Зачем нужны эталонные источники поля? Представьте себе открытую измерительную площадку или безэховую камеру. Это не только пространство с размещенными в нем антеннами, которое должно соответствовать определенным требованиям, а еще и кабельная инфраструктура с разъемами, панелями, измерительные и мощностные радиочастотные тракты с предусилителями, приемниками, измерителями,усилителями, генераторами и т.п. При таком количестве элементов трудно или практически невозможно определить насколько правильно получены данные. Большинство инженеров считают правильность полученных ими результатов как аксиому до тех пор, пока они не найдут что-то "подозрительное", "не как обычно" или не обнаружат поломку, например, поврежденная антенна или не докрученный разъем. Иногда это случается уже после обработки результатов испытаний или измерений. Только тогда возникает вопрос что произошло с испытуемым изделием или измерительным трактом и как долго это продолжалось? Возможно, что ошибка или неисправность обнаружена спустя несколько месяцев при очередной калибровке. Тогда что делать с результатами испытаний до этого? Последствия таких допущений могут быть катастрофическими.
Конечно, существую меры по снижению таких рисков, например, перепроверка подключений, сокращение сроков аттестации и поверки оборудования, соблюдение и улучшение условий хранения и эксплуатации, настройки и ограничения программного обеспечения и контроль измерений посредством него.
Однако, на практике все это применяется и соблюдается очень редко и не исключает ошибку полностью. Всегда лучше обнаружить проблему до проведения работ и передачи результатов. Различные отраслевые правила и стандарты также предписывают предоставлять результаты фоновых измерений и доказательства исправной измерительной аппаратуры. В безэховых камерах качественную проверку можно провести путем открытия входных ворот камеры, ее дверей для того, чтобы нарушить ее экранирование и тогда, особенно в городской черте, ваша измерительная система наверняка зафиксирует широкий спектр сигналов, начиная от промышленных помех, заканчивая радиостанциями и сотовой связью. Однако, этот способ весьма импровизированный и не дает точных количественных определений. Можно, также, использовать стандартную испытательную установку, состоящую из генератора сигналов синусоидальной форму, усилителя мощности, антенны и кабелей, но она не получится точечной, и будет вносить свои коррективы. Главным же ее недостатком будет способность излучать только одну частоту. Таким образом, проверка спектра, скажем, от 30 до 1000 МГц на высотах от 1 до 4м по времени становится невозможна.
В генераторах эталонного поля (у нас в стране любят цепляться к слову "эталон", здесь имеется ввиду источник опорного поля для сравнения и оценки, поэтому хотите - называйте источник опорного поля) или Comb-генераторах применяется другой подход. Дословно "Comb-generator" можно перевести как генератор "гребня". На самом деле в их основе лежит обычный импульсный генератор. Импульс с бесконечно малой длительностью дает бесконечно широкий спектр в частотной области. Конечно, на практике, границы спектра определяются временами нарастания и спада импульса. Импульсы непрерывно повторяются с частотой f и дают кратные гармоники и превращают спектр в линейчатый. Чем резче времена нарастания и спада, тем шире частотный диапазон генератора. При просмотре на анализаторе спектра, сигнал напоминает гребень, поэтому в иностранной литературе устоялось название «Comb-Generator».
Такие генераторы довольно универсальны, поскольку являются идеальным решением сразу для нескольких применений:
- проверки измерительного тракта;
- аттестации измерительной площадки (КСВ и затухание по СИСПР );
- исследований экранировок и отражений объектов;
- при наличии съемной антенны для проверок характеристик кабелей.
Основные достоинства генераторов эталонного поля:
- излучение одновременно многих частот (анализировать можно отдельно);
- минимальные габариты и отсутствие кабельных соединений;
- возможность питания от аккумуляторов;
- всенаправленность (необходима для использования по СИСПР );
- легкий вес и портативность;
- является точечным источником, что очень важно во многих случаях.
Генераторы поля обычно включают в себя генератор импульсов, надежную антенну и опорную плоскость заземления (чтобы никакие близкорасположенные элементы и оборудование не влияло на диаграмму излучения). Поэтому не должно быть и никаких кабелей или других гибких проводящих частей, влияющих на его излучаемый сигнал. Почти все существующие модели эталонных генераторов являются всенаправленными. Питание от батарей дает возможность помещать генератор внутрь исследуемого объема и беспрепятственно перемещать его.
Основные параметры генераторов:
- стабильность частоты импульсов, в том числе от температуры и старения;
- выходная мощность;
- частотный диапазон.
