EMS bandymo vietos kvalifikacija: aikštelės įtampos nuolatinės bangos santykis su laiko srities reflektometrija

Konceptualiai SVSWR metodas yra gana paprastas ir lengvai suprantamas. Kaip ir atliekant bet kokį VSWR matavimą, tikslas yra išmatuoti didžiausias ir mažiausias stovinčios bangos vertes, kaip parodyta 1 paveiksle. Šių verčių santykis yra VSWR. Dažniausiai VSWR matavimas taikomas vertinant perdavimo linijas. Jei perdavimo linijos gale yra impedansų neatitikimas tarp perdavimo linijos ir apkrovos impedansų (pavyzdžiui), bus ribinė sąlyga, dėl kurios atsiras atspindėta banga. Atspindėta banga įvairiose perdavimo linijos vietose bus konstruktyviai arba destruktyviai sąveikaujanti su ištisinio šaltinio banga. Gautas konstruktas (tiesioginių ir atspindėtų bangų derinys) yra stovinti banga. Paprastas to pavyzdys yra atliktas atliekant galios bandymą, reikalingą prietaisams, esantiems CISPR 14-1. Atliekant šį bandymą, keitiklis (maitinimo spaustukas) perkeliamas išilgintu gaminio maitinimo laidu, siekiant išmatuoti didžiausią maitinimo laido įtampą dominančiu dažnių diapazonu. Tas pats įvykis realizuojamas netobuloje bandymų vietoje. Perdavimo linija yra kelias nuo bandomos įrangos iki priėmimo antenos. Atspindėtos bangos sukuriamos iš kitų bandymo aplinkoje esančių objektų. Šie objektai gali būti nuo kameros sienų iki pastatų ir automobilių (atvirose bandymų vietose). Kaip ir perdavimo linijos atveju, sukuriama nuolatinė banga. Vietos VSWR arba SVSWR bandymui nustatytas bandymas parodytas 2 paveiksle.

Fiziniai stovinčios bangos matmenys yra kritinis veiksnys, norint tiksliai išmatuoti stovinčią bangą. Vėlgi, tikslas yra rasti didžiausią ir mažiausią vertę. Pagal SVSWR testą CISPR 16-1-4 siūloma išmatuoti stovinčią bangą bandymo vietoje, judant perduodančią anteną tiesiai kameroje ir matuojant gautą įtampą išmetimo antena įprastoje vietoje, naudojamoje gaminio bandymams atlikti. Kaip atliekant galios bandymą ar atliekant panašų VSWR matavimą, norint užtikrinti fiksuojamosios bangos maksimumų ir minimumų fiksavimą, reikalingas nuolatinis daviklio judėjimas, o SVSWR atveju - perduodanti antena. Tai buvo galima padaryti kiekvienu dažniu, tačiau tik turint didelių išlaidų ir laiko. Todėl CISPR darbo grupė nusprendė kompromisą ir matavo tik šešias fizines padėtis kiekvienoje tūrinėje vietoje (žr. 3 pav.). Vienintelis kitas būdas sumažinti bandymo laiką buvo sumažinti matavimo dažnio skiriamąją gebą (pvz., Matuoti mažiau dažnių, bet kiekviename dažnyje matuoti daugiau pozicijų). Šios galimybės problema yra ta, kad daugelis objektų, kurie atspindi, gali turėti siauras spektrines charakteristikas. Kitaip tariant, kai kurios medžiagos gali žymiai atspindėti siaurą dažnių diapazoną. Todėl darbo grupė nusprendė bandymui taikyti didžiausią 50 MHz žingsnio dydį, kad gautų ne mažiau kaip 340 dažnių nuo 1-18 GHz, bet tik šešias padėtis, kaip parodyta 3 paveiksle.

