Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

1 MĚŘENÍ RUŠIVÝCH SIGNÁLŮ Způsoby a metody měření  Přenos vedením (např. napájecím či datovým vedením daného zařízení). Měřenými veličinami jsou rušivé.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "1 MĚŘENÍ RUŠIVÝCH SIGNÁLŮ Způsoby a metody měření  Přenos vedením (např. napájecím či datovým vedením daného zařízení). Měřenými veličinami jsou rušivé."— Transkript prezentace:

1 1 MĚŘENÍ RUŠIVÝCH SIGNÁLŮ Způsoby a metody měření  Přenos vedením (např. napájecím či datovým vedením daného zařízení). Měřenými veličinami jsou rušivé napětí U r, rušivý proud I r, příp. výkon P r rušivého signálu.  Přenos elektrickou či magnetickou vazbou (blízkým elektric-kým či magnetickým polem) mezi dvěma blízkými objekty. Para-zitní vazbu charakterizujeme intenzitou rušivého elektrického pole E r nebo intenzitou rušivého magnetického pole H r.  Přenos vyzařováním elektromagnetických vln (vzdáleným po-lem) mezi vzdálenými objekty na vyšších kmitočtech. Měřenými veličinami jsou intenzity elektrického či magnetického pole E r, H r, příp. hustota vyzářeného výkonu p r rušivého signálu (velikost Poyntingova vektoru rušivého elektromagnetického pole). Způsoby a metody měření  Přenos vedením (např. napájecím či datovým vedením daného zařízení). Měřenými veličinami jsou rušivé napětí U r, rušivý proud I r, příp. výkon P r rušivého signálu.  Přenos elektrickou či magnetickou vazbou (blízkým elektric-kým či magnetickým polem) mezi dvěma blízkými objekty. Para-zitní vazbu charakterizujeme intenzitou rušivého elektrického pole E r nebo intenzitou rušivého magnetického pole H r.  Přenos vyzařováním elektromagnetických vln (vzdáleným po-lem) mezi vzdálenými objekty na vyšších kmitočtech. Měřenými veličinami jsou intenzity elektrického či magnetického pole E r, H r, příp. hustota vyzářeného výkonu p r rušivého signálu (velikost Poyntingova vektoru rušivého elektromagnetického pole).

2 vzdálené pole (x > x g ) blízké pole (x < x g ) x g =  / 2  ZO PS AK LISN MR UrUr PrPr IrIr ErEr HrHr ErEr uUuU uPuP uIuI uHuH uEuE uEuE mez vyzařování rušivé napětí úroveň rušivého napětí dB  V VV f 2 Měřič rušení (MR) měří a vyhodnocuje všechny druhy elektromagnetických rušivých sig-nálů, které jsou snímány vhodným snímačem – senzorem. Jde o se-lektivní µV-metr, spektrální analyzátor či speciální měřicí přijímač pro požadovaný rozsah měřicích kmitočtů – obvykle od 9 kHz do 1 GHz (18 GHz). Snímače rušivých signálů na vedení  LISN – umělá síť (umělá zátěž) vedení snímá rušivé napětí U r  AK – absorpční kleště (absorpční odbočnice) snímá rušivý výkon P r  PS – proudová sonda (proudové kleště) snímá rušivý proud I r – napěťová sonda snímá rušivé napětí – napěťová sonda snímá rušivé napětí Snímače vyzařovaných rušivých signálů  měřicí anténa pro blízké elektrické pole E r (prutová, dipólová)  měřicí anténa pro blízké magnetické pole H r (feritová, rámová)  měřicí anténa pro vzdálené elektromagnetické pole E r (bikónická, logaritmicko-periodická, Bilog)

3 3 Měření s umělou sítí Tři druhy svorek: 1 vstupní síťové svorky pro připojení vnější napájecí sítě, 2 výstupní síťové svorky pro připojení zkoušeného ob- jektu (přístroje), 3 výstupní přístrojové svorky pro připojení měřicího zaří- zení – měřiče rušení. Tři druhy svorek: 1 vstupní síťové svorky pro připojení vnější napájecí sítě, 2 výstupní síťové svorky pro připojení zkoušeného ob- jektu (přístroje), 3 výstupní přístrojové svorky pro připojení měřicího zaří- zení – měřiče rušení. Blokové schéma umělé sítě LISN Umělá síť AMN ( A rtificial M ains N etwork) Umělá zátěž vedení LISN ( L ine I mpedance S tabilizing N etwork) Umělá síť AMN ( A rtificial M ains N etwork) Umělá zátěž vedení LISN ( L ine I mpedance S tabilizing N etwork)

4 4  Zajišťuje připojení měři- cího zařízení (měřiče ru- šení) k proměřovanému (zkoušenému) objektu pro celý rozsah měře- ných kmitočtů ( funkce horní propusti ). Propust je často tvořena pouze oddělovacím kondenzátorem o hodnotě několika set nF. Umělá síť LISN plní při měření tři funkce: Umělá síť LISN plní při měření tři funkce:  Zajišťuje, že na vstup měřicího zařízení se dostanou jen měřené ru- šivé signály ze zkoušeného objektu, ale nikoli z vnější napájecí sítě ( funkce dolní propusti 50 Hz ). Tyto rušivé signály se tak nedosta- nou ani ke zkoumanému spotřebiči a neovlivňují tak výsledky mě- ření. Dolní propust je obvykle tvořena jediným článkem LC typu Γ.

5 5  Zajišťuje přizpůsobení měřiče rušení k výstupním přístrojovým svor- kám 3 LISN a zajišťuje definovanou hodnotu impedance na výstup- ních síťových svorkách 2. Impedance LISN na přístrojových výstup- ních svorkách 3 je v celém pásmu rovna vstupní impedanci měřiče rušení (50  ), impedance LISN ze strany zkoušeného objektu (na výstupních síťových svorkách 2 ) – impedance umělé sítě – simu- luje impedanci příslušné napájecí sítě v daném pásmu kmitočtů. Impedance umělých sítí dle ČSN EN : Impedance umělých sítí dle ČSN EN : a) 50 Ω/50 µH + 5 Ω pro 9 kHz až 30 MHz (nízkonapěťové napájecí sítě) ; b) 50 Ω/50 µH pro 0,15 MHz až 30 MHz (průmyslové napájecí sítě) ; c) 50 Ω/5 µH + 1 Ω pro 0,15 MHz až 100 MHz (palubní napájecí sítě) ; d) 150 Ω pro 150 kHz až 30 MHz (klasické napájecí sítě). Impedance umělých sítí dle ČSN EN : Impedance umělých sítí dle ČSN EN : a) 50 Ω/50 µH + 5 Ω pro 9 kHz až 30 MHz (nízkonapěťové napájecí sítě) ; b) 50 Ω/50 µH pro 0,15 MHz až 30 MHz (průmyslové napájecí sítě) ; c) 50 Ω/5 µH + 1 Ω pro 0,15 MHz až 100 MHz (palubní napájecí sítě) ; d) 150 Ω pro 150 kHz až 30 MHz (klasické napájecí sítě). a)b)c)d)

6 6 Pro měření nesymetrických rušivých napětí, tj. rušivých napětí na každém napájecím vodiči (např. fázovém a nulovém) vůči zemi, používáme na měřicím výstupu 3 umělé sítě LISN tzv. obvod V.

7 7 Pro měření symetrického rušivého napětí mezi oběma napájecími vodiči navzájem je nutno použít tzv. obvod . Obr Obvod Δ a jednotlivá měřená napětí Obr Obvod Δ a jednotlivá měřená napětí R S = R R A = R R L = R N = 5/4. R R S = R R A = R R L = R N = 5/4. R

8 8 Zapojení jednofázové umělé sítě typu V pro kmitočtový rozsah 10 kHz až 30 MHz Zapojení jednofázové umělé sítě typu V pro kmitočtový rozsah 10 kHz až 30 MHz

9 9 (umělá ruka). Častým doplňkem umělých sítí je tzv. standardní umělý operátor (umělá ruka). Je to obvod, který při měření s umělou sítí simuluje vliv ruky uživatele u elektrických spotřebičů, které se při provozu drží v lidské ruce (např. kuchyňské spotřebiče, ruční nářadí, holicí strojek apod.). Místo, kde uživatel drží přístroj, se při měření rušivých napětí ovine kovovou fólií, která se přes obvod umělého operátora spojí s referenční zemí měřicího systému. Obvod umělé ruky je tvořen sériovým spojením kondenzátoru 220 pF a odporu 510 Ω.