Существуют специальные модели генераторов специально для безэховых камер с измерительными расстояниями 3 или 10м. Уровни их выходных сигналов подобраны для предельных линий соответствующих стандартов (СИСПР 22 классы А, Б) так, чтобы они были достаточно большими и различимыми на уровне шумов с одной стороны и находились вблизи предельных линий для последующей фиксации измерительной системой. Модели генераторов эталонного поля со съемной антенной позволяют проводить проверочные процедуры и при измерении кондуктивных помех при подключении выхода генератора непосредственно к эквиваленту сети или измерительному пробнику. Например, требование стандартов калибровки эквивалентов сети непосредственно после их размещения и установки, легко осуществимо при помощи Comb-генераторов. Также можно измерить затухания в кабельных соединениях сразу в широкой полосе частот для последующего учета при измерениях. Cоответствие измерительной площадки требованиям к затуханию обычно проверяют меняя местоположение передающей антенны в пределах измерительного объема (поворотного стола в ПБЭК). В качестве излучателя можно размещать генератор эталонного поля.
Некоторые производители испытуемого оборудования удивляются, когда получают разные данные для одного и того же устройства, испытанного в разных испытательных камерах. В этом нет ничего удивительного. Как правило, испытуемое изделие является сложным и многофункциональным оборудованием, нагрузочные способности, режимы работы и форма размещения ИТС и кабелей, положения переферийных и вспомогательных устройств может быть совершенно разным. Использование эталонного излучателя является чрезвычайно полезным в вопросах проверки справедливости данных и сравнительных измерений.
Стены безэховых камер также не идеальны, частичные отражения от них снижают точность измерений . При этом желательно знать степень несовершенства камеры и влияния отражений. Опорный источник поля может помочь в этой оценке.
Другой способ генерации спектра частот - это использование вместо импульсных генераторов нелинейности усилителей. Введенный в нелинейную область (насыщение) диод или транзистор выдаст гармонические составляющие, которые в большинстве случаев являются паразитными.
Рассмотрим несколько существующих моделей генераторов эталонного поля или генераторов комбинированных частот для ЭМС:
Генераторы поля от компании Tekbox Digital Solutions TBCG1 и ТВСG2 с внутренними дипольными антеннами, работающие в диапазоных частот от 1-2500МГц и 30-6000МГц. Это компактное и портативное устройство питается от аккумулятора 9В. Генератор принимает входной сигнал прямоугольной формы и создает широкий спектр частот. Рекомендуемая подводимая мощность от +10дБм до +20дБм. Колебания выходного сигнала не более 2,5дБ. Входной разъем: N-мама. Выходной разъем: N-папа.
Линейка моделей Comb-генераторов Applied Electromagnetic Technology представлена миниатюрными излучателями.
Карманный высокостабильный генератор USB-S с питанием от стандартного USB-разъема с функцией импульсного включения для проверки измерительныхприемников с квазипиковым детектором. Генератор работает от 1,8МГц до 12ГГц.
Далее следует генератор DRFS С теми же функциями, что и у USB-S. Антенна или внешнее устройство 50 Ом подключается через SMA-разъем. Аккумулятор Li-Ion позволяет ему работать непрерывно до 15 часов. Частотный диапазон излучателя от 1,8М Гц до 16ГГц.
Завершают линейку излучателей точечные сферические источники PSDS и USDS, работающие в диапазонах 50 МГц - 4 ГГц и 10 МГц - 16 ГГц соответственно. Излучатели диаметром всего 10 см отличаются чрезвычайно повторяемым спектром поля и могут управляться с любого компьютера.
Ведущий производитель компания Teseq предлагает следующие изделия для эталонных измерений, сравнительных измерений, калибровки и проверки испытательного оборудования:
Сферический излучатель от 30 МГц до 1 ГГц – KSQ 1000/1001;
Источники излучения до источник излучения до 1/3/18 ГГц – VSQ 1000/3000/2000;
Генераторы поля до 1/6/18 ГГц – RSG 1000/3000/2000.
Типовые АЧХ и диаграммы направленности некоторых из них приведены ниже.
Разнообразные эталонные излучатели производит фирма Com-Power, Калифорния, США. Их комбинированные генераторы электромагнитных кондуктивных и излучаемых помех в общей сложности покрывают полосу частот от 100кГ до 40ГГц. Представлены следующие типы генераторов:
CGC-510E от 100 кГц до 400 МГц для проверки кабелей и эквивалентов сети;
CGC-255E от 50 kHz до 400 MHz со стабильностью 0,1дБ;
CGO-51000 от 1 ГГц до 40 ГГц для калибровки испытательных площадок;
CGO-5100B от 1 ГГц до 18 ГГц с аккумуляторной батареей NimH;
CGO-520 от 20 МГц до 4,5 ГГц для испытаний по стандартам СИСПР 16;
CGO-515 от 1 МГц до 1,5 ГГц;
CGO-505 от 5 МГц до 1 ГГц;
CGO-501 от 1 МГц до 1 ГГц.
Излучающие генераторы производства York EMC Services для проверки испытательных и измерительных установок и для обеспечения достоверности лабораторных радиочастотных измерений и испытаний по электромагнитной совместимости CGE01/02/03 от 1ГГц до 18/26,5/40ГГц с переключаемым шагом, а также широкополосные излучатели шума CNE V/V+/VI от 30Гц до 3,6ГГц представлены ниже.
Видео по теме:
Это видео и другие материалы по ЭМС в разделе Библиотеки ЭМС > Видео