1

Některé možnosti Některé možnosti eliminace chyb při eliminace chyb při

předcertifikačních testech předcertifikačních testech E M C E M C

Některé možnosti Některé možnosti eliminace chyb při eliminace chyb při

předcertifikačních testech předcertifikačních testech E M C E M C

Jiří SvačinaJiří SvačinaÚstav radioelektroniky FEKT VUT v BrněÚstav radioelektroniky FEKT VUT v Brně

svacinasvacina @@ feec.vutbr.czfeec.vutbr.cz

2

(pre-compliance tests)(pre-compliance tests)● Neexistuje přesná a jednoznačná definiceNeexistuje přesná a jednoznačná definice (každý test, který není plně certifikovaný, tj. neprobíhá (každý test, který není plně certifikovaný, tj. neprobíhá přesně dle požadavků příslušných norem EMC)přesně dle požadavků příslušných norem EMC)

● Musí být realizovány tak, aby získané výsledky mohly Musí být realizovány tak, aby získané výsledky mohly být považovány zabýt považovány za dostatečně věrohodnédostatečně věrohodné

● Odchylky od standardizovaných postupů mají proto Odchylky od standardizovaných postupů mají proto být být relativně malérelativně malé a v méně důležitých oblastecha v méně důležitých oblastech

● S každou odchylkou od normou předepsaných S každou odchylkou od normou předepsaných podmínek či postupůpodmínek či postupů roste neurčitost roste neurčitost (chyba) (chyba) měření a klesá věrohodnost předcertifikačních testůměření a klesá věrohodnost předcertifikačních testů

PředcertifikačníPředcertifikační (předběžné, předvýrobní)(předběžné, předvýrobní) testy EMCtesty EMC

3

Proč Proč tedy provádět předcertifikační testy EMC ?tedy provádět předcertifikační testy EMC ?

Základní výhodouZákladní výhodou je realizace (zjednodušených) testů je realizace (zjednodušených) testů EMC přímo ve firmě, na pracovišti (tzv.EMC přímo ve firmě, na pracovišti (tzv. in-house testingin-house testing):):● Možnost opakovaných testů zařízení jako celku a všech jeho Možnost opakovaných testů zařízení jako celku a všech jeho

dílčích částí během celého vývoje –dílčích částí během celého vývoje – zvýšení vnitřní úrovně zvýšení vnitřní úrovně EMC zařízení a jeho celkové kvalityEMC zařízení a jeho celkové kvality..

● Zkrácení doby vývojeZkrácení doby vývoje zařízenízařízení a celkové doby do jeho uve-a celkové doby do jeho uve-dení na trh (odpadnou opakované testy ve zkušebně EMC).dení na trh (odpadnou opakované testy ve zkušebně EMC).

● Úspora nákladůÚspora nákladů – většina problémů EMC je identifikována a – většina problémů EMC je identifikována a opravena ještě před plnou certifikací ve zkušebně EMC.opravena ještě před plnou certifikací ve zkušebně EMC.

4

Hlavní oblastiHlavní oblasti, v nichž se předcertifikační , v nichž se předcertifikační testytesty mohoumohou odchylovatodchylovat odod plnýchplných testůtestů EMC:EMC:

● ttechnické parametry použitých měřicích (testovacích) zařízení a přístrojů nesplňují normu CISPR 16-1CISPR 16-1

● ppoužité testovací metody, příp. postupy, se odchylují od požadavků příslušných norem

● vvhodnost použitého měřicího místa (test site areatest site area),● kkombinace předchozích odchylek.

Čím víceČím více důležitýchdůležitých odchylek, tím větší je nepřesnost, příp. odchylek, tím větší je nepřesnost, příp. neurčitost předcertifikačního testu.neurčitost předcertifikačního testu.

5

1.1. Technické parametry použitých přístrojůTechnické parametry použitých přístrojůnejsou dominantním zdrojem odchyleknejsou dominantním zdrojem odchylek předcertifikač-předcertifikač-ních testů od plných testů EMCních testů od plných testů EMC současné přístroje pro předcertifikační testy EMC současné přístroje pro předcertifikační testy EMC vyhovují většině požadavků normy vyhovují většině požadavků normy CISPR 16-1CISPR 16-1

2.2. Testovací metody, příp. postupyTestovací metody, příp. postupysese obvykleobvykle (úmyslně)(úmyslně) neodchylujíneodchylují odod požadavkůpožadavků norem norem pro plné testy EMC; případné odchylky souvisejí spíše pro plné testy EMC; případné odchylky souvisejí spíše ●● s odchylkami technických parametrů použitých přístrojů s odchylkami technických parametrů použitých přístrojů (viz předchozí bod) (viz předchozí bod) ●● s vhodností (nevhodností) použitého měřicího místas vhodností (nevhodností) použitého měřicího místa

6

3.3. Testovací místo Testovací místo (test site area)

● Jde o dominantní a nejčastější zdroj odchylekJde o dominantní a nejčastější zdroj odchylek před-certifikačních testů od plných testů EMC.