10 10 Uspořádání pracoviště pro měření rušivého napětí na síťových svorkách zkoušeného objektu ZO Uspořádání pracoviště pro měření rušivého napětí na síťových svorkách zkoušeného objektu ZO MR  Zkoušený objekt ZO s umělou sítí LISN a měřičem rušení MR je umístěn na dřevěném stole tak, aby jeho vzdálenost od LISN byla 80 cm.  Je-li síťová šňůra ZO delší než 1 m, musí být meandrovitě složena, při-čemž délka svazku nesmí být větší než 40 cm. MR  Zkoušený objekt ZO s umělou sítí LISN a měřičem rušení MR je umístěn na dřevěném stole tak, aby jeho vzdálenost od LISN byla 80 cm.  Je-li síťová šňůra ZO delší než 1 m, musí být meandrovitě složena, při-čemž délka svazku nesmí být větší než 40 cm.  Zkoušený objekt musí pracovat ve svém standardním režimu a v provozní sestavě uvedené jeho výrobcem v příslušném návodu k obsluze.  Má-li být ZO při provozu uzemněn, musí být připojen k zemnicímu bodu LISN. Nemusí-li být ZO uzemněn, musí být ve vzdálenosti 40 cm od umě-lé země tvořené svislou kovovou deskou s minimálními rozměry 2 x 2 m.  Zkoušený objekt musí pracovat ve svém standardním režimu a v provozní sestavě uvedené jeho výrobcem v příslušném návodu k obsluze.  Má-li být ZO při provozu uzemněn, musí být připojen k zemnicímu bodu LISN. Nemusí-li být ZO uzemněn, musí být ve vzdálenosti 40 cm od umě-lé země tvořené svislou kovovou deskou s minimálními rozměry 2 x 2 m.

11 Pro citlivá měření se obvykle používá aktivní napěťová sonda osazená na vstupu tranzistorem FET. Aktivní sondy vykazují napěťový zisk nebo jen malé napěťové zeslabení, velkou šířku kmitočtového pásma 300 MHz i více, vstupní kapacitu 3 ÷ 5 pF a vysoký vstupní odpor řádu 10 MΩ. 11 Měření s napěťovou sondou na jiných místech než na napájecích svorkách zkoušeného objektu, příp. tam, kde nelze k měření použít umělou síť LISN  vhodné při zkouškách a diagnostických měřeních EMC při vývoji zařízení.

12 12 Měření rušivého proudu proudovou sondou ( ZO – zkoušený objekt; MR – měřič rušení; PS – proudová sonda) Měření rušivého proudu proudovou sondou ( ZO – zkoušený objekt; MR – měřič rušení; PS – proudová sonda) Měření s proudovou sondou Konstrukce proudové sondy (otevřený stínicí kryt) Konstrukce proudové sondy (otevřený stínicí kryt) Proudová sonda (proudový transformátor, proudové kleště) slouží k měření rušivého elektrického proudu protékajícího vodičem, a to bez jeho přerušení. Vnější vzhled proudové sondy

13 13 Přenosová impedance proudové sondy vyjadřovaná obvykle v [dBΩ]. Kmitočtový průběh přenosové impedance proudové sondy Kmitočtový průběh přenosové impedance proudové sondy

14 14 Dalšími charakteristickými parametry proudové sondy jsou zejména: Proudové kleště užívané v běžné měřicí technice k měření pracovních proudů na napájecích vedeních nelze užít pro potřeby EMC, neboť tyto sondy jsou na- vrženy pro kmitočty 50 ÷ 60 Hz, nikoli pro měření vysokofrekvenčních signálů.  maximální stejnosměrný a nízkofrekvenční primární proud,  minimální měřitelná a maximální přípustná velikost primárního rušivého proudu I rP v pracovním kmitočtovém pásmu,  impedance sekundárního obvodu sondy (k dosažení impedančního přizpůsobení k měřiči rušení),  rozměrové údaje, např. největší průměr kabelu, na němž lze sondu instalovat,  kmitočtový rozsah použití sondy; obvykle 30 Hz až 100 MHz, výjimečně až do kmitočtu 1000 MHz.  maximální stejnosměrný a nízkofrekvenční primární proud,  minimální měřitelná a maximální přípustná velikost primárního rušivého proudu I rP v pracovním kmitočtovém pásmu,  impedance sekundárního obvodu sondy (k dosažení impedančního přizpůsobení k měřiči rušení),  rozměrové údaje, např. největší průměr kabelu, na němž lze sondu instalovat,  kmitočtový rozsah použití sondy; obvykle 30 Hz až 100 MHz, výjimečně až do kmitočtu 1000 MHz.

15 15 Sonda povrchových proudů a) Princip činnosti Sondy pro měření po- vrchových proudů se v technice EMC po- užívají v kmitočtovém pásmu 100 kHz až 100 MHz. (Surface Current Probe) pro měření vysokofrekvenčních rušivých proudů protékajících po kovovém povrchu např. stínicích krytů či karosérií. a) Princip činnosti b) Praktické užití sondy povrchových rušivých proudů a) Princip činnosti b) Praktické užití sondy povrchových rušivých proudů

16 16 Konstrukce absorpčních kleští Měření s absorpčními kleštěmi (absorpční transformátor, absorpční odbočnice) Absorpční kleště (absorpční transformátor, absorpční odbočnice) jsou kombinací širokopásmové vysokofrekvenční proudové sondy (prou- dového transformátoru) a feritového absorbéru. Pracují v kmitočtovém pásmu 30 ÷ 1000 MHz a měří výkon rušivého signálu, který se šíří ze zkoušeného objektu připojenými kabely a vedením (např. napájecím).

17 17 Uspořádání pracoviště pro měření s absorpčními kleštěmi Rušivý signál ze zkoušeného objektu v jeho napájecím vedení 2 indukuje v proudové smyčce 3 absorpčních kleští 4 napětí, které je úměrné vf. rušivému proudu ve vedení 2 a je měřeno měřičem rušení 5. Feritové kroužky přizpůsobují bezodrazově napájecí vedení pro rušivý signál a současně potlačují pronikání rušivých signálů z „vnějšku“ po napájecím vedení k proudové smyčce 3. Někdy je toto potlačení nutno zlepšit použitím další absorpční vložky 6 umístěné na vedení za absorpčními kleštěmi. Proudová smyčka 3 pak reaguje jen na rušivý signál postupující po vedení 2 směrem od zkoušeného objektu 1.

18 18 Měřičem 5 měřené výstupní rušivé napětí U r v [µV] je číselně rovno vstupnímu rušivému výkonu P r signálu absorpčních kleští v napájecím vedení v [pW]. Cejchování měřiče rušení v [dBµV] pak přímo odpovídá měřenému výkonu rušivého signálu P r v [dBpW]. Při přesných měřeních je nutno mezi obě veličiny vnést doplňující korekční činitel C [dB]

