Skanery pola bliskiego w czasie rzeczywistym - zastosowanie w edukacji

Skanery pola bliskiego zbudowane są z macierzy małych sond pola magnetycznego, dzięki którym można zobrazować rozkład promieniowania pola EM. Ważną ceną skanerów produkcji EMSCAN jest pomiar w czasie rzeczywistym, co jest ewenementem na polskim rynku. Cecha ta znakomicie poprawia prezentacje mierzonych efektów przeznaczone dla studentów i wzbudza ich zainteresowanie. Czas pełnego skanu obiektu na jednej częstotliwości jest rzędu kilku sekund lub nawet ułamka sekundy.

EMxpert - skaner do pomiarów EMC i EMI

Fot. 1. Skaner EMxpert

EMxpert zbudowany jest z matrycy zawierającej 1218 sensorów pola magnetycznego. Służy głównie do badań rozkładu i mocy promieniowania EM co pozwala na wykorzystanie skanera w badaniach EMC, EMI, a nawet do pomiaru rozkładu pola bliskiego emitowanego z anten. Dzięki swoim rozmiarom możliwe jest badanie płytki PCB nawet o rozmiarach 31,6×21,8 cm z efektywną rozdzielczością 3,75 mm (dostępna jest także rozdzielczość 0,12 mm).

Skaner mierzy promieniowanie z całej powierzchni płytki lub zaznaczonych przez operatora obszarów. We współpracy z analizatorem widma możliwy jest pomiar intensywności promieniowania całego badanego obiektu. Należy zaznaczyć, że nie ma konieczności ekranowania układu pomiarowego, co znacznie ogranicza koszty i przyśpiesza pomiar.

Otrzymuje się wykres wielkości promieniowania w funkcji częstotliwości z zaznaczonego obszaru - całej płytki PCB lub jej części (rys. 2). Można dodatkowo zmierzyć rozkład przestrzenny promieniowania na dowolnie wybranej częstotliwości, np. na częstotliwościach dominujących w widmie. Daje to możliwość diagnozy, który z elementów jest źródłem promieniowania o największej mocy. Wówczas ten element można wymienić lub skompensować układ elektroniczny (np. innymi elementami), aby obniżyć szkodliwe promieniowanie.

Rys. 2. Przykład kompensacji promieniowania

Odczyt zmian rozkładu promieniowania występuje w czasie rzeczywistym. Widać więc na bieżąco zmiany w intensywności promieniowania poszczególnych elementów. Skaner taki staje się idealnym narzędziem wizualizacji problemów z EMC. Studenci natychmiast mogą sprawdzić zmiany promieniowania w zależności od rozkładu elementów elektronicznych, a także wpływu kompensacji (np. dodanie kondensatora) na promieniowanie całego układu.

Dostępne jest również oprogramowanie, które przelicza intensywność promieniowania EM pola bliskiego na pole dalekie w odległości 3 i 9 m co umożliwia wstępne sprawdzenie, czy wielkość promieniowania mieści się w normach, a wszystko to można wykonać na stole laboratoryjnym. Badanie powyższe zastępuje pomiary w komorze bezechowej lub typu G-TEM.

Dodatkową możliwością EMxperta jest badanie odporności. Porównując promieniowanie przy zaburzeniu (promieniowanym lub przewodzonym) i bez zaburzenia można obserwować, które elementy układu są wrażliwe na czynniki zewnętrzne.

Skanery do badań EMC i EMI dostępne są w zakresie częstotliwości od 150 kHz do 8 GHz.

RFxpert

Rys. 3. RFxpert - rozkład promieniowania anteny

Pomiary pola bliskiego można także wykorzystać do badania charakterystyk anten. Dzięki pomiarom rozkładu amplitudy promieniowania, fazy oraz polaryzacji możliwe jest obliczenie rozkładu pola w polu dalekim. Pomiar taki jest równorzędny z pomiarem charakterystyki źródeł w polu dalekim. Wyniki obliczeń parametrów na postawie pomiarów pola bliskiego określają wartości charakterystyki anten z dokładnością do ±1,5 dB (rys. 3).

System RFxpert idealnie zastępuje duże i drogie układy pomiarowe anten mierzące bezpośrednio pole dalekie. Nie trzeba mieć pełnego kilkumetrowego pola pomiarowego odizolowanego od smogu elektromagnetycznego, który nas otacza. Pomiary wykonuje się w zasadzie na stole kładąc bezpośrednio antenę na skanerze.

RFxpert zawiera wbudowany odbiornik co sprawia, że jest on urządzeniem samodzielnym. Może także współpracować z analizatorem sieci, co umożliwia automatyzację pomiarów w pełnym paśmie częstotliwości. Trzeba jednak pamiętać, że pomiar na jednej częstotliwości trwa około sekundy, przez co pełny pomiar charakterystyk anteny w całym paśmie trwa tylko około minuty.

Oprogramowanie skanera automatycznie oblicza efektywność i wzmocnienie anteny. Prezentuje wyniki w różnych konfiguracjach i układach współrzędnych. RFxpert ma wbudowane funkcje, które umożliwiają bezpośredni pomiar anten telekomunikacyjnych GSM, CDMA, WCDMA, Wi-FI, WiMAX, LTE, Bluetooth, RFID, GPS oraz zwykłych emiterów.

Zakres pomiarowy RFxperta zawiera się w zakresie 300 MHz-6 GHz.

Podsumowanie

Skanery pola bliskiego firmy EMSCAN to doskonałe narzędzie pomiarowe i dydaktyczne umożliwiające wykładowcom łatwe i praktyczne zobrazowanie przedstawionych zagadnień z EMC, EMI, inżynierii mikrofalowej, a także do nauki projektowania układów elektronicznych oraz anten. Małe rozmiary oraz mobilność skanerów czynią z nich doskonałe narzędzie wspomagające edukację.

Warto podkreślić, że opisywane skanery nie mają ruchomych części, co bardzo znacząco wpływa na ich żywotność. Możliwość otrzymania wyników w czasie rzeczywistym sprawiają, że czas wykładu jest wykorzystany efektywnie, a sama nauka bardziej przyjemna. Dzięki temu zajęcia staną się bardziej efektywne i ciekawsze (prezentacja wyników jest w kolorze). EMxpert jest także świetnym narzędziem przy nauce projektowania układów elektronicznych. Skanery nie tylko służą do prezentacji wyników jakościowo, ale także ilościowo.

UEI Urządzenia Elektroniczne Import
www.uei.com.pl