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26 Dezember, 2022 815 Gesehen Autor: Raza Rabbani

Erklären Sie das HF-geführte Immunitätstestsystem

Einer der Tests zur elektromagnetischen Verträglichkeit ist ein kontinuierlich durchgeführter Hochfrequenz (RF) Immunitätstest. Dies geschieht durch HF geleitet Immuntestsystem.
Im Kontext der EN-Normen für Umgebungen, die häufig Haushalt, Gewerbe oder Industrie sind, wird diese Eigenschaft allgemein als leitungsgebundene elektromagnetische Suszeptibilität (EMS) bezeichnet. In einigen Branchen, wie der Automobil-, Luft- und Raumfahrtindustrie sowie der Eisenbahn- und Schifffahrtsindustrie, können mehrere Arten von Immunitätstests erforderlich sein. Jeder Sektor verwendet seine eigenen Anforderungen an Immunitätstests.

Beschreibung
Im Gegensatz zur in die Umgebung abgestrahlten Hochfrequenz (HF) konzentriert sich die geleitete Hochfrequenz (HF) auf die Einkopplung und Belastung über verbundene Leitungen oder Kabel. Sowohl kapazitive als auch induktive Kopplungssysteme können Rauschübertragungen auf zugehörige Drähte liefern, die zu elektronischen oder elektrischen Geräten gelangen können.
Die Interferenzmengen, die über diese leitungsgebundenen Kabelleitungen gesendet werden, weisen je nach Feld, dem sie ausgesetzt sind, unterschiedliche Intensitätsgrade auf. Wenn ein größeres elektrisches oder magnetisches Feld vorhanden ist, gibt es auch ein höheres Maß an Hochfrequenzrauschen (HF), das sich über die entsprechende Verkabelung bewegt.

Durchführung von HF-Immunitätstests
Um HF-Störungen oder -Schnittstellen zu leiten, versucht die Immunitätsprüfung, die gleiche Umweltbelastung nachzuahmen, indem verschiedene Injektions- und Testtechniken verwendet werden. Die folgende Grafik erläutert die Idee hinter dem Test, der typischerweise nach IEC 61000-4-6 durchgeführt wird und das Austauschverfahren in Verbindung mit einem Coupling Decoupling Network (CDN) verwendet.

Testsystem
Um einen genauen Immunitätstest entlang Strom- und Datenleitungen mit Geschwindigkeiten von bis zu 1 GHz durchzuführen, HF geleitet Immunitätstestsystem verwendet wird. Sie können die Reaktion des DUT (des zu testenden Geräts) auf Leistungsschwankungen beurteilen, was es Ingenieuren ermöglicht, die Anfälligkeit des Geräts genau zu analysieren, wenn es einem Einbruch oder einer Spitze der leitungsgebundenen Energie ausgesetzt ist.
Bei der Bewertung der Anfälligkeit eines Geräts für potenzielle Abnahmen und Überspannungen der leitungsgebundenen Energie beschreibt die Prüfnorm IEC 61000-4-16 alle Parameter, die es erfüllen muss. Bei der Durchführung von Tests variieren die häufigsten Bandbreiten von 10 kHz bis hin zu 400 MHz.

HF-geführtes Testsystem

 HF-geführtes Testsystem

Merkmale:
Interner HF-Leistungsverstärker
Es stehen mehrere Verstärkermodule zur Verfügung. Im angegebenen Frequenzbereich beträgt die maximal erreichbare Ausgangsleistung 75 W. Der Zugriff auf den Verstärkereingang erfolgt über die Rückseite des RFCI61000-6, kann es nicht nur mit dem internen Generator, sondern auch mit jedem externen Generator genutzt werden. Standardmäßig sind Verstärker mit einer Leistung von 25 W und 75 W im Lieferumfang enthalten.
Der HF-Leistungsverstärker legt den Testpegel und die Frequenzbeschränkungen in Verbindung mit den anderen zugehörigen Geräten fest.
Beim Arbeiten mit niedrigeren Leistungspegeln werden häufig Verstärker in die Prüfausrüstung aufgenommen. Wenn jedoch mit höheren Leistungspegeln gearbeitet wird, sind Verstärker typischerweise extern.
Wenn ein externer Verstärker verwendet wird, ist ein Dual-Richtkoppler erforderlich, um die standardmäßigen Vorwärts- und Rückwärtsleistungsmessungen durchzuführen, die durch das HF-System durchgeführt werden. Bei der Durchführung von Tests bei höheren Pegeln ist es sehr wichtig, eine geeignete Dämpfung zu verwenden, um den Schutz der Leistungsmesser oder Analysatoren zu unterstützen.

