Квалификације за ЕМЦ испитну локацију: Однос таласа напона на месту према рефлектометрији временског домена

Концептуално, СВСВР метода је прилично једноставна и лако разумљива. Као и код сваког ВСВР мерења, циљ је измерити максималне и минималне вредности стојећег таласа као што је приказано на слици 1. Однос ових вредности је ВСВР. Најчешћа примена ВСВР мерења је у процени далековода. Ако постоји неусклађеност импедансе на крају далековода између импеданси далековода и терета (на пример), постојаће гранични услов који резултира одбијеним таласом. Одбијени талас ће, на различитим локацијама на далеководу, бити у конструктивној или деструктивној интеракцији са непрекидним таласом из извора. Добијена конструкција (директна и одбијена комбинација таласа) је стојећи талас. Једноставан пример за то налази се у спроведеном тесту снаге потребном за уређаје у ЦИСПР 14-1. У овом тесту претварач (стезаљка за напајање) се помера дуж продуженог кабла за напајање производа како би се измерио максимални напон на каблу за напајање у опсегу фреквенција од интереса. Исти догађај се реализује на несавршеном тест месту. Преносни вод је пут од опреме која се испитује до пријемне антене. Рефлектирани таласи настају од других објеката у тест окружењу. Ти објекти могу се кретати од зидова коморе до зграда и аутомобила (на полигонима за испитивање на отвореном простору). Баш као и у случају далековода, ствара се стојни талас. Тест постављен за ВСВР или СВСВР тест локације приказан је на слици 2.

Физичке димензије стојећег таласа су критични фактор за тачно мерење стојећег таласа. Циљ је, опет, пронаћи максималну и минималну вредност. СВСВР тест у ЦИСПР 16-1-4 предлаже мерење стојећег таласа на месту испитивања померањем предајне антене дуж равне линије у комори и мерењем примљеног напона антеном за емисију на нормалном месту које се користи за испитивање производа. Баш као и у спроведеном испитивању снаге или сличном ВСВР мерењу, потребно је континуирано кретање претварача, или у случају СВСВР предајне антене, како би се осигурало хватање максимума и минимума стојећег таласа. То се може учинити на свакој фреквенцији, али само уз знатне трошкове и време. Сходно томе, радна група ЦИСПР одлучила је да направи компромис и измери само шест физичких положаја за сваку од волуметријских локација (види слику 3). Једина друга опција за смањење времена испитивања била је смањење фреквенцијске резолуције мерења (нпр. Мерити мање фреквенција, али на свакој фреквенцији мерити више положаја). Проблем ове опције је тај што многи објекти који се одражавају могу имати уске спектралне карактеристике. Другим речима, неки материјали могу бити значајно рефлектујући за уски фреквенцијски опсег. Сходно томе, радна група је одлучила да на тест примени максималну величину корака од 50 МХз, што је резултирало са најмање 340 фреквенција од 1-18 ГХз, али са само шест положаја као што је приказано на слици 3.

Слика 3: Локације и положаји за мерење СВСВР
Узорковање стојећег таласа на само дискретном броју положаја може веродостојно пружити довољну тачност за израчунавање приближног СВСВР у зависности од величине корака. Међутим, још један компромис био је имати исте прописане положаје за сваку фреквенцију како би тест уштедео време померањем антене и фреквенцијом померања. Одабрани положаји су 0, +2, +10, +18, +30, +40 цм. Покушајте да замислите знаковни талас који је постављен на лењир са шест ознака. Сада замислите компресовање знаковног таласа у све краће таласне дужине. Слика 4 илуструје овај мисаони експеримент. Биће фреквенција на којима се одабране локације никада неће приближити стварним максимумима или минимумима знаковног таласа. Ово је компромис који ће резултирати пристрасношћу у погледу усклађености, нпр. Резултат који је увек нижи од стварног СВСВР-а. Ова пристрасност је термин грешке и не треба је мешати са доприносом мерне несигурности.