3 paveikslas: SVSWR matavimo vietos ir padėtis
Stovinčios bangos atranka tik atskiru vietų skaičiumi gali patikimai suteikti pakankamą tikslumą apskaičiuoti apytikslį SVSWR, atsižvelgiant į žingsnių dydį. Tačiau kitas kompromisas buvo tas pats nustatytas kiekvieno dažnio padėtis, kad bandymas sutaupytų laiko perkeldamas anteną ir šlavimo dažnį. Pasirinktos pozicijos yra 0, +2, +10, +18, +30, +40 cm. Pabandykite įsivaizduoti, kaip ant liniuotės uždėta ženklų banga su šešiais ženklais. Dabar įsivaizduokite, kaip ženklo bangą suspausti vis trumpesniais bangos ilgiais. 4 paveiksle pavaizduotas šis minties eksperimentas. Bus dažnių, kur pasirinktos vietos niekada nepriartės prie tikrųjų ženklo bangos maksimalių ar minimumų. Tai kompromisas, dėl kurio bus laikomasi šališkumo, pvz., Rezultatas visada bus mažesnis nei tikrasis SVSWR. Šis šališkumas yra klaidos terminas ir jo nereikia painioti su matavimo neapibrėžtumo indėliu.

4 paveikslas: SVSWR matavimo vietos ir bangos ilgis
Koks yra klaidos terminas? Jei pagalvotume apie 4 paveiksle pavaizduotą pavyzdį, akivaizdu, kad bangos ilgis yra 2 centimetrai. Tai būtų 15 GHz ženklo banga. Tuo dažniu nebūtų matuojamos stovinčios bangos, nes bangos ilgis yra 2 cm, o kitos vietos yra net 2 (10, 18, 30 ir 40 cm) kartotinės! Žinoma, ta pati problema kyla esant 7.5 GHz dažniui. Beveik kiekvienu dažniu mėginių ėmimo metu nėra matuojamas nei didžiausias, nei mažiausias.

Laboratorija turi išmatuoti keturias vietas, kaip parodyta 3 paveiksle, dviem poliariais ir mažiausiai dviem aukščiais pagal CISPR 16-1-4. Matavimo diapazonas yra 1-18 GHz. Iki šiol vienintelės antenos, kurios atitiko modelio reikalavimus, buvo prieinamos 1–6 GHz ir 6–18 GHz modeliuose. Pasekmė yra ta, kad bandymo laikas parodytas 1 lygtyje:

Kur: tx = laikas atlikti funkciją x, ny = kartų, kai reikia atlikti Y veiklą, skaičius.


1 lygtis: Apskaičiuotas SVSWR bandymo laikas
Tokio padėčių, vietų, poliškumo, aukščio ir antenų derinio rezultatas yra gana ilgas bandymas. Šis laikas reiškia alternatyvias laboratorijos išlaidas.
Alternatyviosios išlaidos yra pajamos, kurias kitu atveju būtų galima gauti vietoj šio ilgo testo atlikimo. Pavyzdžiui, įprasta šio testo trukmė yra bent trys bandymų pamainos. Jei laboratorija mokėtų 2,000 USD už pamainą, šis testas reiškia bent 6,000 12,000–14,000 XNUMX USD metines alternatyvias išlaidas, jei svetainė tikrinama kasmet, kaip rekomenduojama. Į tai neįskaičiuojamos pradinės specialiųjų antenų išlaidos (XNUMX XNUMX USD).


Pozicijos netikrumas
Kiekvienam SVSWR metodo matavimui reikia, kad perduodanti antena būtų išdėstyta nurodytose vietose (0, 2, 10, 18, 30, 40 cm). Kadangi skaičiavimai koreguojami atsižvelgiant į atstumą, padėties pakartojamumas ir atkuriamumas tiesiogiai veikia matavimo neapibrėžtį. Tada kyla klausimas, kaip pakartotinai ir pakartotinai yra antenų išdėstymas mažesniais kaip 2 cm žingsniais? Neseniai UL atliktas gage tyrimas parodė, kad šis indėlis yra maždaug 2.5 mm arba apie 15% 18 GHz bangos ilgio. Šio dalyvio dydis priklausys nuo nuolatinės bangos dažnio ir amplitudės (nežinoma).