Internes HF-Voltmeter
Das integrierte dreikanalige HF-Voltmeter, das (zur unabhängigen Verwendung) über einen BNC-Anschluss zugänglich sein kann, ist für genaue Messungen von HF-Signalen mit Pegeln von -40 dBm bis +30 dBm verantwortlich. Ein Kanal wird zur Überwachung des Testpegels verwendet, während die anderen beiden den eingebauten Richtkoppler verwenden, um die Vorwärts- bzw. Rückwärtsleistung zu messen.

Interner HF-Signalgenerator
Niedrige Oberwellen und Störfrequenzen sind garantiert, da der interne Generator das Ausgangssignal ohne Verwendung interner Mischkomponenten erzeugt.

Amplitude Modulation
Das niederfrequente (NF) Signal kann verwendet werden, um die von dem Generator erzeugten Frequenzen zu modulieren. Die Modulationsfrequenz kann irgendwo zwischen 1 Hz und 100 kHz liegen, und der Modulationspegel kann irgendwo zwischen 0 % und 100 % liegen.

Benutzerdefinierte Signale
Die Anwendungssoftware ermöglicht zum Beispiel den Anschluss und die Überwachung externer Signale (wie z. B. EUT-fail oder externe Instrumente).

Konfiguration:
Das  HF geleitet Immunitätstestsystem RFCI61000-6 ist ein Prüfgerät, das von einem Personalcomputer bedient wird. Jeder handelsübliche PC, der USB-Port-kompatibel ist, kann es nutzen. Über die ebenfalls im Lieferumfang enthaltene Steuerungssoftware werden alle Geräteeinstellungen, wie unter anderem die Startfrequenz, die Stoppfrequenz, die Schrittweite und die Prüfspannung, vorgenommen.
Die Software konfiguriert automatisch jede der drei Funktionseinheiten – den HF-Signalgenerator, den HF-Leistungsverstärker und das HF-Voltmeter – basierend auf den für den Test voreingestellten Parametern.
Andererseits kann jede Komponente als eigenständiges Mess- und Prüfgerät betrachtet und als solches verwendet werden. Dies bedeutet, dass, wenn Sie das verwenden RFCI61000-6 Als Testsystem stehen Ihnen drei weitere „Einzelgeräte“ zur Verfügung, die jeweils über eigene Ein- und Ausgänge verfügen, die über BNC-Kabel mit dem RFCI verbunden werden können.
Da die RFCI61000-6 Da das System mit einem computergestützten Steuerungssystem ausgestattet ist, können eventuell in der Zukunft erforderliche Anpassungen, beispielsweise aufgrund der Überarbeitung von Normen, problemlos und ohne die Notwendigkeit einer Änderung der Hardware der Ausrüstung durchgeführt werden.

Andere Arten von Geräten für leitungsgeführte HF-Immunität
Eine kapazitive Verbindung zum zu prüfenden Kabel ist die am wenigsten aufwendige und einfachste Kopplungstechnik. Das Signal der Störung wird unter Verwendung eines Kopplungsnetzwerks auf jeden der Leiter im Kabel aufgeteilt. Dies geschieht, damit die Störung auf allen Leitern zusammen im Standardmodus erscheint.
Um zu verhindern, dass die am EUT anliegenden Signale andere Geräte beeinflussen oder in das Stromnetz eingespeist werden, ist ein Entkopplungsnetzwerk und ein Koppelnetzwerk erforderlich.
Die Gleichtakt-HF-Impedanz am EUT-Anschluss wird auf 150 Ohm festgelegt, wenn ein Serienwiderstand von 100 Ohm mit der Ausgangsimpedanz des Verstärkers kombiniert wird, die 50 Ohm beträgt. In den meisten Fällen werden die Kopplungs- und Entkopplungsnetzwerke in einer einzigen Box zusammengeführt, um ein sogenanntes Kopplungs-/Entkopplungsnetzwerk (CDN) zu erstellen.
Im Vergleich zu anderen Kopplungstechniken ist der Strombedarf ziemlich bescheiden; Im Allgemeinen reichen 7 W aus, um einen Testpegel von 10 V bereitzustellen. Damit sich das schwankende Ausgangs-VSWR des Leistungsverstärkers nicht auf die Ergebnisse auswirkt, wird zwischen Verstärker und Netzwerk ein Dämpfungsglied mit einer Mindestverstärkung von 6 dB geschaltet. Zum Testen steht ein Frequenzbereich von 150 kHz bis 80 MHz oder höher zur Verfügung.
CDNs sind für eine Vielzahl von Anwendungen erhältlich, darunter abgeschirmte Kabel, Netzkabel, nicht abgeschirmte Paare und nicht symmetrische Paare; Dennoch gibt es Probleme mit einigen Arten von nicht abgeschirmten Kabeln, insbesondere Breitband-symmetrischen Datenpaaren. Das Problem ist vergleichbar mit dem Testen von Emissionen an Telekommunikationshäfen. Das Netzwerk (in diesem Zusammenhang ein Impedanzstabilisierungsnetzwerk) darf die Übertragung des gewünschten Signals nicht stören.