19 19 Při praktických měřeních je třeba dodržet následující pravidla:  Feritové kroužky v absorpčních kleštích 4 nezajistí dokonalé bezodrazové přizpůsobení napájecího vedení 2 pro rušivý signál  vzniknou stojaté vlny rušivého vf. signálu. Pro každý kmitočet je nutno umístit celé kleště do takové polohy na vedení 2, v níž je údaj měřicího přijímače 5 maximální. Tento požadavek měnit polohu absorpčních kleští znamená, že:  absorpční kleště musí být na posuvném vozíku s rozsahem posuvu alespoň /2 pro každý kmitočet. Pro kmitočet 30 MHz to znamená posun 5 m;  napájecí vedení 2 musí být dlouhé minimálně /2 + dvojnásobek vlastní délky absorpčních kleští. Pro kmitočet 30 MHz je délka napájecího vedení až 6 m.  Feritové kroužky v absorpčních kleštích 4 nezajistí dokonalé bezodrazové přizpůsobení napájecího vedení 2 pro rušivý signál  vzniknou stojaté vlny rušivého vf. signálu. Pro každý kmitočet je nutno umístit celé kleště do takové polohy na vedení 2, v níž je údaj měřicího přijímače 5 maximální. Tento požadavek měnit polohu absorpčních kleští znamená, že:  absorpční kleště musí být na posuvném vozíku s rozsahem posuvu alespoň /2 pro každý kmitočet. Pro kmitočet 30 MHz to znamená posun 5 m;  napájecí vedení 2 musí být dlouhé minimálně /2 + dvojnásobek vlastní délky absorpčních kleští. Pro kmitočet 30 MHz je délka napájecího vedení až 6 m.  Vyšetřované zařízení 1, napájecí vedení 2 a absorpční kleště 4 musí být umístěny na nekovovém stole s minimální vzdáleností 40 cm od kovových částí podlahy či od zemnicí plochy. Při vyšetřování rozměrných zařízení, která stojí přímo na zemi, je nutno, aby aspoň napájecí vedení a absorp- ční kleště byly umístěny minimálně 40 cm nad zemí.  Vnější rušivé signály šířící se po napájecím vedení 2 jsou tlumeny (pohl- covány) jednak absorpčními kroužky vlastních kleští, jednak případnou další absorpční vložkou 6. Úroveň těchto vnějších rušivých signálů v mís- tě proudové smyčky 3 je měřena při vypnutém zařízení 1 z provozu a má být aspoň 10 dB pod měřenými úrovněmi „chtěného“ rušivého signálu ze zařízení 1. Není-li tento odstup dosažen ani při použití přídavné absorpční vložky 6, je nutno celé měřicí zařízení (vyjma měřiče rušení 5 ) umístit do elektromagneticky stíněného prostoru (komory) příslušných rozměrů.

20 20 Vnější vzhled absorpčních kleští Rohde & Schwarz MDS-21, MDS-22 Vnější vzhled absorpčních kleští Rohde & Schwarz MDS-21, MDS-22 přídavné absorpční kroužky 6

21 21 Měření pomocí antén  Rámové (smyčkové) antény nebo feritové antény pro měření magne- tického rušivého pole v nejnižších kmi- točtových pásmech 9 až 150 kHz, příp. 150 kHz až 30 MHz. Cívka antény o max. velikosti 60 x 60 cm je umístěna do kovového stínění pro vyloučení pa- razitního vlivu elektrické složky pole. Antény mohou být pasivní nebo aktivní, vybavené měřicími zesilovači pro dané pásmo kmitočtů. Měření rušivého elektromagnetické pole přístrojem pro měření ru- šení (měřicím přijímačem) doplněným vhodnou měřicí anténou.

22 22  Nesymetrická vertikální pruto- vá (tyčová) anténa (monopól) o do- poručené celkové délce 1 m pro měře- ní rušivého elektrického pole E r v pás- mu 150 kHz až 30 MHz. Při měření v tzv. blízkém poli rušivého zdroje je měření elektrické intenzity E r pomocí této antény nepřesné, neboť kromě vazby vf. polem se zde uplatňuje i pří- má kapacitní vazba mezi anténou a zdrojem rušení. Přesto se i zde mě- ření pomocí prutových antén provádí, neboť při přesně stanovených podmín- kách je spolehlivě reprodukovatelné.

23 23  Laděný symetrický půlvlnný dipól se ja- ko měřicí anténa použí- vá v kmitočtovém pás- mu 30 až 80 MHz. Di- pól je vždy nastaven (naladěn) na rezonan- ční délku odpovídající kmitočtu 80 MHz. Ve vyšších pásmech až do 1000 MHz slouží rezo- nanční půlvlnné dipóly jako kalibrační antény, pro běžná provozní měření však nejsou příliš vhodné z důvodu jejich pracnějšího nastavení: délka ramen dipólu musí být nastavena (naladěna) vždy na příslušný měřicí kmitočet, dipól musí být připojen ke vstupu měřiče rušení prostřed- nictvím symetrizačního obvodu (balunu).

24 24  Bikónická anténa je typickou měřicí anténou v pásmu 20 ÷ 300 MHz.  Logaritmicko - perio- dická anténa je nej- rozšířenější měřicí anté- nou v pásmu od 200 do cca 3000 MHz. Tvoří ji unipóly, jejichž délky a vzájemné vzdálenosti jsou v poměru logaritmů jejich rezonančních kmi- točtů  tvar vyzařova- cího diagramu a vstupní impedance antény jsou prakticky konstantní.

25 25  Kónicko-logaritmická, příp. spirálová anténa je speciálním typem širo- kopásmové antény až do oblasti GHz kmitočtů. Na rozdíl od ostatních typů měřicích antén je určena pro příjem (či vysílání) kru- hově polarizovaného elek- tromagnetického pole. Kó- nická anténa se proto ne- pužívá pro testy EMC dle civilních norem, neboť všechny tyto normy předepisují testy s lineární polarizací vln. Řada testů ve vojenství (např. dle amerických vojen- ských norem MIL-STD ) je však založena na použití kruhově polarizo- vaných vln a pro jejich provedení jsou právě kónické antény typické.

26 26  Pyramidální kovové vl- novody – tzv. trychtýřo- vé antény se jako měřicí antény užívají především v GHz kmitočtových pás- mech. Vlnovodové trychtý- řové antény jsou svou pod- statou relativně úzkopásmo- vé. K pokrytí kmitočtů od jednotek do několika desítek GHz je proto třeba sada ně- kolika (8 ÷ 10) těchto antén pro jednotlivé dílčí kmitočto- vé rozsahy.

27 27 Složené širokopásmové antény jsou novým druhem měřicích antén, které sdružují vlastnosti bikónické antény (na nízkých kmitočtech) a logaritmicko-periodické antény (na vysokých kmitočtech) a pokrývají tak celé obvyklé měřicí pásmo vyzařovaného rušení od 30 MHz do 1000 až 6000 MHz. Složené širokopásmové antény jsou novým druhem měřicích antén, které sdružují vlastnosti bikónické antény (na nízkých kmitočtech) a logaritmicko-periodické antény (na vysokých kmitočtech) a pokrývají tak celé obvyklé měřicí pásmo vyzařovaného rušení od 30 MHz do 1000 až 6000 MHz. BiLog je první taková anté- na vytvořená anglickou firmou CHASE v kooperaci s Univer- sity of York. Postupně vznika- ly další modifikace s různým obchodním označením, např. BiConiLog apod. logaritmickoperiodickáčást bikónickáčást

28 28 Konstrukční úpravy složených širokopásmových antén mají dále zvětšit jejich širokopásmovost a zlepšit některé jejich elektrické vlastnosti (tvar vyzařovacího diagramu, impedanční přizpůsobení apod.), hlavně v oblasti nízkých měřicích kmitočtů. Konstrukční úpravy složených širokopásmových antén mají dále zvětšit jejich širokopásmovost a zlepšit některé jejich elektrické vlastnosti (tvar vyzařovacího diagramu, impedanční přizpůsobení apod.), hlavně v oblasti nízkých měřicích kmitočtů.

