Echtzeit-Spektrumanalysatoren helfen bei Abnahmetests und Marktzulassung

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Was die EMV-Option des Spektrumanalysers können sollte

EMI-Messoberfläche: Der Anwender erhält via "Auto Peak Search" eine Liste der kritischen Signale bei einer Messung. Messergebnisse werden farblich dargestellt.

Die EMV-Option des Spektrumanalysers sollte EMI-Messdetektoren für Spitzen- (PK), Quasispitzen- (QP), Effektiv- (RMS) und Mittelwerte (AV) bieten. Darüber hinaus müssen Endmessdetektoren enthalten sein, die den CISPR- oder militärischen Anforderungen entsprechen.

Die Messbandbreiten und Detektoren nach CISPR sind vorgeschrieben, damit sich die Amplituden der Störsignalspektren mit den Grenzwerten aus den Produktfamilien-Standards EN 55011 bis EN 55025 vergleichen lassen. Die Detektoren definieren sich über ihre Bandbreite und Bewertungszeitkonstanten. Detektoren mit CISPR-Zeitkonstanten sind aufgrund des geforderten Einschwingverhaltens langsam und daher für schnelle Vormessungen nicht geeignet.

Entwicklungsbegleitende EMV-Messungen

Für entwicklungsbegleitende EMV-Messungen, um etwa Störquellen zu lokalisieren, reichen Tastköpfe oder Nahfeldsonden zur qualitativen Beurteilung aus. Doch wenn der Anwender überprüfen soll, ob ein neues Gerät die maximal zulässigen Störemissionen einhält, sind Messaufbauten und Koppeleinrichtungen nötig. Solche Messaufbauten messen die Störspannung, Störleistung oder Störfeldfeldstärke präzise und reproduzierbar und vergleichen sie mit Grenzwerten.

Dies geschieht mittels vorgeschriebener Messbandbreiten und Messdetektoren. Die CISPR-Bandbreiten entsprechen einer Impulsbandbreite von etwa -6 dBW und sind entsprechend den Frequenzbändern nach CISPR zu verwenden.

Sollen die Messungen mit einem Spektrumanalysator und korrekter Pulsbewertung erstellt werden, muss darauf achten, dass sowohl CISPR als auch die MIL-Standards für die Störmesstechnik steile -6-dB-Filter vorschreiben. Die meisten Spektrumanalysatoren verwenden dagegen mehrstufige Filterkreise, die als -3-dB-Bandbreiten angegeben sind.

EMI-Grenzwertlinien und Transducer

Pre-Compliance-Messung: Der rot umrahmte Bereich zeigt 150 kHz bis 30 MHz, den die EN 55022 für geleitete Störungen vorschreibt. Hier befinden sich zwei kritische Peaks, die in Nähe der Grenzwerte reichen. Unter 100 kHz sieht man, dass die beiden Peaks Harmonische eines Störers bei 65,8 kHz sind. Das ist die Grundfrequenz des Schaltnetzteils.

Eine EMV-Option für Pre-Compliance-Messaufgaben muss alle gängigen Standardgrenzwertlinien für Produktstandards enthalten und sie per Datenbankauswahl anbieten. Damit wird bereits während des Messablaufes angezeigt, ob bestimmte Parameter überschritten werden (LIMIT CHECK). Außerdem sollte es möglich sein abweichende Grenzwerte, beispielsweise für hausinterne Standards, selbst festzulegen. Das kann zum Beispiel über einzelne Stützpunkte realisiert werden, die der Anwender in Tabellenform eingibt und aus denen die Software dann die Grenzwertlinie generiert.

In der Regel bietet die Software Transducer-, also Korrekturwerttabellen für zusätzliche Messkomponenten an. Das erhöht die Messgenauigkeit und Reproduzierbarkeit der Messungen. Denn Komponenten wie Dämpfungsglieder oder Impulsbegrenzer beeinflussen das Messergebnis. Über Transducer-Tabellen ist es auch möglich, die Kabeldämpfung, den Frequenzgang eines externen Vorverstärkers oder Antennenkorrekturfaktoren zu berücksichtigen. Je nach Applikation und Aktivierung werden die Korrekturwerte in die aktuellen Messwerte eingerechnet. Die Ablaufgeschwindigkeit wird davon nicht beeinträchtigt.

Breitbandige Störspektren und Übersteuerung

Ist sich der Anwender sicher, dass das zu untersuchende Messobjekt nur schmalbandige Störungen und keine breitbandigen gepulsten Signale aussendet, so reicht für die EMV-Messung ein Spektrumanalysator aus, bei dem der HF-Eingang mit einer Übersteuerungsanzeige versehen ist. Die Anzeige wird mit der HF-Dämpfungseinstellung gekoppelt. So erhält der Messtechniker gültige, reproduzierbare Messungen und eine korrekte Pegeldarstellung.

Doch sobald pulsförmige Störsignale im Spektrum auftreten, ist Vorsicht geboten. Der Energieinhalt der Pulse wirkt sich bis in die hohen Frequenzen des breitbandigen Analysatoreingangs aus. Auch die Energieanteile, die nicht im betrachteten Fenster des Analysators liegen, tragen zur Auslastung oder gar Überlastung der Mischstufe bei, sodass der HF-Eingang schnell übersteuert werden kann.

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