● PPředcertifikační měření neprobíhá v bezodrazových ko-bezodrazových ko-moráchmorách (anechoic(anechoic // semi-anechoicsemi-anechoic room)room), ani (obvykle) ve stíněných komoráchstíněných komorách, ale na běžných pracovištích, příp. volném prostranství (OATSOATS), která však nevyhovují požadavkům normy CISPR 16-1CISPR 16-1 na parametry měřicího stanoviště.

● HHlavními příčinami této volby necertifikovaných měřicích míst jsou důvody ekonomické, finanční a prostorovédůvody ekonomické, finanční a prostorové.

7

Dva hlavní problémyDva hlavní problémy necertifikovaných necertifikovaných měřicích stanovišť:měřicích stanovišť:

● ppřítomnost vnějších rušivých signálůvnějších rušivých signálů (rušivé elektromagnetické pozadí) (background ambient background ambient interferenceinterference)

● zzkreslení měření vlivem nedokonalostí měřicí-ho místa (test-site distortiontest-site distortion)

Oba tyto faktory jsou vzájemně nezávislé a je nutno je řešit samostatnými – vzájemně se nevylučujícími – postupy.

8

Vnější rušivé signályVnější rušivé signály● JJsou hlavnímhlavním zdrojemzdrojem nepřesnostínepřesností předcertifikačních

testů vyzařovaného i vedeného rušení.● PPři měření je nutno odlišit (separovat) vnější rušivé signály

od měřených signálů z testovaného objektu (EUTEUT).● VV městských lokalitách mohou vnější rušivé signály (roz-

hlasové a TV vysílání, rádiová komunikace, energetická rušení) zcela „zakrýt“ měřené signály EUT; jejich úroveň může přesáhnout emisní meze EUT o 30 až 40 dB.

● VVnější rušivé signály tak mohou způsobit chyby předcerti-fikačních měření až několik desítek dBněkolik desítek dB.

9

Čtyři metodyČtyři metody (postupy) respektování respektování vnějších rušivých signálů:

1.1. Odladění vnějších rušivých signálůOdladění vnějších rušivých signálů(off-tuning the EMI receiver)

2.2. Substituce vnějších rušivých signálů Substituce vnějších rušivých signálů (signal substitution)

3.3. Zkrácení měřicí vzdálenostiZkrácení měřicí vzdálenosti

4.4. Lineární subtrakce (odečítání) měřeného Lineární subtrakce (odečítání) měřeného a rušivých signálů a rušivých signálů

10

Lineární subtrakce (odečítání) signálůLineární subtrakce (odečítání) signálů

1. krok:1. krok: EUT je vypnuto, P P je v poloze měřeníměření, na vstup při-jímače jsou přiváděny jen vnější rušivé signály ve zvoleném frekvenčním pásmu.

2. krok:2. krok: P P se přepne do polohy zápiszápis, vstupní vnější rušivé sig- nály jsou digitalizovány a uloženy do paměti přijímače. 3. krok:3. krok: EUT se zapne, P P se přepne do polohy zápiszápis, na vstup přijímače jsou nyní přivedeny měřené signály EUT + vnější rušivé signály. Rozdílový zesilovačRozdílový zesilovač realizuje rozdíl aktuálního signálu (EUT + rušení) a signálu uloženého v paměti přijímače (rušení).

Postup využívá speciální hardwarové a softwarové vybavení použité v řadě měřičů rušení.