29 Výsledek měření závisí na řadě neurčitých fakto- rů (míra přiblížení sondy, natočení vůči zdroji ruše- ní aj.) a měření nejsou proto „regulována“ žád- nými normami. Jde jen o relativní míru rušivého vyzařování v daném mís- tě či v daném obvodu. 29 Speciální měřicí sondy (antény) blízkého elektrického či magnetického pole Speciální měřicí sondy (antény) blízkého elektrického či magnetického pole ( „očichávací“ ) jsou malé ruční ( „očichávací“ ) antény užívané zejména při vývoji a diagnostice elektronických zařízení pro sledování vyzařování součástek a bloků přímo uvnitř vyvíjeného zařízení a pro co nejpřesnější disloko- vání zdroje rušivého signálu. Měřicí sondy pro blízké magnetické (a) a elektrické pole (b) Měřicí sondy pro blízké magnetické (a) a elektrické pole (b)

30 30 Parametry měřicích antén Anténní faktor (činitel) AF

31 31 Teoretický výpočet anténního faktoru pro měřicí anténu se ziskem G MA zakončenou na svém výstupu přizpůsobenou impedancí Z 0 = 50 Ω. Logaritmicko-periodická anténa Složená širokopásmová anténa BiLog vlastní rezonance bikónické části

32 32 Skutečná hodnota anténního činitele AF  závisí na podmínkách měření a uspořádání měřicího pracoviště (např. výšce antény nad zemí, vodivosti a tedy odrazivosti země, přítomnosti jiných odražených signálů, polarizaci pole, vzdálenosti antény od zdroje rušení apod.),  je ovlivněna i přítomností samého testovaného zařízení (zkouše- ného objektu),  závisí rovněž na impedančním přizpůsobení antény, napáječe a měřiče rušení.  závisí na podmínkách měření a uspořádání měřicího pracoviště (např. výšce antény nad zemí, vodivosti a tedy odrazivosti země, přítomnosti jiných odražených signálů, polarizaci pole, vzdálenosti antény od zdroje rušení apod.),  je ovlivněna i přítomností samého testovaného zařízení (zkouše- ného objektu),  závisí rovněž na impedančním přizpůsobení antény, napáječe a měřiče rušení. Do hodnoty AF je některými výrobci zahrnován i útlum L napájecího kabelu mezi anténou a měřičem rušení

33 33 Neurčitost anténních měření je maximální povolená nepřesnost (chyba) měřicího systému, tj. antény, napájecího kabelu a měřiče rušení. Podle ČSN EN smí být tato neurčitost maximálně ± 3 dB. Chyby vlivem výše uve-dených jevů v hodnotách anténního činitele AF jsou typicky menší než 1 dB na nízkých měřicích kmitočtech a klesají na cca 0,5 dB na kmitočtech nad 300 MHz pro bikónické, logaritmicko-periodické a složené širokopásmové měřicí antény.  Impedanční přizpůsobení celého měřicího řetězce má výrazný vliv na celkovou přesnost anténních měření elmag. rušení: Norma ČSN CISPR 16-1 požaduje maximální hodnotu těchto veličin PSV A = PSV P = 2, čemuž odpoví- dá maximální neurčitost měřeného napětí + 0,9 dB / – 1,0 dB. Poměr stojatých vln širokopásmové složené antény typu BiLog  širokopásmový útlumový článek (atenuátor) na výstup antény 

34 34  Polární vyzařovací diagram. Hodnota anténního činitele AF měřicích antén pro EMI je udávána pro takový směr antény, kdy její hlavní lalok je směrován k měřenému (zkoumanému) zdroji (rušení). Při jiném nasměrování měřicí antény je její zisk v daném směru menší a specifikovaná hodnota AF není platná. Neurčitost měření klesá s rostoucí vzdáleností mezi měřicí anténou a zkoušeným objektem. Klesá vzájemné ovlivňování antény a zkouše- ného objektu, klesá nehomogenita měřeného pole, kolísání jeho polari- zace i vliv směrovosti použité antény.  Lineární polarizace je požadována u všech měřicích antén EMI. Horizontální a vertikální rovina polarizace měřicí antény je přitom posuzována vůči rovině zemní plochy měřicího pracoviště. Norma požaduje, aby úroveň signálu přijatého anténou ve směru kolmém na rovinu polarizace vlny byla alespoň o 20 dB nižší než úroveň přijatého signálu ve směru rovnoběžném s rovinou polarizace.

35 35 Anténní měření na volném prostranství Půdorys zkušebního stanoviště pro měření na volném prostranství Půdorys zkušebního stanoviště pro měření na volném prostranství O pen F ield T est S ite – OFTS O pen A rea T est S ite – OATS elipsy má mít půdorysný tvar elipsy. Její hlavní osa je rovna dvojnásobku vzdá- lenosti mezi zkoušeným objektem ZO a měřicí anténou, které se nacházejí v jejích ohniscích. Tato měřicí vzdá- lenost D je normou předepsána na hodnoty 3 m, 10 m, 30 m či 100 m. Zkušební stanoviště musí být vytvo- řeno na plochém a rovném terénu bez budov, elektrických vedení, stro- mů, keřů, plotů či jiných odrazných ploch kromě nezbytných přívodů napájení a provozu zkoušeného za- řízení. V místě stanoviště by se ne- měla vyskytovat ani jiná silná elek- tromagnetická pole. O pen F ield T est S ite – OFTS O pen A rea T est S ite – OATS elipsy má mít půdorysný tvar elipsy. Její hlavní osa je rovna dvojnásobku vzdá- lenosti mezi zkoušeným objektem ZO a měřicí anténou, které se nacházejí v jejích ohniscích. Tato měřicí vzdá- lenost D je normou předepsána na hodnoty 3 m, 10 m, 30 m či 100 m. Zkušební stanoviště musí být vytvo- řeno na plochém a rovném terénu bez budov, elektrických vedení, stro- mů, keřů, plotů či jiných odrazných ploch kromě nezbytných přívodů napájení a provozu zkoušeného za- řízení. V místě stanoviště by se ne- měla vyskytovat ani jiná silná elek- tromagnetická pole.

36 Měřicí anténa přijímá ruši- vé pole od zkoušeného ob- jektu ZO vždy minimálně po dvou dráhách: kromě pří- mé vlny je vždy přítomna i vlna odražená od země zkušebního stanoviště. Aby výsledky byly reprodukova- telné, je nutno zajistit stálé podmínky odrazu, a to při všech měřicích kmitočtech. Toho lze dosáhnout polo- žením vodivé kovové plo- chy s dostatečnou rozlo- hou na zem mezi zkouše- ný objekt a měřicí anténu. Doporučené minimální rozměry kovové zemní plochy zkušebního stanoviště dle ČSN EN zkoušený objekt měřicí anténa A = max. rozměr antény B = max. rozměr zkoušeného objektu D

37 rušivého napětí maximálníobou polarizacích menší než asi 10 % Při všech měřeních EMC se snažíme postihnout tzv. nejhorší případ. Měřicí an- téna má nastavitelnou výš- ku v rozsahu 1 ÷ 4 m, příp. 2 ÷ 6 m při měřicích vzdá- lenostech D = 30 a 100 m. Při vlastním měření se an- téna na každém měřicím kmitočtu nastaví do takové výšky, kdy je měřená hod- nota rušivého napětí maximální. Kompletní měření se provádí při obou polarizacích měřicí antény (horizontální i vertikální), příp. alespoň v té, v níž je měřená hodnota rušivého napětí větší. Při výběru měřicí antény pro dané zkušební pracoviště je třeba rovněž zajistit, aby její rozměry byly menší než asi 10 % její vzdálenosti od proměřovaného zařízení. Prakticky to znamená, že např. při měřicí vzdálenosti 10 m musí být rozměry použitých antén menší než 1 m. 37

38 38 Kruhový tvar zkušebního stanoviště ČSN EN je normou ČSN EN doporučen pro velké stacionární zkouše-né objekty ( > 1 m 3 ), případně není-li k dispozici otočný stůl. Při měření se anténa otáčí („obíhá“) kolem zkoušeného zařízení v dané měřicí vzdálenosti až do místa, kde je měřené rušivé napětí při dané polari-zaci antény maximální.

