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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

Messtechnik Bild 1a:

Messtechnik Bild 1a: Vorschläge für die Aufteilung des Testbereichs Erforderliche Ausrüstung • Spektralanalyzer 80 MHz bis 18 GHz • Empfangsantenne • Koaxkabel, kalibriert für Verluste • Optional: Steuersoftware Auswahl der Ausrüstung Wie oben bereits erwähnt, wird die Auswahl des verwendeten Spektralanalyzers primär durch den Testfrequenzbereich des EMC-Prüfungsstandards bestimmt! Die IEC-61000-4-3 ist für den Bereich von 80 MHz bis zu 6 GHz gültig. Um bis zur 3. Harmonischen hinaus zu messen, muss der Analysator 80 MHz bis 18 GHz abdecken. Eine ideale Lösung für die Empfangsantenne wäre eine Version, die den gesamten Frequenzbereich von 80 MHz bis 18 GHz durchgehend erfasst. Da das gewöhnlich nicht möglich ist, besteht der nächstbeste Vorschlag darin, das gesamte Band - übereinstimmend mit den Frequenzgrenzen der Sendeantennen - zu unterteilen. Empfohlene Frequenzzuordnungen für Senden und Empfang zeigt das Diagramm in Bild 1a. Dies ist eine ideale Lösung, da jede Antenne die Harmonischen jeder sendenden Antenne empfangen kann. Da es keine Notwendigkeit gibt, zusätzliche Antennen einzuschalten, ist dies eine ziemlich einfache Lösung. In dem Fall, dass eine einzelne Empfangsantenne für den Empfang der dritten Harmonischen jeder Sendeantenne nicht verfügbar wäre, könnte man auch auf eine weniger wünschenswerte, überlappende Lösung zurückgreifen (Bild 1a unten). Diese Antennenform, die aus einer Biconical-Log-Periodic mit einer Double-Ridge-Antenne kombiniert ist, wird kommerziell gefertigt. Wie man sieht, erfordert die Antenne mit der niedrigeren Frequenz beide Empfangsantennen, um die ganze Harmonik ausreichend abzudecken. Dies ist ein viel schwierigeres Setup, das entweder manuell oder durch Software-Steuerung implementiert wird Prozedur 1. Set-up-Test gemäß Bild 2 2. Beginnen Sie mit der Prüfung am niedrigsten Frequenzpunkt und stellen Sie den Ausgang des Endverstärkers ein, um den erforderlichen Testpegel festzulegen. Der Prüfpegel, der zum Messen der Harmonischen benutzt, muss dem tatsächlichen Wert entsprechen, der für die EMC-Prüfung benutzt wird. Da IEC 61000-4-3 80% Amplitudenmodulation fordert, stellen Sie den Pegel bis auf 18 V/m CW oder 10 V/m mit 80% Amplitudenmodulation ein. Dadurch wird die zusätzliche Leistung, die für die Modulation benötigt wird, zur Verfügung gestellt und der resultierende Effekt auf die Harmonischen-Pegel produziert. 3. Messen Sie die Grundwellen- Feldstärke sowie die zweiten und dritten Harmonischen mit der Empfangsantenne. Höhere Harmonische sind im Allgemeinen kein Problem und müssen auch nicht gemessen werden. 4. Korrigieren Sie die Anzeigen, indem Sie die Kalibrierungsfaktoren der empfangenden Antenne verwenden und stellen Sie die Anzeige so ein, dass auch alle Kabelverluste erfasst sind. 5. Berechnen Sie den relativen Pegel (dBc) für jede Harmonische, wobei dBc = Pegel der Harmonischen dBc – Pegel der Grundwelle. 