Az R&S RTO és R&S RTE típusú oszcilloszkópok az összetett FFT-képességeikkel társuló széles dinamikatartományuk és nagy érzékenységük következtében kitűnően használhatók EMI-hibakereséshez. Segítségükkel gyorsan és nagy pontossággal észlelhetjük, elemezhetjük az elektronikus áramkörök keltette elektromágneses zavarjeleket

FFT-elemzés spektrumanalizátorokéhoz hasonló, magától értetődő beállítási lehetőségekkel

Az oszcilloszkópokkal történő EMI-vizsgálatok (elektromágneses zavarkeresések) kulcsfontosságú eszköze a gyors Fourier-transzformációs (FFT) jelfeldolgozás. Az oszcilloszkópok hagyományos FFT-funkciójának használata kényelmetlen, mivel a megjelenített spektrum frekvenciaátfogását és felbontási sávszélességét a műszer az időtartománybeli beállításokból származtatja, ami nehézkessé teszi a frekvenciatartománybeli munkát, és lelassítja a spektrumalapú jelelemzést.

Az R&S^®RTO- és R&S^®RTE-sorozatú oszcilloszkópokba a Rohde & Schwarz intuitív, a spektrumanalizátorokhoz hasonlóan működő FFT-funkciót épített be. A legfontosabb paraméterek, például a kezdő- és végfrekvencia, valamint a felbontási sávszélesség közvetlenül beállíthatók (2. ábra). Az oszcilloszkóp összetett jelfeldolgozási képességeinek és nagyméretű mintamemóriájának köszönhetően automatikusan beállítja a szükséges időtartománybeli jellemzőket, így az EMI-elemzést az idő- és frekvenciatartományban egyaránt könnyedén elvégezhetjük, jelentősen lerövidítve a zavarforrás behatárolására fordított időt.

2. ábra. Az R&S®RTO- és R&S®RTE-sorozatú digitális oszcilloszkópok FFT-funkciójának felhasználói kezelőfelülete szinte olyan, mint egy spektrumanalizátor

EMI-hibakeresés fejlett oszcilloszkóppal

Korábban az oszcilloszkópok korántsem voltak alkalmasak EMI-hibakeresésre, mivel érzékenységük nem volt elegendő az elektromágneses zavarok kimutatásához. Gyors Fourier-transzformációs (FFT) funkciójuk sem volt elég fejlett a spektrumanalízishez, a nehézkes használatról nem is beszélve. A Rohde & Schwarz új, R&S^®RTO-sorozatú oszcilloszkópjának megjelenésével azonban mindez a múlté. 1 mV/osztásos érzékenységének, akár 4 GHz-es sávszélességének és nagyon alacsony belső zajszintjének köszönhetően ez a műszer kitűnően használható elektromágneses zavarok közeltéri mérőfejes mérésére. Az EMI-megfelelőségi vizsgálatok eredményeiből kiindulva az oszcilloszkóp a fejlesztések során felhasználható az elektronikus áramkörök elektromágneses kibocsátásának vizsgálatához és a kiváltó okok meghatározásához. Ilyen esetekben költséghatékony alternatíva lehet az új, akár 1 GHz-es sávszélességű R&S®RTE típusú oszcilloszkóp (1. ábra).

Ritkán jelentkező zavarok megjelenítése színkódolt spektrumképpel

Az átlapolt FFT az R&S^®RTO- és R&S^®RTE-sorozatú oszcilloszkópok FFT-funkciójának különlegessége. Nagy érzékenységet nyújt elektromágneses zavarok érzékeléséhez, miközben a frekvenciatartománybeli kibocsátást képes az idő függvényében megjeleníteni. Az oszcilloszkóp a vett jelalakot még az FFT-műveletek elvégzése előtt több szakaszra bontja, majd a spektrumot az egyes szakaszokra külön-külön számítja ki. Ezzel a módszerrel az egymást követő spektrumszakaszokon ritkán előforduló, alacsony szintű jelek is kimutathatóak. A következő lépésben az egymástól függetlenül kiszámított spektrumképeket összefogva egy összesített spektrumot jelenít meg a műszer, a jelrészleteket az előfordulási gyakoriságuknak megfelelő színnel ábrázolva: a ritkán előforduló összetevőket más szín jelöli, mint a folyamatosan jelen lévőket. Az összesített, színkódolt spektrumon egyértelműen áttekinthető a jelben megtalálható elektromágneses kibocsátás jellege és gyakorisága.

3. ábra. Az átlapolt FFT-funkció a mintavételezett időtartománybeli jelet még a spektrumkép kiszámítása előtt több szegmensre bontja, így a ritkán előforduló zavarjelenségek is megfelelő hatékonysággal észlelhetőek. Az egyes spektrális összetevők az előfordulási gyakoriságuknak megfelelő színekkel jelennek meg

Ritkán előforduló kibocsátás korrelációja időtartománybeli eseményekkel

A kapuzott FFT-funkció segítségével a spektrumkép kiszámítását a mintavételezett időtartománybeli jel egy adott szakaszára korlátozhatjuk (4. ábra).