39 SA ČSN EN je parametr, jímž se posuzuje vhodnost zkušebního stanoviště ve volném prostoru k měření elektromagnetického rušení. SA se vyjadřuje v [dB] a určuje se jednak měřením na daném stanovišti ( SA m ), jednak teoretickým výpočtem pro ideální případ ( SA t ). Dle ČSN EN je zkušební stanoviště vyhovující, je-li | SA m – SA t | ≤ 4 dBHodnota ± 4 dB se skládá  z nepřesnosti měření cca ± 3 dB (nepřesnost přístrojového vybavení a nepřesnost určení anténních činitelů, příp. zisků antén) a  z hodnoty ± 1 dB vlivem nepravidelnosti vlastního stanoviště. SA ČSN EN je parametr, jímž se posuzuje vhodnost zkušebního stanoviště ve volném prostoru k měření elektromagnetického rušení. SA se vyjadřuje v [dB] a určuje se jednak měřením na daném stanovišti ( SA m ), jednak teoretickým výpočtem pro ideální případ ( SA t ). Dle ČSN EN je zkušební stanoviště vyhovující, je-li | SA m – SA t | ≤ 4 dBHodnota ± 4 dB se skládá  z nepřesnosti měření cca ± 3 dB (nepřesnost přístrojového vybavení a nepřesnost určení anténních činitelů, příp. zisků antén) a  z hodnoty ± 1 dB vlivem nepravidelnosti vlastního stanoviště.39 Útlum stanoviště SA ( S ite A ttenuation) Měření :  Napájecí koaxiální kabely v místech 1 a 2 se odpojí od obou antén a spojí se přímo. Měřič rušení MR udává hodnotu U V.  Napájecí kabely se připojí k anténám. Nalezne se taková výška MA, v níž je údaj U P měřiče rušení MR maximální.  1 2 UVUV UPUP

40 40 Teoretický výpočet : kde G VA a G MA jsou zisky vysílací a měřicí antény. Při použití laděných symetrických půlvlnných dipólů s délkou ramen nastavovanou do rezonan- ce pro každý měřicí kmitočet jsou jejich zisky G VA = G MA = 2,15 dB.  nebo též kde AF VA a AF MA značí anténní činitele (anténní faktory) vysílací a měřicí antény na zkušebním pracovišti.

41 41 Korekční činitel R [dB] vyjadřuje vliv odražené elektromagnetické vlny od zemní roviny stanoviště na zjišťovanou hodnotu útlumu SA t. Jeho hodnota je dána velikostí měřicí vzdálenosti stanoviště D a celko- vou dráhou D R odražené vlny: Pro různou výšku měřicí antény MA během měření v intervalu 1 ÷ 4 m (příp. 2 ÷ 6 m ) může korekční činitel R nabývat následujících hodnot: D = 3 m  R = 3,74 ÷ 4,84 dB ….střední hodnota R = 4,3 dB D = 10 m  R = 5,46 ÷ 5,86 dB ….střední hodnota R = 5,7 dB D = 30 m  R = 5,81 ÷ 5,98 dB ….střední hodnota R = 5,9 dB D = 3 m  R = 3,74 ÷ 4,84 dB ….střední hodnota R = 4,3 dB D = 10 m  R = 5,46 ÷ 5,86 dB ….střední hodnota R = 5,7 dB D = 30 m  R = 5,81 ÷ 5,98 dB ….střední hodnota R = 5,9 dB Ve výpočtu se používá střední hodnota korekčního činitele R pro danou měřicí vzdálenost D.

42 42 Příklad změřených hodnot SA m (  ) a vypočteného teoretického průběhu SA t ( ___ ) útlumu měřicího pracoviště na volném prostranství pro tři obvyklé měřicí vzdálenosti D a výšku vysílací antény 2 m Příklad změřených hodnot SA m (  ) a vypočteného teoretického průběhu SA t ( ___ ) útlumu měřicího pracoviště na volném prostranství pro tři obvyklé měřicí vzdálenosti D a výšku vysílací antény 2 m

43 43 Měření v elektromagnetických stíněných prostorech Dva základní problémy provozu stíněných komor:  vlastní rezonance komory,  vnitřní odrazy v komoře. Dva základní problémy provozu stíněných komor:  vlastní rezonance komory,  vnitřní odrazy v komoře. vnějšími rušivými sig- nály musí zajistí, aby měření nebylo ovlivněno (zkresleno) vnějšími rušivými sig- nály, tedy aby měřicí anténa přijímala jen rušivé signály pocházející od zkoušeného zařízení. Stíněná komora je vytvořena jako uzavřený prostor nejčastěji z desek ocelových plechů, který zajišťuje dostatečnou elektro- magnetickou těsnost, a to včetně dveří, větracích a přívodních otvorů apod. Elektromagneticky stíněné pracoviště pro zajištění své kompletní funkce musí být vybaveno řadou nezbytných prvků (dveře, okna, větrací průchody apod.), které však výrazně snižují výslednou účinnost stínění. Kvalitní stíněná komora musí zajišťovat útlum pro vnější signály na úrovni 100 ÷ 120 dB. Tuto hodnotu lze zajistit v kmitočtovém rozsahu cca pěti dekád, tedy např. od 10 kHz do 1 GHz nebo od 100 kHz do 10 GHz. vnějšími rušivými sig- nály musí zajistí, aby měření nebylo ovlivněno (zkresleno) vnějšími rušivými sig- nály, tedy aby měřicí anténa přijímala jen rušivé signály pocházející od zkoušeného zařízení. Stíněná komora je vytvořena jako uzavřený prostor nejčastěji z desek ocelových plechů, který zajišťuje dostatečnou elektro- magnetickou těsnost, a to včetně dveří, větracích a přívodních otvorů apod. Elektromagneticky stíněné pracoviště pro zajištění své kompletní funkce musí být vybaveno řadou nezbytných prvků (dveře, okna, větrací průchody apod.), které však výrazně snižují výslednou účinnost stínění. Kvalitní stíněná komora musí zajišťovat útlum pro vnější signály na úrovni 100 ÷ 120 dB. Tuto hodnotu lze zajistit v kmitočtovém rozsahu cca pěti dekád, tedy např. od 10 kHz do 1 GHz nebo od 100 kHz do 10 GHz.

44 44 Vlastní rezonance stíněné komory na dalších 80 rezonančních kmitočtech. Např. ve stíněné hale s rozměry 7 x 6,7 x 17 m nastává první, tj. nejnižší rezonance na kmitočtu 23,2 MHz s tzv. příčně elektrickým videm TE 101 (m = 1, n = 0, p = 1). Od tohoto nejnižšího rezonančního kmitočtu až do kmitočtu cca 81,5 MHz pro vid TE 226 rezonuje tato hala s dalšími 80 vidy, tj. na dalších 80 rezonančních kmitočtech. dutinový rezonátor Elektromagneticky stíněná komora tvoří „uzavřený“ dutý kovový kvádr a představuje tzv. dutinový rezonátor známý z klasické mikrovlnné techniky. Dutina (komora) se chová jako rezonanční obvod s vysokou hodnotou vlastního činitele jakosti a může obecně rezonovat na nekonečně mnoha diskrétních kmitočtech

45 45 Kolísání intenzity pole v daném místě komory je v důsledku vlast- ních rezonancí komory tak velké, že by znemožnilo objektivní vy- hodnocení jakéhokoli měření. Rezonance lze potlačit snížením činitele jakosti Q stíněné komory. Do místa maxim elektrického po- le těchto vidů v komoře umístíme desku či kvádr z absorpčního ztrátového materiálu. Tím se vý- razně zvýší ztráty komory pro da- ný vid na daném rezonančním kmitočtu, takže příslušná rezo- nance prakticky nevznikne.

46 46 Mnohonásobné odrazy na stěnách stíněné komory tj.  m = 12 dB. Praktické experi- menty ukazují, že skutečné hod- noty  m obvykle nepřesahují ve- likost cca 20 dB. neurčitost měře- ní Rušivé vyzařování se od zkoušeného objektu šíří všemi směry, tak- že vlnění přichází k měřicí anténě po mnoha odrazech od stěn komory po různých dráhách, a tedy s různými fázovými posuvy. Jejich vekto- rovým součtem vzniká v místě antény výsledné pole. Tímto mnoho- cestným šířením vlivem odrazů uvnitř komory vzniká neurčitost měře- ní daná podílem největší a nej- menší možné velikosti výsled- ného pole v místě měřicí antény:

47 47 Bezodrazové (absorpční) stíněné prostory ideální představují ideální prostorové řešení pro anténní měření EMC. Bezodrazový (absorpční) prostor je elektromagneticky stíněný prostor potřebných rozměrů (půdorysně je opět třeba zajistit eliptickou měřicí plochu pro měřicí vzdálenost D = 3, 10 nebo 30 m), jehož vnitřní stěny (včetně stropu a mnohdy i podlahy) jsou navíc obloženy elektromagneticky absorpčním (pohlcujícím) mate- riálem, který značně omezuje vnitřní odrazy v komoře v širokém pásmu kmitočtů. Komora tedy musí být elektromagneticky stíněná  elektromagneticky stíněná pro účinné potlačení (zeslabení) vnějších rušivých signálů, bezodrazová  bezodrazová pro zajištění měřicích podmínek stejných jako ve volném prostoru, tedy pro zamezení vzniku vnitřních odrazů elektromagnetických vln a vlastní rezonanci stíněného prostoru. ideální představují ideální prostorové řešení pro anténní měření EMC. Bezodrazový (absorpční) prostor je elektromagneticky stíněný prostor potřebných rozměrů (půdorysně je opět třeba zajistit eliptickou měřicí plochu pro měřicí vzdálenost D = 3, 10 nebo 30 m), jehož vnitřní stěny (včetně stropu a mnohdy i podlahy) jsou navíc obloženy elektromagneticky absorpčním (pohlcujícím) mate- riálem, který značně omezuje vnitřní odrazy v komoře v širokém pásmu kmitočtů. Komora tedy musí být elektromagneticky stíněná  elektromagneticky stíněná pro účinné potlačení (zeslabení) vnějších rušivých signálů, bezodrazová  bezodrazová pro zajištění měřicích podmínek stejných jako ve volném prostoru, tedy pro zamezení vzniku vnitřních odrazů elektromagnetických vln a vlastní rezonanci stíněného prostoru.

48 48 Bezodrazová stěna z materiálu o impedanci volného prostoru    Salisburyho stínění NEVHODNÉ  NELZE POUŽÍT

49 49 Realizace bezodrazové stěny ze ztrátového vedení nakrátko Podélně nehomogenní vedení: na počátku vedení ( x = 0) je Z 0V  Z 0 a   0 na počátku vedení ( x = 0) je Z 0V  Z 0 a   0 na konci vedení ( x = l ) je Z 0Vmin  0 a  max na konci vedení ( x = l ) je Z 0Vmin  0 a  max na počátku vedení ( x = 0) je Z 0V  Z 0 a   0 na počátku vedení ( x = 0) je Z 0V  Z 0 a   0 na konci vedení ( x = l ) je Z 0Vmin  0 a  max na konci vedení ( x = l ) je Z 0Vmin  0 a  max

50 50 dielektrických nebo magnetických ztrát. Absorpční materiály pro obložení stěn bezodrazových komor mění energii dopadající vlny na teplo s využitím buď dielektrických nebo magnetických ztrát. Většinou se dává přednost dielektrickým ztrátovým materiálům, neboť magnetické materiály jsou příliš těžké a také drahé. tvrzené pěnové mate- riály Použitá ztrátová dielektrika mají nízké hodnoty relativní permitivity  r, aby se svými dielektrickými ( nikoli ztrátovými ! ) vlastnostmi blížila vlastnostem vzduchu. Používají se proto různé tvrzené pěnové mate- riály z polystyrénu, polypropylénu či polyuretanu, které se sytí elektro- vodivými či grafitovými plnidly. Stupněm tohoto sycení lze účinně regulovat ztrátové parametry výsledného materiálu. Dalšími výhodami těchto materiálů je nízká hmotnost, snadná me- chanická opracovatelnost a snadné spojování lepením. Materiály lze obvykle použít do poměrně vysokých teplot (90 ÷ 160 °C), a tím pro po- hlcování vysokých intenzit elektrického pole (až 200 V/m), příp. vysokých hustot výkonu (až 100 W/m 2 ). Materiály jsou většinou nevznětlivé, tj. v případě požáru jen doutnají, ale nehoří plamenem. tvrzené pěnové mate- riály Použitá ztrátová dielektrika mají nízké hodnoty relativní permitivity  r, aby se svými dielektrickými ( nikoli ztrátovými ! ) vlastnostmi blížila vlastnostem vzduchu. Používají se proto různé tvrzené pěnové mate- riály z polystyrénu, polypropylénu či polyuretanu, které se sytí elektro- vodivými či grafitovými plnidly. Stupněm tohoto sycení lze účinně regulovat ztrátové parametry výsledného materiálu. Dalšími výhodami těchto materiálů je nízká hmotnost, snadná me- chanická opracovatelnost a snadné spojování lepením. Materiály lze obvykle použít do poměrně vysokých teplot (90 ÷ 160 °C), a tím pro po- hlcování vysokých intenzit elektrického pole (až 200 V/m), příp. vysokých hustot výkonu (až 100 W/m 2 ). Materiály jsou většinou nevznětlivé, tj. v případě požáru jen doutnají, ale nehoří plamenem.

51 dielektrické materiály vrs- tev mají nízké hodnoty permitivity   <   2 <   dielektrické materiály vrs- tev mají nízké hodnoty permitivity   <   2 <   ztrátové činitele vrstev ma- jí poměrně vysoké hodnoty tg  1 < tg  2 < tg  3 ztrátové činitele vrstev ma- jí poměrně vysoké hodnoty tg  1 < tg  2 < tg  3 dielektrické materiály vrs- tev mají nízké hodnoty permitivity   <   2 <   dielektrické materiály vrs- tev mají nízké hodnoty permitivity   <   2 <   ztrátové činitele vrstev ma- jí poměrně vysoké hodnoty tg  1 < tg  2 < tg  3 ztrátové činitele vrstev ma- jí poměrně vysoké hodnoty tg  1 < tg  2 < tg  3 51 Absorbér s plochou vrstevnatou strukturou vrstvy 1 a 2 realizují impedanční přizpůsobení celého absorbéru k impe- danci volného prostoru Z 0, ve vrstvě 3 zakončené vodivou stěnou se absorbuje většina energie dopadající elektromagnetické vlny vrstvy 1 a 2 realizují impedanční přizpůsobení celého absorbéru k impe- danci volného prostoru Z 0, ve vrstvě 3 zakončené vodivou stěnou se absorbuje většina energie dopadající elektromagnetické vlny desky se vyrábějí jako čtvercové panely s rozměrem 610 x 610 mm, počet dielektrických vrstev bývá 3 až 5, celková tloušťka obkladu závisí na nejnižším kmitočtu, od něhož má působit: pro GHz kmitočtová pásma postačí tloušťka jednotek cm, pro kmitočty od cca 150 MHz musí být celý obklad tlustý aspoň 50 cm. desky se vyrábějí jako čtvercové panely s rozměrem 610 x 610 mm, počet dielektrických vrstev bývá 3 až 5, celková tloušťka obkladu závisí na nejnižším kmitočtu, od něhož má působit: pro GHz kmitočtová pásma postačí tloušťka jednotek cm, pro kmitočty od cca 150 MHz musí být celý obklad tlustý aspoň 50 cm. vrstvy 1 a 2 realizují impedanční přizpůsobení celého absorbéru k impe- danci volného prostoru Z 0, ve vrstvě 3 zakončené vodivou stěnou se absorbuje většina energie dopadající elektromagnetické vlny vrstvy 1 a 2 realizují impedanční přizpůsobení celého absorbéru k impe- danci volného prostoru Z 0, ve vrstvě 3 zakončené vodivou stěnou se absorbuje většina energie dopadající elektromagnetické vlny desky se vyrábějí jako čtvercové panely s rozměrem 610 x 610 mm, počet dielektrických vrstev bývá 3 až 5, celková tloušťka obkladu závisí na nejnižším kmitočtu, od něhož má působit: pro GHz kmitočtová pásma postačí tloušťka jednotek cm, pro kmitočty od cca 150 MHz musí být celý obklad tlustý aspoň 50 cm. desky se vyrábějí jako čtvercové panely s rozměrem 610 x 610 mm, počet dielektrických vrstev bývá 3 až 5, celková tloušťka obkladu závisí na nejnižším kmitočtu, od něhož má působit: pro GHz kmitočtová pásma postačí tloušťka jednotek cm, pro kmitočty od cca 150 MHz musí být celý obklad tlustý aspoň 50 cm. Stejně se realizují i absorbéry využívající magnetických ztrát. Vrstvy jsou zhotoveny z feritu, který představuje pro vf. elektromagnetické pole vysoce ztrátový materiál. Relativní permitivita feritu je poměrně vysoká (10 ÷ 20), díky vysoké permeabilitě může být charakteristická impedance feritového prostředí Z 0V = (  /  ) 1/2 srovnatelná s impedancí volného prostoru Z 0V = 377 Ω. Feritové absorpční vrstvy mohou proto mít pod- statně menší tloušťku, než „klasické“ dielektrické absorbéry. Nevý- hodami feritových absorpčních desek je vysoká hmotnost a velmi vysoká cena, která činí až 1200 dolarů za 1 m 2.