+

_

ROZDÍLOVÝ LOGARITMICKÝ

DIGITÁLNÍPAMĚŤ

z detektoru

>

V dB VP

polohy přepínače P

měření

zápis

rozdíl

ZESILOVAČ ZESILOVAČ

+

_

ROZDÍLOVÝ LOGARITMICKÝ

DIGITÁLNÍPAMĚŤ

z detektoru

>

V dB VP

polohy přepínače P

měření

zápis

rozdíl

ZESILOVAČ ZESILOVAČ

11

Tue 20 Feb 2008Tue 20 Feb 2008

vnější rušivé signályvnější rušivé signály

skutečný průběhskutečný průběh

12

Tue 20 Feb 2008Tue 20 Feb 2008

šumový signálšumový signál

měřený signál měřený signál v režimu Differencev režimu Difference

13

Nedokonalosti měřicího místaNedokonalosti měřicího místa

● NNa nedokonalém měřicím pracovišti vzniká mnoho mnoho odrazůodrazů signálů emitovaných EUT a tyto odrazy mohou značně ovlivnit výsledky měření.

● VVlnění přichází k měřicí anténě po mnoha odrazech po různých drahách, tj. s různými fázovými posuvyrůznými fázovými posuvy. Jejich vektorovým součtem vzniká v místě antény výsledné pole. Tímto mnohocestným šířením vlivem odrazů dochází k neurčitosti měření až několik desítek dBněkolik desítek dB.

● PProblém lze řešit kalibrací měřicího pracoviště pomocí speciálních přesně kalibrovaných zdrojů signálůpřesně kalibrovaných zdrojů signálů.

14

Speciální signálové zdrojeSpeciální signálové zdroje

ERSERS –– Emissions Reference Source Emissions Reference SourceCNECNE –– Comparison Noise Emitter Comparison Noise EmitterCSSCSS –– Comparison Signal Source Comparison Signal Source

Jsou to generátory přesných signálů pro určitý rozsah kmitočtů (např. od 1 MHz do několika GHzod 1 MHz do několika GHz) realizované buď jako širokopásmový zdroj bílého šumu (CNECNE), nebo jako tzv. comb comb generátorygenerátory generující „husté“ spektrum kmitočtových složek (např. s odstupem 2 2 či 10 MHz 10 MHz). Tyto zdroje mají vysokou dlouho-dobou stabilitu a jsou přesně kalibrovány v profesionálních bez-odrazových komorách pro určitou měřicí vzdálenost (často 3 m3 m) v obou polarizačních rovinách (vertikálnívertikální a horizontálníhorizontální).

15

ERSERS

CNECNE

16

Před vlastním měřením se provede kalibrace měřicího pracoviště pomocí referenčního zdroje signálů (CNECNE). Každý referenční zdroj je dodáván se svými kalibračními daty (kalibrační křivkou) změřenými na „ideálnímideálním“ stanovišti. Měřením signálu CNECNE na použitém (= neideálním) pracovišti získáme jiné hodnoty dat (intenzit pole). Jejich odchylka od dodaných (ideálních) kalibračních dat je dána neideálností užitého měřicího pracoviště a dalšími faktory v měřicím řetězci včetně antény a měřicího přijímače. Rozdíl ideálních (dodaných) a naměřených hodnot pole refe-renčního zdroje (CNE) lze tak na jednotlivých měřicích kmito-čtech použít jako korekcikorekci pro měření rušivých signálů EUT.

17

Inte

nzi

ta e

lekt

ric.

po

le [

dB

µV

/m]

kalibrační data

30 40 50 70 100 200 300 MHz

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

měřené hodnoty

kalibrační data

Kalibrační data a skutečně měřené úrovně CNE III York Ltd.Kalibrační data a skutečně měřené úrovně CNE III York Ltd.

30 40 50 70 100 200 300 MHz

20

15

10

5

0

-5

-10Ko

rekc

e s

tan

ovi

ště

[d

B]

Korekční křivka Korekční křivka stanovištěstanoviště

18

ZávěrZávěrPředcertifikační testy EMC jsou užitečnéjsou užitečné, neboť

●● jjsou operativní, lze je realizovat v místě pracoviště, ●● jjsou relativně levné a snižují náklady na vývoj zařízení, ●● mmohou být poměrně přesné, ●● jjsou přiměřeně složité, příp. relativně jednoduché.

Různými metodami a postupy lze výsledky předcerti-fikačních testů EMC poměrně výrazně zpřesnitpoměrně výrazně zpřesnit, , ale nemohou nikdy plně nahradit nemohou nikdy plně nahradit

plně certifikovaná měřeníplně certifikovaná měření

Děkuji za pozornost Děkuji za pozornost … … . . . . . . a za trpělivosta za trpělivost