Kompatybilność elektromagnetyczna - pomiar emisyjności

Piątek, 01 października 2010 | Technika

Wszystkie produkty wprowadzane na rynek Unii Europejskiej muszą być oznaczone symbolem CE. W przypadku sprzętu elektronicznego konieczne jest tym samym spełnienie określonych wymogów stawianych przez dyrektywę EMC. Określa ona m.in. dopuszczalną ilość emitowanych zaburzeń elektromagnetycznych.

Spis treści

Ocena zgodności

Testowanie emisyjności urządzenia wymaga skanowania częstotliwości w zakresie:

9...150 kHz przy szerokości pasma 200Hz,
0,15...30 MHz przy szerokości pasma 9 kHz,
0,03...1 GHz przy szerokości pasma 120 kHz.

Do określania poziomu zaburzeń wykorzystuje się detektor QP, a samo testowanie powinno odbywać się dla obu polaryzacji anteny: pionowej oraz poziomej. Dzięki wstępnemu skanowaniu możliwe jest znaczne przyspieszenie całego badania, tym bardziej że należy jeszcze uwzględnić regulowanie wysokości anteny, obracanie urządzenia w celu znalezienia maksymalnej emisji oraz testowanie różnych trybów jego pracy. Po wykonaniu pomiarów pozostaje odnalezienie normy dotyczącej produkowanego urządzenia i porównanie przewidzianych limitów z wartościami zmierzonymi.

Podsumowanie

Uzyskanie pewności, że urządzenie jest zgodne z wymogami dyrektywy EMC, jest najczęściej przedsięwzięciem dość kosztownym, bo konieczne jest badanie w certyfikowanym laboratorium. Tylko takie instytucje dają pewność, że pomiary są wiarygodne, gdyż spełniają wymogi przewidziane przez odpowiednie normy. Przekłada się to jednak na dość wysoki koszt pojedynczego badania ze względu na dużą ilość czasu wymaganą do jego starannego przeprowadzenia oraz koszty sprzętu używanego do tego celu. Decydując się na takie badania w certyfikowanym laboratorium, należy mieć na uwadze, że:

testowany sprzęt może nie spełniać norm, co spowoduje konieczność naniesienia poprawek i zmusi do ponownego opłacenia badania,
konieczne będzie wyszukanie konfiguracji (trybu pracy), w której EUT wytwarza najsilniejsze zaburzenia,
niespełnienie wymogów dyrektywy EMC opóźni wprowadzenie produktu na rynek.

Wszystkie powyższe problemy można rozwiązać, wykonując badania wstępne na terenie przedsiębiorstwa. Wystarczy do tego mniej zaawansowany sprzęt i spełniająca podstawowe wymogi komora lub otwarta przestrzeń pomiarowa. Samodzielne testowanie sprzętu pod kątem wymogów dyrektywy EMC ułatwia i przyspiesza nanoszenie poprawek w sytuacji, gdy certyfikowane laboratorium wykryje nieprawidłowości.

Pomiary powyżej 1 GHz

W piątej wersji publikacji CISPR 22 uwzględniono pomiary emisyjności dla częstotliwości większych niż 1 GHz. Są one przeprowadzane w sytuacji, gdy wewnętrzna częstotliwość urządzenia (generowana lub odbierana) jest wyższa niż 108 MHz. Wymagane jest badanie:

do 1 GHz, gdy wewnętrzna częstotliwość urządzenia nie przekracza 108 MHz,
do 2 GHz, gdy częstotliwość ta zawiera się w przedziale 108...500 MHz,
do 5 GHz, gdy częstotliwość zawiera się w przedziale 500...1000 MHz,
do 6 GHz, gdy częstotliwość przekracza 1 GHz (do 5× najwyższej częstotliwości, ale nie więcej niż 6 GHz).

Anteny dipolowe nie nadają się do pracy w paśmie powyżej 1 GHz, a dostępne na rynku anteny BiLog pozwalają na pomiary w zakresie do 2 GHz (logarytmiczno-periodyczne maksymalnie do 3 GHz). W paśmie powyżej 3 GHz używane są głównie anteny rożkowe, które w zależności od konstrukcji mają albo szerokie pasmo, albo duży zysk i kierunkowość.

Trudno jest spotkać anteny mające obie te cechy. Anteny o dużym zysku charakteryzują się mniejszym szumem, a kierunkowość ogranicza wpływ odbić na pomiary, co poprawia własności komory pomiarowej. Kierunkowość jest jednak niekorzystna w sytuacji, gdy EUT ma duże wymiary, bo pojawia się ryzyko, że taka antena nie zmierzy całkowitego pola elektrycznego wytwarzanego przez urządzenie.

Konieczna jest wówczas seria pomiarów dla anteny nakierowanej na różne części urządzenia. Warto zauważyć, że tłumienie sygnałów o częstotliwości powyżej 1 GHz wzrasta, dlatego preferowane są pomiary przy antenie oddalonej o 3m z użyciem głównie detektorów szczytowych i detektorów średniej. Wpływ odbić od ścian oraz podłoża jest znacząco mniejszy, dlatego dopuszczalne jest pominięcie regulacji wysokości anteny w zakresie 1...4m, choć materiały absorbujące promieniowanie radiowe na wszystkich powierzchniach (w tym na podłodze) są nadal wymagane.

Trudniejsze będzie też określenie, w jakim ułożeniu EUT antena odbiorcza zarejestruje maksymalny poziom sygnału. Wynika to przede wszystkim z faktu, że emitowane promieniowanie jest bardziej skupione.

Przykładowo, gdy zostanie stwierdzone, że EUT emituje zaburzenia o nieakceptowalnym poziomie dla jakiejś częstotliwości (np. przekracza normę o 12dB), można nanieść poprawki w taki sposób, aby stłumić harmoniczną przekraczającą normę o 18dB (6dB stanowi margines błędu).

Na pytanie, czy naniesione poprawki odniosły zamierzony skutek, odpowiedzą właśnie testy przeprowadzone przed ponownym oddaniem urządzenia do laboratorium. Bez możliwości prowadzenia badań we własnym zakresie koszty związane z zapewnieniem zgodności urządzenia z wymogami dyrektywy EMC mogą bardzo szybko stać się dużym obciążeniem finansowym dla firmy.

Jakub Borzdyński