Слика 4: Локације мерења СВСВР у односу на таласну дужину
Колико је велик појам грешке? Ако се сетимо примера приказаног на слици 4, јасно је да је таласна дужина 2 центиметра. То би био таласни знак од 15 ГХз. На тој фреквенцији не би било измереног стојећег таласа, јер је таласна дужина 2 цм, а остала места су чак и вишеструка од 2 (10, 18, 30 и 40 цм)! Наравно, исти проблем се јавља на 7.5 ГХз. Практично на свакој фреквенцији узорковање не резултира ни максимумом ни минимумом.

Лабораторија мора измерити четири локације, као што је приказано на слици 3, у два поларитета и најмање две висине у складу са ЦИСПР 16-1-4. Опсег мерења је 1-18 ГХз. До недавно, једине доступне антене које су задовољавале захтеве за узорком биле су доступне у моделима од 1-6 ГХз и 6-18 ГХз. Последица је да је време испитивања приказано у једначини 1:

Где је: тк = време за извршавање функције к, ни = број пута када се мора извршити активност И.


Једначина 1: Проценити време теста за СВСВР
Резултат ове комбинације положаја, локација, поларитета, висина и антена резултира прилично дугим тестом. Ово време лабораторији представља опортунитетни трошак.
Опортунитетни трошак је приход који би иначе могао бити остварен уместо спровођења овог дуготрајног теста. Као пример, типично време испитивања за овај тест је најмање три смене теста. Ако би лабораторија наплаћивала 2,000 УСД за смену, овај тест представља годишњи опортунитетни трошак, под претпоставком да се сајт годишње проверава према препорукама, од најмање 6,000–12,000 УСД. То не укључује почетне трошкове специјалних антена (14,000 XNUMX УСД).


Неизвесност позиционирања
Свако мерење СВСВР методе захтева позиционирање предајне антене на наведена места (0, 2, 10, 18, 30, 40 цм). Пошто су прорачуни кориговани за даљину, поновљивост и поновљивост позиционирања директно утичу на мерну несигурност. Тада се поставља питање, колико је поновљиво и поновљиво постављање антена у корацима од само 2 цм? Недавна студија мерења спроведена на УЛ показала је да је овај допринос приближно 2.5 мм или око 15% од таласне дужине од 18 ГХз. Величина овог сарадника зависиће од фреквенције и амплитуде стајаћег таласа (непознато).

Други фактор који се односи на позиционирање је угао у односу на узорак антене. Захтеви за дијаграм антене у ЦИСПР 16-4-1 имају варијабилност од приближно +/- 2 или 3 дБ у Х-равни и још шире у Е-равни. Ако одаберете две антене са различитим узорцима, али обе испуњавају захтеве за узорком, можете добити врло различите резултате. Поред ове антене према варијабилности антене (проблем поновљивости), антене које се користе за пренос немају савршено симетричне обрасце (нпр. Обрасци варирају са малим корацима угла) као што је приказано у стандарду. Као последица, свака промена поравнања предајне антене са пријемном антеном резултира промењеним примљеним напоном (проблем поновљивости). Слика 5 илуструје стварне промене обрасца СВСВР антене са малим повећањем угла. Ове истинске карактеристике узорка резултирају значајном променљивошћу угаоног позиционирања.


Слика 5: Узорак антене СВСВР
Промене појачања антене у функцији релативно малих угаоних ротација узрокују чак 1 дБ променљивости у приказаном примеру.Метода временског домена за добијање СВСВР-а

СВСВР метода у ЦИСПР 16-1-4 заснива се на помицању антена просторно како би се променио фазни однос између директног таласа и одбијених таласа из недостатака коморе. Као што је претходно речено, када се таласи додају конструктивно, постоји врхунски одзив (Емак) између две антене, а када се таласи додају деструктивно, постоји минимални одзив (Емин). Пренос се може изразити као

где је Е примљена јачина поља.