52 52 Pyramidální absorbéry. Dnes nejpoužívanější Obkladové absorpční prvky mají tvar jehlanů či kuželů zhotovených z poly- styrenu či polyuretanu s grafitovou impregnací. Dnes nejpoužívanější. 2,5 m 75 cm Výška jehlanů má být minimálně /4 na nejnižším pracovním kmitočtu. Pro kmitočet 30 MHz tento požadavek znamená výšku 2,5 m, pro mini- mální kmitočet 100 MHz je potřebná výška jehlanů stále značná 75 cm. Rozšiřující se průřez jehlanů realizuje impedanční transformátor, který pře- vádí impedanci vzduchu na „špičkách“ jehlanů na nízkou impedanci prostoru zaplněného absorbérem v zadní části jehlanů. Rovněž se postupně zvyšují ztráty absorpčního obkladu, takže nej- větší pohlcení energie dopadající vlny nastává až v zadní části absorbéru.

53 53 RL Útlum odrazem RL [dB] ( R eturn L oss) kvantitativně charakteri- zuje bezodrazovost absorbéru (ať již plošného či pyramidálního). RL je někdy označován jako reflektivita. Konstrukce, rozměry a absorpční vlastnosti širokopásmového pyramidálního absorbéru pro kmitočtové pásmo 80 MHz až 40 GHz Konstrukce, rozměry a absorpční vlastnosti širokopásmového pyramidálního absorbéru pro kmitočtové pásmo 80 MHz až 40 GHz

54 54 Vlna odražená od povrchu absorbérů se vrací zpět do vnitřního prostoru komory až po několika dalších částečných odrazech. Protože při každém odrazu se část energie vlny absorbuje a jen část se odrazí, je celková energie odražené vlny po vícenásobném odrazu výrazně menší. Počet dílčích odrazů závisí na vrcholovém úhlu jehlanů, který se obvykle pohybuje kolem 25°. Tímto mechanismem se tak dále zlepšují bezodrazové vlastnosti celého absorbéru.

55 Interiér částečně bezodrazové komory (Semi- anechoic Room)  Částečně bezodrazová hala (Semi- anechoic Room) je taková, v níž jsou absorpčním materiálem obloženy všechny stěny a strop, nikoli však podlaha. Hala tak simu-luje volné měřicí prostranství včetně odrazů od zemní roviny. (Anechoic Room)  Plně bezodrazová hala (Anechoic Room) je absorpčním mate-riálem obložena úplně, tj. jsou oblo-ženy všechny stěny, strop i podlaha. Hala tak simuluje volný, nijak ne-omezený prostor. (Semi- anechoic Room)  Částečně bezodrazová hala (Semi- anechoic Room) je taková, v níž jsou absorpčním materiálem obloženy všechny stěny a strop, nikoli však podlaha. Hala tak simu-luje volné měřicí prostranství včetně odrazů od zemní roviny. (Anechoic Room)  Plně bezodrazová hala (Anechoic Room) je absorpčním mate-riálem obložena úplně, tj. jsou oblo-ženy všechny stěny, strop i podlaha. Hala tak simuluje volný, nijak ne-omezený prostor. 55 Bezodrazové absorpční komory (haly) Nevýhody absorpčních hal: Interiér částečně bezodrazové komory ve VTÚPV ve Vyškově  Velmi vysoká cena 30 ÷ 350 dolarů  Velmi vysoká cena daná zejména pořizovací cenou absorpčních obkla- dů: cena 1 m 2 širokopásmového py- ramidálního obkladového absorpční-ho materiálu činí 30 ÷ 350 dolarů podle velikosti jehlanů.  Velký potřebný objem  Velký potřebný objem (velké roz- měry) ve srovnání s objemem „pou- hých“ stíněných komor či volných prostranství. To je dáno především potřebnou výškou absorpčních jehla- nů pro požadované kmitočtové pás-mo měření v komoře.  Velmi vysoká cena 30 ÷ 350 dolarů  Velmi vysoká cena daná zejména pořizovací cenou absorpčních obkla- dů: cena 1 m 2 širokopásmového py- ramidálního obkladového absorpční-ho materiálu činí 30 ÷ 350 dolarů podle velikosti jehlanů.  Velký potřebný objem  Velký potřebný objem (velké roz- měry) ve srovnání s objemem „pou- hých“ stíněných komor či volných prostranství. To je dáno především potřebnou výškou absorpčních jehla- nů pro požadované kmitočtové pás-mo měření v komoře. Interiér plně bezodrazové komory Elliott Labs (UK)

56 56 Přístroje pro měření rušení (měřicí přijímač, RFI Meter) ČSN EN Měřič rušení (měřicí přijímač, RFI Meter) je koncipován jako spe- ciální selektivní mikrovoltmetr pracující na superheterodynním principu. Jeho základní vlastnosti jsou určeny normou ČSN EN : 9 kHz až 1000 MHz (18 GHz),  možnost spojitého přelaďování v širokém kmitočtovém rozsahu minimál- ně 9 kHz až 1000 MHz (18 GHz), s budoucím výhledem k vyšším pásmům;  vysoká citlivost a nízký vlastní šum pro možnost měřit i nízké úrovně rušivých napětí; větší než 40 dB  velký dynamický rozsah ( větší než 40 dB ) a vysoká přebuditelnost umožňující v lineárním režimu měřit i vysoké úrovně rušivých napětí;  různé typy detektorů pro různé způsoby vyhodnocení rušivých napětí v souladu s normami EMC;  výstupy, příp. obvody pro zvukovou a obrazovou analýzu a monitorování měřených signálů;  kvalitní elmag. stínění celého měřiče i jeho dílčích bloků pro dosažení jeho vysoké elmag. odolnosti vůči vlastnímu i vnějšímu rušení. (měřicí přijímač, RFI Meter) ČSN EN Měřič rušení (měřicí přijímač, RFI Meter) je koncipován jako spe- ciální selektivní mikrovoltmetr pracující na superheterodynním principu. Jeho základní vlastnosti jsou určeny normou ČSN EN : 9 kHz až 1000 MHz (18 GHz),  možnost spojitého přelaďování v širokém kmitočtovém rozsahu minimál- ně 9 kHz až 1000 MHz (18 GHz), s budoucím výhledem k vyšším pásmům;  vysoká citlivost a nízký vlastní šum pro možnost měřit i nízké úrovně rušivých napětí; větší než 40 dB  velký dynamický rozsah ( větší než 40 dB ) a vysoká přebuditelnost umožňující v lineárním režimu měřit i vysoké úrovně rušivých napětí;  různé typy detektorů pro různé způsoby vyhodnocení rušivých napětí v souladu s normami EMC;  výstupy, příp. obvody pro zvukovou a obrazovou analýzu a monitorování měřených signálů;  kvalitní elmag. stínění celého měřiče i jeho dílčích bloků pro dosažení jeho vysoké elmag. odolnosti vůči vlastnímu i vnějšímu rušení.

57 57 Blokové schéma moderního měřiče rušení A vf. dělič napětí (atenuátor) F 1 vf. preselektor SM směšovač MO místní oscilátor F 2 mf. pásmový filtr Z vícestupňový mf. zesilovač D AM/FM demodulátor I indikátor (μV-metr) G kalibrační generátor A vf. dělič napětí (atenuátor) F 1 vf. preselektor SM směšovač MO místní oscilátor F 2 mf. pásmový filtr Z vícestupňový mf. zesilovač D AM/FM demodulátor I indikátor (μV-metr) G kalibrační generátor

58 58 Druhy měřičů rušení  kombinace obou   spektrální analyzátor vybave- ný vstupním vf. preselektorem pro práci na diskrétních kmi- točtech s parametry plnohod- notného měřicího přijímače.  Speciální měřicí přijímače  Spektrální analyzátory  Speciální měřicí přijímače  Spektrální analyzátory  měřicí přijímač s rozmítáním kmitočtu a přesným zobraze- ním kmitočtového spektra,

59 59 Úzkopásmové a širokopásmové rušivé signály Šířka pásma měřičů rušení předepsaná normou ČSN EN jsou vymezeny vůči šířce mezifrekvenčního propustného pásma měřiče rušení.

