Moderne draadloze apparatuur is afhankelijk van een hoog prestatieniveau van de antenne om constante communicatie, nauwkeurige gegevensoverdracht en algehele duurzaamheid van de apparatuur te garanderen. Omdat producten Bluetooth, wifi, gps, 5G-modules en vele RF-systemen in compacte formaten integreren, moeten ingenieurs er nog steeds voor zorgen dat de antennes effectief zijn en geen onnodige ruis produceren. In dit opzicht is de EMC-tester is een essentieel hulpmiddel bij de evaluatie en validatie van het antennegedrag bij stralingsemissietests.
Omdat uitgestraalde emissies een directe invloed hebben op de kwaliteit van draadloze communicatie en de naleving van de regelgeving, is het zinvol om te weten hoe, wat en hoe er gemeten wordt bij het evalueren van antennegedrag.

Inzicht in uitgestraalde emissies

Uitgestraalde emissies zijn het gevolg van onbedoelde elektromagnetische emissies van elektronische circuits. Het ruisniveau dat door een apparaat wordt uitgestraald, wordt uitgezonden wanneer een apparaat in werking is, schakelvermogen, logische en hoogfrequente oscillatoren, en communicatiemodules. Antennes kunnen op hun beurt onbewust als effectieve emitters van deze ruis fungeren. Zelfs printplaatsporen, kabels of mechanische structuren kunnen op bepaalde frequenties als antennes fungeren en ongewenste emissies versterken.

Hier komt de stralingsemissietest in beeld. Deze meet de elektromagnetische energie die door het te testen apparaat wordt uitgezonden en controleert of de emissies de wettelijk toegestane limieten, zoals vastgelegd in normen zoals CISPR, FCC Part 15 en IEC 61000, niet overschrijden. Deze limieten helpen om andere elektronische producten te beschermen tegen interferentie en zorgen ervoor dat het product de aangrenzende communicatiesystemen niet beïnvloedt.

Antennes worden beschouwd als communicatie- en mogelijke stralingsroutes voor ruis. Het is daarom belangrijk om hun prestaties te beoordelen tijdens emissietests. Een EMC-tester is een belangrijk hulpmiddel voor ingenieurs bij het detecteren, interpreteren en oplossen van problemen die ontstaan ​​door het gedrag van antennes.

Hoe een EMC-tester de analyse van antenneprestaties ondersteunt

EMC-tester Leest en registreert de elektromagnetische energie die door een apparaat wordt uitgezonden. Bij het valideren van de antennes monitort de tester de frequentiepieken, vergelijkt de metingen met de regelgeving en geeft frequenties aan waarbij de antenneprestaties ook veel ruis veroorzaken.

Nauwkeurige meting van emissiepieken

Het is bekend dat de antennestructuren resoneren met bepaalde frequenties. Deze pieken worden nauwkeurig gemeten met de EMC-tester, zodat de ingenieurs kunnen vaststellen welke frequenties bijdragen aan het emissieniveau en ook de bijdrage van de antenne aan het emissieniveau kunnen bestuderen.

Evaluatie van polarisatie en oriëntatie

Vanwege de variërende straling van de antennes ten opzichte van de oriëntatie, moet het apparaat worden gedraaid en geëxperimenteerd met zowel verticale als horizontale polariteit. Deze oriëntaties worden geregistreerd door de EMC-tester en worden gebruikt om te bepalen welke antenne de bron is van een toename van de pieken.

Ondersteuning voor gestandaardiseerde meetbandbreedtes

De nalevingsnormen beschrijven strikte bandbreedtemetingen voor stralingstesten. Deze bandbreedtes worden gevolgd door professionele EMC-testers en daarbij worden antennestralingspatronen en ongewenste emissies gemeten onder geschikte omstandigheden. Dit helpt ingenieurs om vertrouwen te hebben in de data bij het analyseren van problemen met de antennes.

De LISUN Apparatuur wordt doorgaans geleverd met geautomatiseerde scan-, dataregistratie- en frequentiemarkeringsfuncties in laboratoria. ECU-testers worden gebruikt als onderdeel van een emissieanalysesysteem wanneer ze gekoppeld zijn aan gekalibreerde antennes, draaitafels en LISUN automatiseringssoftware. Hiermee kunnen ingenieurs de patronen van de antennes direct correleren met de resultaten van de emissies.

Afbeelding: EMI-testontvanger

Het belang van antenne-evaluatie tijdens stralingsemissietests

Antennes zijn niet alleen de ontvangende en verzendende onderdelen. Ze kunnen onbedoelde interne digitale ruis veroorzaken. Hun grootte, vorm, oriëntatie en positie hebben een grote invloed op de emissie. Zo kunnen minimale variaties in de antenne-uitlijning of de structuur van een grondvlak emissiepieken veroorzaken bij harmonische frequenties binnen gevoelige, gereguleerde banden.
De stralingsemissietest detecteert deze problemen al in de beginfase van de certificering. Indien de antenne ruis uitzendt, zal de EMC-tester hoge pieken vertonen op ingestelde frequenties die daar niet horen te zijn. Vervolgens kunnen de engineers corrigerende maatregelen nemen, zoals een nieuw ontwerp van het grondvlak, afscherming, aanpassing van RF-circuits of filtering van de aangesloten schakelingen.
Wanneer antennes worden ingebouwd in kleine apparaten, zoals smartphones of IoT-modules, bestaat er altijd het risico dat er meerdere componenten zijn met gemeenschappelijke aardings- en vermogensstructuren. EMC-testers helpen bij het scheiden van gewenste transmissie en ongewenste straling en maken het gemakkelijker om het daadwerkelijke gedrag van een antenne te analyseren.