ЕД је сигнал директне путање, Н је укупан број рефлексија од места (ово може укључивати појединачне или вишеструке рефлексије од зидова коморе или несавршености места на отвореном простору). ЕР (и) је И-ти рефлектовани сигнал. Да бисмо олакшали извођење, претпоставимо да постоји само један рефлектовани сигнал (ово неће изгубити општост). ВСВР локације (или релативна величина таласа) локације може се изразити као

Решавањем једначине 3 добијамо однос одбијеног сигнала према директном сигналу
Као што се може видети из једначине 4, два појма, тј. Однос рефлектованог и директног сигнала (Ерелативе) и место ВСВР (С) описују исту физичку величину - меру нивоа рефлексије на локацији. Мерењем ВСВР локације (као што је случај у ЦИСПР 16-1-4), можемо утврдити колика је величина одбијених таласа у односу на директни талас. У идеалној ситуацији нема рефлексије, што резултира Ерелативом = 0 и С = 1.

Као што је претходно речено, да бисмо открили однос између одбијеног и директног сигнала, у ВСВР методи локације у ЦИСПР 16-1-4, мењамо удаљеност раздвајања тако да фазни однос између директне путање и одбијених сигнала може да варира. После тога, СВСВР изводимо из ових скаларних одговора. Испоставило се да исти СВСВР можемо добити помоћу векторских мерења (напона и фазе) без потребе за физичким померањем антена. То се може постићи уз помоћ модерног векторског анализатора мреже (ВНА) и трансформација временског домена. Приметите да су једначине 2 до 4 тачне у било фреквенцијском или временском домену. Међутим, у временском домену можемо разликовати одбијене сигнале од директног, јер је тренутак у којем стижу на пријемну антену различит. Ово се може посматрати као импулс који се шаље са одашиљачке антене. У временском домену, директни талас ће прво стићи на пријемну антену, а одбијени талас касније. Применом временског гетирања (временског филтера) ефекат директног сигнала може се одвојити од рефлектованог.

Стварна мерења се изводе у фреквенцијском домену помоћу ВНА. Резултати се затим трансформишу у временски домен помоћу инверзне Фоуриер-ове трансформације. У временском домену, временско одређивање се примењује за рашчлањивање директних и одбијених сигнала. Слика 6 приказује пример одзива у временском домену између две антене (коришћењем инверзне Фоуриер-ове трансформације из мерења фреквенцијског домена). На слици 7 приказан је исти одзив у временском домену са усмереним директним сигналом. Подаци временског домена (након рашчлањивања) коначно се конвертују назад у домен фреквенције помоћу Фуријеове трансформације. На пример, када се подаци са слике 7 трансформишу назад у фреквенцијски домен, они представљају ЕР наспрам фреквенције. На крају, добијамо исти Ерелатив као и метод просторног варирања ЦИСПР, али проласком кроз другу руту. Иако инверзна Фуријеова трансформација (или накнадна Фуријеова трансформација) звучи као застрашујући задатак, она је заправо уграђена функција у модерном ВНА. Потребно је само притискање неколико тастера.

Слика 6: Одзив у временском домену (из инверзне Фоуриер-ове трансформације података ВНА) између две проврте антене. Ознака 1 приказује директни сигнал који се јавља на удаљености од 10 нс к (3 к 108 м / с) = 3 м од предајне антене.