4. ábra. A kapuzott FFT-funkció a mintavett jel adott időbeli szakaszára (kapuzva) ábrázolja a spektrumot. Az FFT-számítás alapját adó két jelszakaszt szürkén kiemeltük, a két kiszámított spektrum alul bal és jobb oldalon látható. A kapuzott FFT segítségével a ritkán előforduló zavarjelenségek összevethetőek az időtartománybeli jellel. A piros kerettel kiemelt rész a zavarimpulzus által okozott frekvenciatartománybeli összetevő, míg zöld kerettel kiemelve az állandó, mindkét spektrumban jelen lévő összetevő látható

Az időablakot (kaput) a mintavett jelsorozaton belül bárhová elhelyezhetjük. E funkció használata akkor célszerű, ha szeretnénk meghatározni, hogy az időtartománybeli jel mely szakasza korrelál a frekvenciatartományban érzékelt eseményekkel. Jellegzetes példa egy kapcsolóüzemű tápegység elektromágneses zavarkibocsátása, amely a kapcsolótranzisztor túllövéseivel korrelálhat. A kapuzott FFT segítségével a rossz vonalvezetésű, nagy sebességű adatbuszok által keltett időszakos kibocsátás is egyértelműen korrelálható a megfelelő jelsorozattal. A probléma behatárolását követően az oszcilloszkóppal gyorsan megvizsgálható a javításra tett kísérletek, például csatolókondenzátorok, árnyékolás vagy huzal-vonalvezetés módosításának a hatása.

Ritkán jelentkező kibocsátás észlelése

Az időszakosan jelentkező kibocsátás az egyik legnagyobb kihívást jelentő EMI-jelenség. Az ilyen eseményeket nehéz észlelni, emellett a hagyományos mérőberendezésekkel csak az éppen befogott jelenséget vizsgálhatjuk. E problémára ad kézenfekvő megoldást az R&S^®RTO- és R&S^®RTE-sorozatú oszcilloszkópok maszkfunkciója (5. ábra). Használatával egyszerűen és rugalmasan alakíthatunk ki frekvenciatartománybeli maszkot. Amennyiben a jel eléri a maszkolt területet, az aktuális kép a „Stop On Violation" („Leállítás határérték átlépésekor") funkcióval kimerevíthető. Ez a funkció az FFT-paraméterek, például a frekvenciaátfogás és a felbontási sávszélesség módosíthatósága révén válik igazán hasznossá, amit akár korábban felvett jelalakon is elvégezhetünk. Mindezek eredményeképpen még a rendkívül nehezen észlelhető elektromágneses jelenségek is részletesen elemezhetővé válnak.

5. ábra. Az R&S®RTO típusú oszcilloszkóp maszkolási funkciójával az időszakosan előforduló kibocsátások is észlelhetőek és elemezhetőek

A „History" („Előzmények") funkció szintén jelentős segítséget nyújt az EMI-mérések során. A műszer a rendelkezésre álló memória erejéig automatikusan tárolja a legutóbbi jelalakokat, így az aktuális és korábbi felvételek korlátozás nélkül összevethetők és elemezhetők.

Összegzés: az oszcilloszkóp hasznos segítőtárs EMI-hibakeresések során

Nagy teljesítőképességű FFT-jelfeldolgozásuk, nagy bemeneti érzékenységük és széles körű adatgyűjtő, illetve elemzőképességeik révén az R&S^®RTO- és R&S^®RTE-sorozatú oszcilloszkópok kitűnő segédeszközei az EMI-hibakereséssel foglalkozó szakembereknek. Átlapolt FFT-feldolgozással és színkódolt spektrummegjelenítéssel az oszcilloszkópok érzékelhetővé teszik a mért jel egyes frekvencia-összetevőinek előfordulási gyakoriságát, így gyorsan behatárolhatók a zavarforrások. Mivel e műszerek FFT-funkció­jának kezelése igen hasonló a spektrumanalizátorokéhoz, a frekvenciatartománybeli beállítások módosításakor nem kell törődnünk az időtartománybeli jellemzőkkel.

EMI-méréstechnikai termékkínálatunkat további kiegészítők, pl. az R&S^®HZ-15 jelű, kisméretű közeltéri mérőfejkészlet teszi teljessé. Új, „EMI-hibakeresés R&S^®RTO- és R&S^®RTE-sorozatú oszcilloszkópokkal" című alkalmazási segédletünk a hasznos tanácsok mellett egy gyakorlati példán keresztül szemlélteti, hogy milyen módon határolhatjuk be az áramkörünk EMI-szempontból problémás részeit (keresési kulcsszó: 1TD05).

További információk a www.scope-of-the-art.com/en című honlapon találhatók.