quantité de l'atténuateur. Si la crête tombe par plus que l'atténuateur, il est susceptible d'être une crête fausse. Notez les crêtes fausses pour la comparaison avec vos résultats de sondage de conformité. Vous pouvez également employer des filtres de présélection ou un récepteur d'IEM, mais ceux-ci tendent à être coûtés prohibitif pour la plupart d'essai rapide.
Le schéma 10 montre ci-dessous un essai maximal typique de confirmation. La trace jaune a été rassemblée sans atténuateur. La trace rose a été rassemblée avec des 10 que l'atténuateur de DB a additionnés à l'entrée de rf de l'analyseur. Dans ce cas, les crêtes laissent tomber le même montant comme atténuation supplémentaire. Ceci aide à affirmer que les crêtes sont vraisemblablement vraies et pas des produits des signaux hors bande.
2. Beaucoup d'analyseurs de spectre ont des types de trace de Max Hold qui tiendront sans interruption les amplitudes les plus élevées de chaque balayage de fréquence. Vous pouvez permettre une trace simple comme espace libre écrivez pour montrer la représentation active de rf et pour permettre une deuxième trace comme Max Hold. Ceci te permet de comparer des changements du DUT aux données de « pire cas » s'est rassemblé et « congelé » utilisant Max Hold.
3. Vous pouvez employer des marqueurs et des tables maximales pour indiquer clairement des fréquences et des amplitudes maximales, si disponible.
CONCLUSION :
• Des champs magnétiques sont produits par écoulement actuel. Employez (h) une sonde magnétique de proche-champ pour identifier le rayonnement de fin de support près des traces, des fils, et des câbles de ruban/câble.
• Des champs électriques peuvent être produits par écoulement actuel ou accumulation de charge statique. Employez (e) une sonde électrique de proche-champ pour identifier le rayonnement de fin de support sur des surfaces métalliques comme des radiateurs, des clôtures, la liaison d'affichage/bords, et des fentes/coupes-circuit.
• Utilisez les brides actuelles pour identifier le rayonnement et la résonance potentiels des câbles, fils, et les reliez ensemble
• Les affichages, les coupes-circuit/trous/coutures dans le châssis, les câbles plats, et les ports de communications/autobus sont la cause le plus susceptible des échecs rayonnés d'émission.
• Papier d'aluminium de bande d'utilisation ou conducteur pour couvrir des domaines de la « fuite », veillant que la bâche est fondue. Retour avec la bande/aluminium en place pour voir s'il a atténué l'IEM.
• A mal terminé des câbles et relie ensemble également les questions rayonnées par cause
• Fréquemment mesure les effets de fond en coupant la puissance du dispositif-sous-essai et surveiller la sortie sur un analyseur. Notez tous les changements et leurs effets potentiels sur les mesures.
Avec quelques outils simples, vous pouvez mettre en application le processus d'essai de pré-conformité d'anin-maison qui réduira au minimum tout le temps d'élaboration pour vos produits, pour abaisser le coût de la conception, et diminuez la quantité d'essai sur de futurs produits.