Слика 7: Одзив у временском домену са усмереним директним сигналом - остављајући само сигнале за касни долазак (одраз).
Следећи кораци: Даље побољшање СВСВР методе временског доменаУстановили смо да СВСВР просторним кретањем и СВСВР временским доменом дају еквивалентне податке. Емпиријска мерења могу потврдити ову тачку. Питања која још увек трају су: да ли су ово најрепрезентативнији подаци за опрему која се тестира (ЕУТ) и које неизвесности можемо постићи избором антене? Позивајући се на једначину 2, све рефлексије су модификоване шемом антене пре сумирања. Ради једноставности, узмимо у обзир испитну комору у којој су мултирефлексије занемариве. Тада на путу преноса имамо седам чланова, наиме директни сигнал и рефлексије од четири зида, плафона и пода. У ЦИСПР 16-1-4 постоје врло специфични захтеви у вези са обрасцем предајне антене. Из практичних разлога, ови захтеви никако нису рестриктивни. На пример, претпоставимо да је рефлексија задњег зида доминантна несавршеност, а однос предњег и задњег дела антене је 6 дБ (у оквиру ЦИСПР 16 спецификације). За локацију са измереним СВСВР = 2 (6 дБ) која користи савршену изотропну антену, ЕР / ЕД је 1/3. Ако користимо антену са односом напријед-назад од 6 дБ, измјерени СВСВР постајеАнтена са односом предњег и задњег дела од 6 дБ потцењује СВСВР за 20 * лог (2.0 / 1.4) = 2.9 дБ. Горњи пример је очигледно превише поједностављен. Када се узму у обзир сви остали одсјаји коморе и све варијације шара антена, потенцијална несигурност је још већа. У другој поларизацији (у Е-равни) није могуће имати физичку изотропну антену. Још је већи изазов дефинисати строги образац антене, који морају испунити све стварне физичке антене.

Нејасноће у вези са варијацијама узорка могу се решити ротирањем предајне антене. У овој шеми нам није потребна антена са широким снопом - позната двострука гребенаста таласоводна антена која се обично користи у овом фреквенцијском опсегу ће радити добро. И даље је пожељно да имају велики однос предњег и задњег дела (који се лако може побољшати постављањем малог комада апсорбера иза антене). Примена је иста као што је раније дискутовано за методу временског домена, с тим што антену за одашиљање такође ротирамо за 360 ° и вршимо максимално задржавање. Уместо да покушава да осветли све зидове истовремено, ова шема то ради један по један. Ова метода може дати резултате који се мало разликују од ПОКУШАВАЊА да се емитују истовремено на све зидове. Може се тврдити да је то боља метрика перформанси локације, јер прави ЕУТ вероватно има уски сноп, а не да личи на посебно израђену антену. Поред избегавања неуредне ситуације због шара антена, можемо прецизно утврдити где се у комори или ОАТС-у јавља несавршеност. Локација се може идентификовати из угла ротације и времена потребног за путовање сигнала (самим тим и удаљености до места где долази до рефлексије).


Zakljucak

Предности методе временског домена су бројне. Избегава замку питања подузорковања о којем је раније било речи. Метода не зависи од физичког премештања антена на неколико дискретних локација, а СВСВР из временског домена представља праву вредност локације. Такође, у методи ЦИСПР, да би се нормализовао утицај због дужине путање, мора се знати тачно растојање између антена. Све несигурности због удаљености прелазе у несигурности СВСВР-а (с обзиром на мале кораке који су потребни, то је још већи изазов). У временском домену не постоје несигурности нормализације даљине. Поред тога, можда је најатрактивнија карактеристика за крајњег корисника то што СВСВР временске домене одузима много мање времена. Време испитивања је смањено готово шест пута (видети једначину 1).

Потпуно анехогена комора има третман апсорбера на сва четири зида, поду и плафону коморе. Мерења рефлексије временског домена (ТДР) не само да могу пружити тачну процену места за тестирање као што је ово, већ могу пружити и додатне информације попут тога одакле потичу највећи доприносиоци одступањима од идеалне локације.

Неко би могао доћи у искушење да тврди да се у методи ЦИСПР, јер се антене померају, рефлективне тачке крећу по зидовима коморе, и покрива више подручја са несавршеностима. Ово је црвена харинга. Сврха померања пријемне антене је само да мења фазне односе. Укупна удаљеност варира је 40 цм. Преводи се на покривеност зида од 20 цм (7.9 ”) због геометријских транслација (ако је преносни пут паралелан зиду коморе). Да би теорија успела, у ствари морамо претпоставити да су одбојна својства апсорбера једнака дуж целих 20 цм. Да би се покрило више подручја, потребно је много драстичније померити антене, као што је то учињено у ЦИСПР 16-1-4 (предња, средња, лева и десна локација). фавицон

Остави поруку 

Листа порука