6. Stellen Sie die nächste Frequenz entsprechend des Prüfungs-Standards ein und wiederholen Sie Schritt 1 bis 5. a. Wenn es scheint, dass die Harmonischen-Messungen hoch genug sind, um die Verwendung einer Empfangsantenne für einen höheren Frequenzbereich zu erfordern, schalten Sie die Empfangsantenne aus. Setzen Sie die Prüfung fort und machen Sie alle erforderlichen Messungen. Nach Beendigung der Prüfung schalten sie zu der höherfrequenten Antenne um und führen die Prüfung nochmals durch, um die fehlenden harmonischen Messungen zu ermitteln. b. Wenn die Verstärkerharmonik bei Messungen mit höheren Prüfungsfrequenzen beträchtlich absinkt, und der Verstärker noch nicht bis nahe an die Sättigung ausgesteuert ist, kann die Prüfung unter der berechtigten Annahme angehalten werden, dass der Rest der Harmonischen innerhalb der erforderlichen Pegel liegt. 7. Montieren Sie das Set-up für das folgende Verstärkerband um, und wiederholen Sie die oben genannten Schritte. Die Richtkopplermethode Die Richtkopplermethode kann auch angewendet werden, um den Harmonischen-Anteil auf Systemebene zu messen. Diese Methode ist komplizierter, als die Empfangsantennen-Methode und aufgrund einer Reihe zugehöriger Unsicherheiten, die am wenigsten wünschenswerte Wahl. • Die Sendeantenne wird normalerweise nicht kalibriert. Da sich die Hersteller-Prüfungsdaten nicht auf die spezifische Antenne beziehen, die zum Senden benutzt wird, und man sich daher auf typische, vom Hersteller gelieferte Daten vertrauen muss, können sich Fehler bei der Antennenverstärkung ergeben. • Das Außerband-Verhalten der Antenne ist gewöhnlich unbekannt. • Der Harmonischentest kann zusätzliche Richtkoppler als die tatsächliche EMC-Prüfung erfordern, und kleine Ände- 8 HF-Einkaufsführer 2017/2018

Messtechnik rungen und Unterbrechungen gegenüber dem kalibrierten Prüfaufbau verursachen. • Es könnte eine Kalibrierung der verbundenen Ports des Richtkopplers benötigt werden. Unter der begründeten Annahme, dass die Harmonischenleistung am oberen Ende des Verstärkerbandes abfällt und auch nicht an Punkten außerhalb des Verstärker-Bandes erscheint, kann man den Umfang der gemessenen Daten begrenzen. Es sollten jedoch Messungen zur Reserve gemacht werden, die alle mögliche Annahmen machen. Erforderliche Ausrüstung • Spektralanalyser 80 MHz – 18 GHz • Richtkoppler, benutzt während der Prüfung • Irgendwelche zusätzlichen Richtkoppler für Messungen bei höheren Frequenen • Koaxialkabel mit Verlustkalibrierung • Optional: Steuersoftware für die Ausrüstung Zusätzlich zu den Erwägungen, die bei der Empfangsantennenmethode zu beachten sind, müssen weitere Richtkoppler in Hinblick auf das Power-Handling und den Frequenzbereich mit dem Leistungs-Endverstärker kompatibel sein.. Prozedur 1. Installationsprüfung wie in Bild 3 gezeigt 2. Beginnen sie den Test mit dem niedrigsten Frequenzpunkt und stellen Sie den Ausgang des Endverstärkers so ein, dass er den erforderlichen Prüfpegel liefert. Der Testpegel zur Messung der Harmonischen, muss die gleiche Höhe haben, die für die EMC- Prüfung benutzt wurde. Da IEC 61000-4-3 80% Amplitudenmodulation fordert, stellen Sie den Pegel auf 18 V/m CW oder 10 V/m mit 80% Amplitudenmodulation ein. Dadurch wird die zusätzliche Leistung, die für HF-Einkaufsführer 2017/2018 Bild 3: Basis-Setup des Richtkopplers die Modulation benötigt wird, zur Verfügung gestellt, und der resultierende Effekt auf die Pegel der Harmonischen produziert. 