Antras veiksnys, susijęs su padėties nustatymu, yra kampas, palyginti su antenos modeliu. CISPR 16-4-1 reikalavimai dėl antenos modelio kintamumo yra maždaug +/- 2 arba 3 dB H plokštumoje ir dar platesni E plokštumoje. Jei pasirinksite dvi antenas su skirtingais raštais, bet abi atitiks modelio reikalavimus, galite gauti labai skirtingus rezultatus. Be šios antenos kintamumo (atkuriamumo problema), antenos, naudojamos perdavimui, neturi visiškai simetriškų modelių (pvz., Modeliai skiriasi mažu kampu), kaip parodyta standarte. Dėl to, pasikeitus siunčiančios antenos ir priimančiosios antenos išlygiavimui, pasikeičia gaunama įtampa (pakartojamumo problema). 5 paveiksle pavaizduoti faktiniai SVSWR antenos modelio pokyčiai su nedideliais kampo žingsniais. Šios tikros modelio charakteristikos lemia reikšmingą kampinio padėties kintamumą.


5 paveikslas: SVSWR antenos modelis
Antenos stiprinimo pokyčiai, priklausomai nuo santykinai mažų kampinių pasisukimų, parodo pateiktą pavyzdį net 1 dB kintamumą.Laiko domeno metodas gauti SVSWR

SVSWR metodas CISPR 16-1-4 yra pagrįstas judančiomis antenomis erdvėje, kad būtų galima pakeisti fazinį santykį tarp tiesioginės bangos ir atspindėtų bangų, atsirandančių dėl kameros trūkumų. Kaip jau buvo aptarta anksčiau, kai bangos konstruktyviai papildo, tarp dviejų antenų yra didžiausias atsakas (Emax), o kai bangos destruktyviai - minimalus atsakas (Emin). Perdavimą galima išreikšti kaip

kur E yra gaunamas lauko stipris.

ED yra tiesioginio kelio signalas, N yra bendras atspindžių iš vietos skaičius (tai gali apimti vieną ar kelis atspindžius iš kameros sienų arba atviros zonos trūkumus). ER (i) yra I atspindėtas signalas. Kad būtų lengviau gauti darinį, tarkime, kad yra tik vienas atspindėtas signalas (tai nepraras bendrumo). Svetainės VSWR (arba santykinis pulsacijos dydis) gali būti išreikštas

Išsprendę 3 lygtį, gauname atspindėto signalo ir tiesioginio signalo santykį
Kaip matyti iš 4 lygties, abu terminai, ty atspindėto ir tiesioginio signalo santykis (Erelative) ir vietoje VSWR (S), apibūdina tą patį fizinį dydį - tai atspindžių lygio matas vietoje. Matuodami vietą VSWR (kaip yra CISPR 16-1-4), galime nustatyti, kiek didelės atspindėtos bangos yra tiesioginės bangos atžvilgiu. Idealioje situacijoje nėra atspindžių, todėl Erelative = 0 ir S = 1.

Kaip jau buvo aptarta anksčiau, norėdami nustatyti santykį tarp atspindėto ir tiesioginio signalo, CISPR 16-1-4 vietos VSWR metodu keičiame atstumo atstumą, todėl fazinis ryšys tarp tiesioginio kelio ir atspindėtų signalų gali būti įvairus. Vėliau iš šių skaliarinių atsakymų gauname SVSWR. Pasirodo, kad tą patį SVSWR galime įgyti naudodami vektorinius (įtampos ir fazės) matavimus, nereikalaujant fiziškai judinti antenų. Tai galima padaryti pasitelkus modernų vektorių tinklo analizatorių (VNA) ir laiko srities transformacijas. Atkreipkite dėmesį, kad 2–4 lygtys galioja tiek dažnių, tiek laiko srityse. Tačiau laiko srityje mes galime atskirti atspindėtus signalus nuo tiesioginio signalo, nes jų priėmimo antenos laikas yra kitoks. Tai galima vertinti kaip impulsą, siunčiamą iš perdavimo antenos. Laikui bėgant, tiesioginė banga pirmiausia pateks į priėmimo anteną, o atspindėta banga - vėliau. Taikant laiko vartus (laiko filtrą), tiesioginio signalo poveikį galima atskirti nuo atspindėto.

