Skanery pola bliskiego czasu rzeczywistego - nowe możliwości pomiarowe

Skaner do pomiarów EMC i EMI - EMxpert

Rys. 1.

Na rynku od dawna dostępne są sondy pola bliskiego, które mogą być podłączane do analizatora oraz skanery wyposażone w sondę pola bliskiego. Niestety takie rozwiązania pozwalają tylko na punktowy pomiar jednego elementu. Pomiar samą sondą niesie z kolei bardzo duże niedokładności związane z problemem zachowania stałej odległości sondy od mierzonego elementu. Niemożliwe są także pomiary elementów i płytek pracujących dynamicznie. Wszystkie te niedogodności można rozwiązać, używając skanerów pola bliskiego wyposażonych w macierz detektorów.

EMxpert zbudowany jest z matrycy zawierającej 1218 sensorów pola magnetycznego, dzięki którym można zdiagnozować promieniowanie płytki PCB nawet o rozmiarach 31,6×21,8 cm z efektywną rozdzielczością 3,75 mm (oferowane są także wersje z rozdzielczością do 0,12 mm). Ma on zoptymalizowane wymiary U6, co pozwala na pomiar pracujących już w urządzeniach płytek. S

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

Rys. 2.

Otrzymuje się wykres wielkości promieniowania w funkcji częstotliwości z zaznaczonego obszaru (całej płytki PCB lub jej części) - rysunek 1. Można dodatkowo zmierzyć rozkład przestrzenny promieniowania na dowolnie wybranej częstotliwości (np. dominujących w widmie). Daje to możliwość diagnozy, który z elementów jest źródłem promieniowania o największej mocy. I wówczas ten element można wymienić lub skompensować układ (np. innymi elementami), aby obniżyć szkodliwą emisję - rysunek 2.

Odczyt zmian rozkładu promieniowania występuje w czasie rzeczywistym. Widać więc na bieżąco zmiany w intensywności promieniowania poszczególnych elementów. Skaner taki staje się idealnym narzędziem dla konstruktorów, którzy natychmiast mogą sprawdzić zmiany promieniowania w trakcie projektowania płytki, wybierać najlepszy rozkład elementów elektronicznych i wprowadzać kompensację. Skaner EMxpert diametralnie skraca czas projektowania płytek w ujęciu wymagań EMC dzięki stałej kontroli promieniowania już na poziomie projektowania.

Dodatkowo skaner EMxpert można wykorzystywać do kontroli produkcji (porównywanie wytwarzanego produktu do certyfikowanego wzorca), sprawdzania jakości połączeń, badania szczelności obudowy, tłumienności materiałów oraz dokładności filtrowania wybranych częstotliwości.

Rys. 3.

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 emitowanego z urządzenia mieści się w normach, a wszystko to można wykonać na stole laboratoryjnym.

Badanie powyższe zastępuje pomiary w komorze bezechowej lub G-TEM-ie. 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 - rysunek 3.

Skanery do badań EMC i EMI dostępne są w zakresie częstotliwości od 150 kHz do 8 GHz (dostępna jest także wersja do 4 GHz).

Skaner do pomiarów charakterystyk anten RFxpert

Rys. 4.

Pomiary pola bliskiego można także wykorzystać do pomiarów 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 - rysunek 4.

System 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. Umożliwia to automatyzacje pomiarów w pełnym paśmie częstotliwości. Trzeba jednak pamiętać, że pomiar na jednej częstotliwości trwa około sekundy. Widać więc, że pełny pomiar charakterystyk anteny w całym przedziale częstotliwości trwa tylko minuty.

Oprogramowanie skanera automatycznie oblicza efektywność i wzmocnienie anteny. Prezentuje wyniki w różnych konfi guracjach i układach współrzędnych. RFxpert ma wbudowane funkcje, które umożliwiają bezpośredni pomiar GSM, CDMA, WCDMA, Wi-Fi, WiMAX, LTE, Bluetooth, RFID, GPS, oraz zwykłych anten. Zakres pomiarowy RFxperta zawiera się w zakresie 300 MHz - 6 GHz. Wielkość mierzonych anten zależy od modelu skanera i użytych opcji i może wynosić do 2,32×2,32 m.

Podsumowanie

Skanery pola bliskiego to znakomita alternatywa dla skomplikowanych systemów pomiaru wykorzystujących pomiar pola dalekiego, który w dzisiejszym świecie musi być ekranowany i ze swojej zasady działania (pomiary w kilkumetrowej odległości od źródła) zajmują wiele miejsca. Przewagą skanerów jest ich mobilność i dostępność.

Używanie skanerów skraca czas przygotowania do pomiarów, czas pomiarów, ale co ważniejsze, drastycznie ogranicza koszty badań. Konstruktor (płytek PCB lub anten) może mieć skaner na swoim biurku i bezpośrednio sprawdzać zmiany swoich urządzeń. Takie możliwości znacząco skracają czas potrzebny do wprowadzenia nowego produktu na rynek.

UEI - Urządzenia Elektroniczne Import
www.uei.com.pl