3. Messen Sie die grundlegende Feldstärke sowie die Pegel der 2. und 3. Harmonischen unter Verwendung des Richtkopplers. Harmonische mit höherem Pegel sind im Allgemeinen kein Problem und benötigen keine Messung. 4. Korrigieren Sie die Anzeigen, indem sie die kalibrierten Kopplungsfaktoren des Richtkopplers anwenden und stellen sie die Anzeige so ein, dass alle Kabelverluste berücksichtigt werden. 5. Berücksichtigen Sie den Einfluss des Gewinns der Sendeantenne auf die Anzeige. a: Wenn der Harmonischenpegel außerhalb des bekannten Gewinns der Antenne liegt, verwenden Sie den letzten bekannten Wert. Die Schätzung der unbekannten Verstärkung kann einen beträchtlichen Fehler in die Resultate bringen. 6. Berechnen Sie den relativen Pegel (dBc) für jede Harmonische nach folgender Beziehung: dBc = Harmonischen Pegel – Grundpegel 7. Gehen Sie weiter zur nächsten Frequenz entsprechend dem Prüf-Standard und wiederholen Sie dann Schritt 1 bis 6. a. Wenn es scheint, dass die Harmonischen-Messungen hoch genug sind, um die Verwendung eines Richtkopplers für einen höheren Frequenzbereich zu erfordern, schalten Sie den Richtkoppler zunächst aus. Fahren Sie mit dem Test der Fre- Oszillatoren 1.6±0.1 0.5±0.1 (0.5) 0.5±0.1 SCO-20 #1 2.0±0.1 #4 #3 #2 #2 Top View #3 #4 C0.2 #1 0.6±0.1 (0.7) 0.6±0.1 Metal lid 0.8 Max. quenzen fort und machen Sie alle möglichen Messungen. Wenn der Test beendet ist, setzen Sie die Prüfung fort und machen Sie alle noch erforderlichen Messungen. Nach Beendigung der Prüfung schalten Sie auf den höherfrequenteren Richtkoppler um und gehen Sie die Prozedur erneut durch, um die fehlenden Messwerte der entsprechenden Harmonischen zu ermitteln. b. Wenn der Harmonischenpegel des Verstärkers bei Messungen mit höheren Prüfungsfrequenzen beträchtlich absinkt und der Verstärker noch nicht bis nahe an die Sättigung ausgesteuert ist, kann die Prüfung unter der berechtigten Annahme angehalten werden, dass der Rest der Harmonischen innerhalb der erforderlichen Pegel liegt. 8. Montieren Sie das Set-up für das folgende Verstärkerband um, und wiederholen Sie die oben genannten Schritte. Anmerkung Sorgfalt sollte angewendet werden, sodass – falls ein zusätzlicher Richtkoppler benutzt wird – nicht beträchtliche zusätzliche Verluste im Testsystem eingefügt werden. SCO-20 u. SCO-16_86x62 mm 2c_SCO-20_SCO-16 24.07.2017 10:44 S ...klein, kleiner, am kleinsten SCO-16 Fragen Sie bei uns an! Tel. +49 8221 708-0 Fax +49 8221 708-80 digital@digitallehrer.de www.digitallehrer.de 1.2±0.1 1.6±0.1 #4 #3 2.0 x 1.6 x 0.8 1.6 x 1.2 x 0.7 Units: mm Units: mm #1 #2 Recommended Solder Pattern Top View Recommended Solder Pattern 0.75 0.55 0.75 0.6 0.5 0.6 #3 #4 0.65 0.35 0.65 1.3 1.0 0.4±0.1 (0.3) 0.4±0.1 #2 C0.15 #1 0.5±0.1 (0.5) 0.5±0.1 Metal lid 0.5 0.3 0.5 0.7 Max. 1.1 0.8 9

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© beam-Verlag Dipl.-Ing. Reinhard Birchel