Tikrieji matavimai atliekami dažnio srityje su VNA. Rezultatai transformuojami į laiko sritį naudojant atvirkštinę Furjė transformaciją. Laiko srityje laiko analizė taikoma analizuojant tiesioginius ir atspindėtus signalus. 6 paveiksle parodytas laiko srities atsako tarp dviejų antenų pavyzdys (naudojant atvirkštinę Furjė transformaciją iš dažnio srities matavimų). 7 paveiksle parodytas tas pats laiko domeno atsakas, kai tiesioginis signalas yra uždarytas. Laiko domeno duomenys (po analizės) galiausiai konvertuojami atgal į dažnio sritį naudojant Furjė transformaciją. Pavyzdžiui, kai duomenys 7 paveiksle paverčiami atgal į dažnio sritį, jie atspindi ER, palyginti su dažniu. Galų gale mes gauname tą patį Erelative kaip ir CISPR erdvinio kintamumo metodą, bet eidami kitu keliu. Nors atvirkštinė Furjė transformacija (arba paskesnė Furjė transformacija) skamba kaip bauginanti užduotis, tai iš tikrųjų yra integruota šiuolaikinės VNA funkcija. Tai užtruks ne daugiau kaip kelių mygtukų paspaudimas.

6 paveikslas. Laiko domeno atsakas (iš atvirkštinės VNĮ duomenų Furjė transformacijos) tarp dviejų matytų antenų. 1 žymeklis rodo tiesioginį signalą, kuris atsiranda 10 ns x (3 x 108 m / s) = 3 m atstumu nuo perdavimo antenos.

7 paveikslas: Laiko domeno atsakymas, kai tiesioginis signalas yra užrakintas - paliekami tik vėlai atvykstantys (atspindėti) signalai.
Kiti žingsniai: Toliau tobulinkite laiko domeno SVSWR metodąMes nustatėme, kad SVSWR pagal erdvinį judėjimą ir SVSWR pagal laiko sritį pateikia lygiaverčius duomenis. Empiriniai matavimai gali patvirtinti šį tašką. Vis dar kyla klausimų: ar tai patys reprezentatyviausi bandomos įrangos (EUT) duomenys ir kokių neaiškumų galime pasiekti dėl pasirinktų antenų? Remiantis 2 lygtimi, visi atspindžiai modifikuojami pagal antenos modelį, prieš juos sudedant. Siekdami paprastumo, apsvarstykime bandymo kamerą, kurioje daug atspindžių yra nereikšminga. Tada mes turime septynis perdavimo kelio terminus, ty tiesioginį signalą ir atspindžius iš keturių sienų, lubų ir grindų. CISPR 16-1-4 yra labai specifiniai reikalavimai, keliantys perduodančios antenos modelį. Dėl praktinių priežasčių šie reikalavimai jokiu būdu nėra ribojantys. Pavyzdžiui, tarkime, kad galinės sienos atspindys yra dominuojantis netobulumas, o priekinės ir galinės antenos santykis yra 6 dB (pagal CISPR 16 specifikaciją). Svetainėje, kurios išmatuotas SVSWR = 2 (6 dB), naudojant tobulą izotropinę anteną, ER / ED yra 1/3. Jei mes naudojame anteną, kurios priekio ir nugaros santykis yra 6 dB, matuojamas SVSWR tampaAntena, kurios priekio ir nugaros santykis yra 6 dB, neįvertina SVSWR 20 * log (2.0 / 1.4) = 2.9 dB. Aukščiau pateiktas pavyzdys yra akivaizdžiai pernelyg supaprastintas. Atsižvelgiant į visus kitus kameros atspindžius ir visus antenos modelių variantus, galimas neapibrėžtumas yra dar didesnis. Kitoje poliarizacijoje (E plokštumoje) neįmanoma turėti fizinės izotropinės antenos. Dar didesnis iššūkis yra apibrėžti griežtą antenos modelį, kurį turi atitikti visos tikrosios fizinės antenos.