60 60 nemají zavedeno automatické vyrovnávání citlivosti vstupního laděného preselektoru F 1 Měřicí přijímače EMI nemají zavedeno automatické vyrovnávání citlivosti (AVC), neboť by tím byla narušena linearita měření. Přitom přebuditelnost přijímače v lineárním režimu musí být vysoká (větší než 40 dB), aby bylo možné měřit signály v širokém rozmezí jejich velikostí. Tuto vysokou přebuditelnost lze dosáhnout pouze s použitím vstupního laděného preselektoru F 1, příp. vstupního laděného předzesilovače. B 1 a B 2 jsou šířky propustných pásem vf. preselektoru F 1 a mf. pásmo- vého filtru F 2. Pro dosažení (indikování) určité velikosti výstupního napětí U 2 musí být napětí U 1 vyšší aspoň o tuto hodnotu Δ U. U 1 U 2 Při B sign > B F je velikost napětí na výstupu filtru úměrná šířce jeho pásma propustnosti U výst ~ B F. Vzájemný odstup napětí U 1 na výstupu preselektoru F 1 a napětí U 2 na výstupu mezifrekvenčního pásmového filtru F 2 je

61 Detektory měřicích přijímačů EMI 61  špičkový detektor (detektor vrcholové hodnoty)  kvazi-špičkový detektor  detektor střední hodnoty (průměrující detektor)  detektor efektivní hodnoty (RMS detektor)  špičkový detektor (detektor vrcholové hodnoty)  kvazi-špičkový detektor  detektor střední hodnoty (průměrující detektor)  detektor efektivní hodnoty (RMS detektor) (detektor vrcholové hodnoty, P eak detector) : Špičkový detektor P (detektor vrcholové hodnoty, P eak detector) : výstupní napětí je rovno maximální velikosti vstupního napětí (maximální hodnotě obálky napětí na mezifrekvenčním výstupu měřiče rušení). Špičkový detektor má velmi krátkou (nulovou) nabíjecí časovou konstantu a velmi dlouhou (nekonečnou) vybíjecí konstantu. Detektor reaguje rychle na růst velikosti obálky mf. signálu a udržuje na výstupu její maximální dosaženou hodnotu. Výstupní napětí špičkového detektoru závisí jen na velikosti vstupního napětí a není ovlivněno opakovacím kmitočtem ruši-vých impulzů. Měření se špičkovým detektorem se používá jako rychlé počáteční přehledové měření rušivých signálů v pásmu kmitočtů.

62 62 ( Q uasi- P eak detector) : Kvazi-špičkový detektor QP ( Q uasi- P eak detector) : výstupní napětí je úměrné napěťově-časové ploše obálky vstupního signálu a je určeno jak velikostí, tak i opakovacím kmitočtem vstupních impulzů rušivého napětí. U QP U P Hodnota kvazi-špičkově detekovaného napětí simuluje vnímání lidským sluchem akustických efektů při impulzním rušení např. rozhlasového přijí- mače. Velikost výstupního napětí U QP kvazi-špičkového detektoru je vždy menší než špičková (vrcholová) hodnota U P a měření s QP detektorem je „pomalejší“ (musí trvat delší dobu) než měření se špičkovým detektorem.

63 63 Časové konstanty kvazi-špičkového detektoru dle ČSN EN

64 64 (průměrující detektor, Av erage detector) : Detektor střední hodnoty AV (průměrující detektor, Av erage detector) : výstupní napětí je rovno aritmetické střední hodnotě obálky vstupního (rušivého) mezifrekvenčního napětí u mf ( t ). Napětí na kondenzátoru C 1 sleduje velikost obálky vstupního signálu. Toto napětí je dále „vyhlazeno“ filtračním členem R 2 C 2 a výstupní napětí detektoru na kondenzátoru C 2 se ustálí na aritmetické střední hodnotě obálky vstupního signálu. Detektor střední hodnoty se užívá především k měření úzkopásmových rušivých signálů a není příliš vhodný pro měření impulzního širokopásmového rušení.

65 (RMS detektor, R oot- M ean- S quare detector) Detektor efektivní hodnoty (RMS detektor, R oot- M ean- S quare detector) nemá v měřicí technice EMC velký význam. Přestože norma ČSN EN specifikuje parametry měřicího přijímače s tímto detektorem a některé měřiče rušení jej skutečně obsahují, prakticky žádná z norem EMC nevyjadřuje povolené meze vyzařování v efektivních hodnotách rušivých signálů. RMS detektor využívá detekční prvky s kvadratickou charakteristikou a jeho výstupní napětí je úměrné výkonu měřeného signálu. 65

66 66 Výstupní odezvy různých druhů detektorů na rušivé signály s impulzní obdélníkovou obálkou o různé opakovací frekvenci  Odezva P detektoru je na opakovacím kmitočtu nezávislá a je určena vý- hradně velikostí impulzní obálky rušivého signálu.  Odezva AV detektoru roste lineárně s rostoucí opakovací frekvencí impulzů.  Odezva QP detektoru neroste lineárně s rostoucím opakovacím kmitočtem, ale podle tzv. váhové funkce QP detektoru, tj. podle „nastavení“ jeho nabí- jecích a vybíjecích časových konstant v souladu s příslušnou normou.

67 67 Civilní normy EMC předepisují meze vyzařování, příp. rušení v kvazi- špičkových nebo středních hodnotách rušivých signálů. Měření se špič- kovým detektorem používají zejména vojenské normy EMC, které se snaží zachytit absolutně nejvyšší hodnoty vyzařovaných rušivých signálů. první měření s detektorem vrcholové hodnoty Vzhledem k tomu, že U P > U QP > U AV a že odezva špičkového detektoru je vždy časově nejrychlejší, doporučuje se i při měření podle civilních norem EMC provést první měření s detektorem vrcholové hodnoty. Jsou-li změřené hodnoty U P menší než povolené meze vyzařování (udané v kvazi- špičkových či středních hodnotách), není nutno měření s dalšími typy detektorů již provádět. Naměřené hodnoty U QP, příp. U AV by těmto mezím totiž rovněž určitě vyhověly. Přesáhnou-li na některých kmitočtech naměřené hodnoty U P povolené kvazi- špičkové či střední meze vyzařování, je nutno použít kvazi-špičkový detek- tor, příp. detektor střední hodnoty k posouzení, zda hodnoty U QP, příp. U AV rušivého signálu vyhoví těmto mezím. Tato měření jsou však časově ná- ročná a jejich provedení může trvat až několik desítek minut. první měření s detektorem vrcholové hodnoty Vzhledem k tomu, že U P > U QP > U AV a že odezva špičkového detektoru je vždy časově nejrychlejší, doporučuje se i při měření podle civilních norem EMC provést první měření s detektorem vrcholové hodnoty. Jsou-li změřené hodnoty U P menší než povolené meze vyzařování (udané v kvazi- špičkových či středních hodnotách), není nutno měření s dalšími typy detektorů již provádět. Naměřené hodnoty U QP, příp. U AV by těmto mezím totiž rovněž určitě vyhověly. Přesáhnou-li na některých kmitočtech naměřené hodnoty U P povolené kvazi- špičkové či střední meze vyzařování, je nutno použít kvazi-špičkový detek- tor, příp. detektor střední hodnoty k posouzení, zda hodnoty U QP, příp. U AV rušivého signálu vyhoví těmto mezím. Tato měření jsou však časově ná- ročná a jejich provedení může trvat až několik desítek minut.


Stáhnout ppt "1 MĚŘENÍ RUŠIVÝCH SIGNÁLŮ Způsoby a metody měření  Přenos vedením (např. napájecím či datovým vedením daného zařízení). Měřenými veličinami jsou rušivé."

Podobné prezentace


Reklamy Google