EMV-Messung
Signal-Analysator als EMV-Testlab
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Die zu betrachtenden Frequenzbereiche
Bei den Emissionen, die das DUT (Device Under Test) abgibt, unterscheidet man zwei unterschiedliche Typen:
- Die geleitete Emission ist diejenige, die über die Netz-Anschlusskabel vom DUT an das Netz abgegeben wird. Der Frequenzbereich erstreckt sich von 9 kHz bis 30 MHz, je nachdem, welche Netzteil-Prinzipien und welche Zerhacker-Schaltungen eingesetzt werden. Je nach Leistung kann sich zudem der Frequenzbereich durch die entsprechenden Harmonischen erweitern.
- Die abgestrahlte Emission ist diejenige, die vom DUT direkt in die Umgebung abgegeben wird. Der zu untersuchende Frequenzbereich reicht von 30 MHz bis 1 GHz und geht darüber hinaus in den Bereich bis 6 GHz und weiter; er wird bestimmt von der höchsten im Gerät genutzten Taktfrequenz.
Um die Chancen zu erhöhen, den EMV-Compliance-Test am Ende des Entwicklungsprozesses zu bestehen, sollte man die Möglichkeit der EMV-Vortests nutzen. In diesen Fällen nehmen die Entwicklungsingenieure selbst eine Beurteilung der Schaltungen oder Module gegen die einschlägigen Standards vor. Die erfolgten Messungen ergeben eine Approximation an die zu erwartenden Ergebnisse des EMI/EMV-Endtests, der von dem unabhängigen EMV-Testlabor durchgeführt wird. Abgesehen davon geben diese Voruntersuchungen und die damit verbundenen Abschätzungen ein beruhigendes Gefühl, den Test erfolgreich abzuschließen. Produktionsplanungen werden dadurch auf eine sicherere Basis gestellt.
Die Compliance-Tests beinhalten typischerweise beide Komponenten: die geleitete Abstrahlung (conducted emission) und die abgestrahlte (radiated) Emission. Jeweils beide Tests sollten zu jedem Entwicklungsschritt durchgeführt werden.
Die erschwingliche Lösung
Pre-Compliance-Tests können mit dem Signal-Analysator N9000A CXA durchgeführt werden. Dieser Signal-Analysator ist nicht nur für den Pre-Compliance-Test konzipiert, sondern er stellt ein universelles Gerät in der Entwicklung und Produktion dar. Mit ihm lassen sich Signale und über 50 unterschiedliche Modulationsarten im Frequenzbereich von 9 kHz bis 7,5 GHz untersuchen.
Dabei ist er einfach in automatische Testsysteme einzubinden. Signalleistungsspitzen können auf Knopfdruck erfasst und tabellarisch aufgeführt werden. Der Einfluss von Schaltungs-Änderungen oder zusätzlich angebrachten Abschirmmaßnahmen auf das Nutzsignal oder auf die Störsignale kann sehr schnell und einfach dargestellt werden. Mit den unterschiedlichen Software-Applikationen wird der N9000A leicht auf eine bestimmte Messaufgabe konfiguriert und stellt dann auch die notwendigen mathematischen und messtechnischen Operationen bereit.
Zudem - und dies ist das zeitsparende und Fehlerquellen ausschließende Element - werden die Mess-Toleranzen und Mess-Fenster automatisch eingestellt und notwendige Korrekturfaktoren können eingegeben werden. So ist auch für den Pre-Compliance-Test die EMV-Applikations-Software W6141A EMV das Herzstück, indem sie die Toleranzgrenzen nach der neuesten CISPR-Norm und dem MIL-Standard bereithält. Damit ist es in der Entwicklung einfach, im Vorfeld diese Messungen durchzuführen und eventuelle Störsignale - sowohl die abgestrahlten als auch die leitungsgebundenen - aufzuspüren und zu beseitigen.
Durch die Vielseitigkeit der Messmöglichkeiten und durch die jeweils unterschiedlichen Mess-Applikationen ist die Rentabilität hoch, zumal mit diesem System die Pre-Compliance-Tests in einem sehr frühen Produkt-Entwicklungsstadium durchgeführt werden können. Dabei ist es wichtig herauszufinden, wie groß der Abstand des Störsignals zur Toleranzgrenze in den einzelnen Frequenzbereichen ist.
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Unerlässlich ist, dass die Leistungsamplituden der jeweiligen Störsignale exakt vermessen werden können, um dem Entwicklungsingenieur die Sicherheit zu geben, dass seine Schaltung den EMV-Test bestehen kann, oder dass er weiß, wie hoch der Störanteil seiner Schaltung ist. Gerade bei Taktsignalen, die durch das ganze Gerät geschleift werden und unterschiedliche Schaltungsmodule bedienen, muss der Projektleiter die einzelnen Störanteile der unterschiedlichen Module im Auge behalten können.
Bild 2 zeigt einen typischen Störsignalverlauf und die Toleranzgrenze. Vorteil bei diesem Gerät ist, dass die einzelnen Störsignale tabellarisch aufgelistet werden mit der Angabe, um wie viel die Toleranzgrenze über- bzw. unterschritten ist. Zusätzlich können die Störsignale in einem Balkendiagramm dargestellt werden. Dies ist eine weitere Besonderheit, mit deren Hilfe sich Trends für die einzelnen Störanteile darstellen lassen (Bild 3).
Jeder Entwicklungsingenieur kennt folgende Situation: Er versucht, den hauptsächlichen Störer zu minimieren, dafür vergrößern sich die anderen Störanteile. Diese Diagrammdarstellung ist sehr hilfreich, um leichter abschätzen zu können, welche Maßnahme die effektivere ist. Man hat immer alle Störanteile im Blick und weiß, welche Maßnahme welche Auswirkung zeigt.
Außerdem bietet die CXA-Serie sehr viele weitere Display-Funktionen, die für die Ablesung und Analyse der Messsignale eine Hilfe sind, z. B. Marker-Funktionen, ein „Span-Zoom“, „Zone-Span“ und die Spektrogramm-Darstellung.
Zudem können auf dem Signal-Analysator noch andere Messprogramme laufen, z.B. für digitales Video, Mobilkommunikation und generelle Messanwendungen.
- Signal-Analysator als EMV-Testlab
- Die zu betrachtenden Frequenzbereiche
- Eine aktuelle Herausforderung
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