Die EM-Klemme
Die EM-Klemme ist eine hilfreiche Alternative zum CDN, das für die HF-Injektion verwendet werden kann. Dieses Gerät besteht aus einem Rohr, das gespaltene Ferritringe zweier verschiedener Güten enthält. Es kann es über das Kabel klemmen, das es überprüfen muss, und da es keine Eingriffe erfordert, kann es an jedem Kabel verwendet werden.
Sie kann im Gegensatz zur CISPR-Absorptionsklemme, die ein ähnliches Aussehen hat, aber keine induktive oder kapazitive Verbindung zulässt, bei Frequenzen bis hinunter zu 150 kHz verwendet werden.
Das Signal wird von einer Schleife mit einer Windung zugeführt, die über die gesamte Länge der Klemme von einem Ende zum anderen verläuft und an jedem Klemmenanschluss der Klemme impedanzabgeschlossen ist. Dadurch entsteht eine Spannung, die dem Kabel eine kapazitive Kopplung verleiht, und ein Strom, der dem Kabel eine induktive Kopplung verleiht.
Aufgrund der Kombination aus abgestuftem Ferrit und kapazitiver/induktiver Kopplung besitzt die Klemme eine signifikante Richtwirkung, insbesondere oberhalb von 10 MHz. Als Ergebnis wird ein deutlich niedrigeres Signal an das AE-Ende des Kabels angelegt, und die typische Modenimpedanz, die vom EUT gesehen wird, liegt ziemlich nahe bei 150 Ohm über einen großen Teil des Spektrums des Testsignals.
Es kann eine konsistente Impedanz erreicht werden, indem die EM-Klemme korrekt mit der Masseebene verbunden wird, genau wie beim CDN. Abweichungen, die durch die Kabelkonfiguration auf der AE-Seite des Testaufbaus und durch die AE selbst verursacht werden, werden jedoch auf ein Minimum reduziert.
Um ein gesundes Ausgangs-VSWR aufrechtzuerhalten, sollte der Ausgang des Generators (Leistungsverstärker) um einen Faktor von 6 dB gedämpft werden. Trotz dieser zusätzlichen Dämpfung ist die Kopplungsdämpfung der Klemme so gering, dass sie nicht viel mehr Leistung benötigt als ein CDN, um gleichwertige Pegel zu erreichen.
LISUN hat das beste Immunitätstestsystem für alle Arten von Tests.

Die aktuelle Sonde
Neben der EM-Klemme und dem CDN besteht auch die Möglichkeit, die Strominjektionssonde zu verwenden. Es ist nicht so erfolgreich wie die anderen beiden Optionen, aber es ist viel einfacher. Die Stromzange ist einfach ein aufsteckbarer Stromwandler, der an jedem Kabel befestigt werden kann. Es kann Strom über beliebige Leiter messen.
Da es isoliert ist, nutzt es ausschließlich induktive Kopplung und beinhaltet keinerlei kapazitive Kopplung des Testsignals. Es wird seit vielen Jahren häufig in Militär- und Automobiltests (der „Bulk Current Injection“, BCI-Test) verwendet und wurde in die IEC/EN 61000-4-6 aufgenommen, da es vielen Testlabors bekannt ist. Dies hat jedoch zu spezifischen Anomalien bei der Ermittlung der eingespritzten Menge geführt.
Die beiden Hauptnachteile sind die fehlende Isolation der Stromsonde vom peripheren Geräteende des Kabels und die fehlende Kontrolle über die Gleichtaktimpedanz des Kabels. Bei niedrigeren Frequenzen bestimmen die Resonanzen des Kabels, wie viel Strom durch es fließen kann, während bei höheren Frequenzen das Verhältnis der typischen Modenimpedanzen, die vom EUT erzeugt werden, und der AE bestimmen, wie viel Strom fließen kann.
Aufgrund von AE- und Kabelimpedanzen ist der tatsächliche Belastungsstrom, der dem Prüfling zugeführt wird, sehr unterschiedlich und schwierig zu reproduzieren. Von der Verwendung der vorliegenden Sonde wird abgeraten, es sei denn, dies ist erforderlich. Die Injektion auf Systemebene, bei der die AE und die Kabelanordnung bekannt und festgelegt sind, ist ein idealer Anwendungsfall, da CDNs und die EM-Klemme aufgrund physikalischer Einschränkungen nur begrenzt genutzt werden können.
Außerdem hat die Stromsonde aufgrund des erhöhten Kopplungsverlusts einen größeren Leistungsbedarf für eine gegebene Belastung als jeder andere Ansatz.

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