Belangrijkste metingen uitgevoerd met EMC-testers

Bij tests met uitgestraalde emissies zijn een aantal metingen cruciaal om het gedrag van de antennes te begrijpen. Elke test biedt waardevolle aanwijzingen over de ruisverplaatsing en de respons van antenneontwerpen, evenals over het minimaliseren van emissies.

Frequentiebereik scannen

De EMC-tester heeft een groot frequentiebereik, doorgaans van 30 MHz tot enkele gigahertz. Tijdens deze scan zijn de pieken zichtbaar die verband houden met de antenneresonantie of interne schakelruis. Deze metingen helpen ingenieurs bij het bepalen waar ze het ontwerp kunnen verbeteren.

Harmonische en subharmonische identificatie

Antennestructuren kunnen onbedoeld de tweede, derde of hogere orde van interne oscillatoren versterken. Het bepalen van deze harmonischen is belangrijk voor apparatuur met geschakelde hoogfrequente voedingen of apparaten met snelle datacommunicatie.

Correlatie met antenneversterking

Antennes met hoge versterking kunnen onbedoeld extra ongewenste ruis produceren. EMC-testers helpen bij het correleren van de versterkingseigenschappen van de antenne met de emissiepieken, wat een ingenieur een diepgaander inzicht geeft in het effect van de prestaties op de compliantie van antennes.

Veelvoorkomende oorzaken van storingen in de uitgestraalde emissie van antennes

Er zijn een aantal ontwerpproblemen die kunnen leiden tot ruisuitstraling door antennes bij het uitvoeren van EMC-beoordelingen. Andere problemen zijn een onjuist ontwerp van het aardvlak, onvoldoende controle over het retourpad, overmatige PCB-tracering, onvoldoende afscherming van circuits met ruis en asymmetrische antennevoedingslijnen.

Lange interne kabels, zoals die in een apparaat, kunnen als antennes fungeren en de kans vergroten dat een emissietest niet doorstaat. Ruis kan ook worden uitgestraald door antennes die zich te dicht bij schakelende voedingen of snelle digitale circuits bevinden. Alleen een EMC-tester kan deze problemen diagnosticeren door de ruisverdeling over het frequentiespectrum correct te meten.

Ook ingenieurs worden geconfronteerd met storingen door harmonischen veroorzaakt door microcontrollers, oscillatoren en RF-modules. Wanneer deze harmonischen zich op de resonantiefrequenties van de antenne bevinden, worden de emissies versterkt. EMC-tester helpt bij het elimineren van deze interacties en geeft aan dat het noodzakelijk is de structuur van de antenne te veranderen.

Strategieën om de naleving van antennes te verbeteren met behulp van EMC-testers

Vóór de analyse van de testresultaten nemen ingenieurs verschillende maatregelen om de reductie van antennegerelateerde emissies te specificeren. Optimalisatie van de grondvlakgeometrie is een van de meest effectieve. Nul- en symmetrische grondvlakken zorgen ervoor dat de ongewenste straling van voedingslijnen en signaalpaden tot een minimum wordt beperkt.
Interferentie kan worden geminimaliseerd door afscherming toe te voegen aan de componenten die ruis veroorzaken of door ze te voorzien van geleidende behuizingen. De hoeveelheid ruis die de antenne bereikt, kan ook worden verminderd met behulp van filtercircuits, ferrieten en smoorspoelen.

In bepaalde gevallen worden emissieproblemen opgelost door de positie van de antenne aan te passen of door afstemming. Piekemissies kunnen worden verminderd door kleine aanpassingen aan de antennelengte, antenneplaatsing of het afstemmen van netwerken. De EMC-tester wordt gebruikt om deze veranderingen te onderbouwen door realtime feedback te geven op testcycli.

Conclusie

In een stralingsemissietestDe EMC-tester is cruciaal bij het testen van de prestaties van antennes. Met zeer nauwkeurige metingen van emissies, het detecteren van resonantiegerelateerde ruis en het vergelijken van het gedrag van antennes met de wettelijke limieten, helpt de tester ingenieurs bij het ontwikkelen van stabiele en standaard draadloze producten. Met de toegenomen complexiteit en integratie van antennes is het mogelijk om emissiepatronen te analyseren en te interpreteren met behulp van professionele apparatuur zoals die van LISUN wordt steeds belangrijker. Kennis van de vaardigheid om EMC-testers te gebruiken, garandeert ook dat het ontwerp van een antenne voldoet aan internationale normen en dat de elektronische apparaten die voor de uitvoering van de functies worden gebruikt, geen ongewenste interferentie veroorzaken.