Su modelio kitimais susijusį keblumą galima išspręsti pasukant perduodančią anteną. Šioje schemoje mums nereikia antenos su plačiu spinduliu - puikiai tiks gerai pažįstama dvigubo briaunos bangolaidžio antena, paprastai naudojama šiame dažnių diapazone. Vis tiek pageidautina, kad būtų didelis priekio ir galo santykis (kurį galima lengvai pagerinti uždėjus nedidelį sugertuvo gabalėlį už antenos). Įgyvendinimas yra tas pats, kas aptarta anksčiau dėl laiko srities metodo, išskyrus tai, kad mes taip pat pasukame perduodančią anteną 360 ° ir atliekame maksimalų palaikymą. Užuot bandžiusi apšviesti visas sienas tuo pačiu metu, ši schema tai daro po vieną. Šis metodas gali duoti rezultatų, kurie šiek tiek skiriasi nuo ATTEMPTING transliuoti į visas sienas tuo pačiu metu. Galima teigti, kad tai yra geresnė svetainės našumo metrika, nes tikroji EST greičiausiai turi siaurą spindulį, o ne atrodo kaip specialiai sukurta antena. Be to, kad išvengtume netvarkingos situacijos dėl antenos modelių, galime tiksliai nustatyti, kur kameroje ar OATS atsiranda netobulumas. Vietą galima nustatyti pagal pasukimo kampą ir laiką, reikalingą signalui judėti (taigi atstumą iki atspindžio vietos).


Išvada

Laiko domeno metodo pranašumų yra daug. Taip išvengiama anksčiau aptarto nepakankamo atrankos klausimo duobės. Metodas nepriklauso nuo fizinio antenų perkėlimo į kelias atskiras vietas, o SVSWR iš laiko srities atspindi tikrąją svetainės vertę. Be to, taikant CISPR metodą, norint normalizuoti įtaką dėl kelio ilgio, reikia žinoti tikslų atstumą tarp antenų. Bet kokie neaiškumai, atsirandantys dėl atstumo, tampa SVSWR neapibrėžtumais (atsižvelgiant į mažus reikalingus prieaugius, tai dar sudėtingiau). Laikui bėgant nėra atstumo normalizavimo neapibrėžtumų. Be to, bene patraukliausia savybė galutiniam vartotojui yra ta, kad laiko domenas SVSWR užima daug mažiau laiko. Bandymo laikas sutrumpėja beveik šešis kartus (žr. 1 lygtį).

Visiškai aido neturinčioje kameroje visose keturiose sienose, grindyse ir lubose yra absorbcinis apdorojimas. Laiko domeno atspindžio (TDR) matavimai gali ne tik tiksliai įvertinti tokią bandymo vietą kaip ši, bet ir suteikti papildomos informacijos, pavyzdžiui, iš kur kyla didžiausi nukrypimai nuo idealios vietos.

Galima sugundyti teigti, kad taikant CISPR metodą, kadangi antenos yra judinamos, atspindžio taškai juda ant kameros sienų ir padengiama daugiau trūkumų sričių. Tai raudona silkė. Priėmimo antenos judėjimo tikslas yra keisti tik fazių santykius. Bendras atstumas svyravo 40 cm. Dėl geometrijos vertimų (jei perdavimo kelias yra lygiagretus kameros sienai), ant sienos padengiama 20 cm (7.9 ”) danga. Kad teorija pasiteisintų, iš tikrųjų turime manyti, kad absorbentų atspindžio savybės yra vienodos per visą 20 cm. Norint padengti daugiau sričių, reikia žymiai smarkiau judinti antenas, kaip tai daroma CISPR 16-1-4 (priekinė, vidurinė, kairė ir dešinė vietos). favicon

Palik žinutę 

Žinučių sąrašas