Fehlersuche mit Hilfe der Real-Time Spektrum Analyse. in der EMV

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1 Fehlersuche mit Hilfe der Real-Time Spektrum Analyse in der EMV Markus Petry, Applikationsingenieur Januar 2016

2 Agenda Uhr Einleitung Grundlagen der EMV-Messtechnik Funktionsprinzip des Real-Time Spektrum Analysators Beispielmessung Zusammenfassung Diskussion / Fragen 2

3 Einleitung Zunehmende Verbreitung von Elektronik und dadurch rasant wachsendes Störpotenzial Internet of Things (IoT) Aktuelle Compliance Standards berücksichtigen nicht alle Arten von Interferenzen wie sie in modernen UWB-Systemen auftreten. Ein Gerät welches den EMV-Test besteht muss nicht zwangsläufig fehlerfrei funktionieren. Nicht erkannte transiente Störungen können den Verlust eines Datenpakets in einem digitalen System zur Folge haben. Bei nicht bestandenem Test bleibt die Ursache komplexerer Störungen meist ungeklärt. Das richtige Messgerät kann helfen die Ursache zu finden und somit die Produktentwicklungszeit zu verkürzen, Kosten einzusparen und die Zuverlässigkeit / Qualität eines Produktes erhöhen. 3

4 Einleitung 4

5 Grundlagen EMV-Messtechnik EMV - Elektromagnetische Verträglichkeit Störaussendung Störanfälligkeit leitungsgebundene Störung abgestrahlte Störung Störungen im unteren Frequenzbereich (bis 30MHz), beispielsweise über Netzversorgungsleitung gewollte Abstrahlung ungewollte Abstrahlung Signalauskopplung mit LISN (Line Impedance Stabilization Network) gemessen mit Antenne 5

6 Grundlagen EMV-Messtechnik Nahezu jede Schaltung erzeugt Störungen. Frage: Liegen die Störungen unterhalb einer festgelegten Grenze 6

7 Grundlagen EMV-Messtechnik Wie wird gemessen? Messung idealerweise im Fernfeld mit definiertem Abstand zum Messobjekt Freifeldmessplatz Messkammer Ziel Abschirmung von äußeren Signalen Vermeidung von Reflexionen 7

8 Grundlagen EMV-Messtechnik Compliance Test Abschließender gesetzlich vorgeschriebener Test in zertifiziertem Testlabor Erfordert spezielle Messempfänger und Messumgebung Pre-Compliance Test Nicht vorgeschriebener Test mit reduzierter Genauigkeit und Dynamik Geringere Anforderung an Messtechnik und Umgebung Diagnose Nach fehlgeschlagenem EMV-Test zur Lokalisierung des Problems Typischerweise gemessen mit Nahfelssonden 8

9 Grundlagen EMV-Messtechnik Pre-Compliance Test - Wie wird gemessen? Nicht nur Messgerät ist wichtig, Relevanz von Umgebung und Messzubehör wird oft vernachlässigt. Messraum, kalibrierte Messstrecke (Antenne, Kabel, ) Messung im Quasi-Fernfeld Worst-Case-Szenario ist relevant eher Vergleichsmessung statt absolute Messung QP-Detektor nicht zwingend erforderlich Fehler durch Messumgebung dominiert kein Ersatz für abschließenden EMV-Test!!! 9

10 Grundlagen EMV-Messtechnik Quasi-Peak Detektor Physiologische Beurteilung des Signals 10dB Differenz zwischen Peak und QP-Detektor 8us Puls mit 10ms Wiederholrate 10

11 Funktionsprinzip Real-Time Spektrum Analysator 11

12 Funktionsprinzip Real-Time Spektrum Analysator 12

13 Funktionsprinzip Real-Time Spektrum Analysator Real-Time Spektrum Discovery Tool Ziel: Möglichst realitätsnahe Darstellung der analogen Welt Minimierung der Erfassungslücken Intelligente Verarbeitung und Darstellung der Daten Kombination der Vorteile von analogen und digitalen Displays Phosphor CRT-Display (Nachleuchtdauer, Leuchtdichte) Digitales Real-Time Display mit Temperatur-Farbverteilung 13

14 Funktionsprinzip Real-Time Spektrum Analysator RF Transform Sample Sets DFT Spectrums Pixel Histogram Temp. Grading Analog RF To Digital Conversion Discrete Fourier Transform Pixel Buffer Memory Display Color Grading Real-Time Spectrum Analysis (DFT Computation is Completed Before Next Sample Set) 9 khz 6.2/14/20 GHz 1 Hz 3/6.2/15/26.5 GHz Up to 300/400 MS/s Up to 3.125M Spectrums/sec Accumulate pixel count and density statistics ~30 Frame/s ADC Corrections DDC/ Decimation DPX Memory Micro- Processor DPX 14

15 Funktionsprinzip Real-Time Spektrum Analysator Real-Time 3D-Bitmap / Matrix Marker Dichte einer einzelnen Zelle Häufigkeitsverteilung nach 50 Spektren Messfenster mittlerer Dichte 15

16 Beispiel: 2,4GHz ISM-Band 16

17 EMV-Beispiel Embedded-Computer Festplattenzugriff erzeugt Transienten in bestimmten Operationsmodus SA mit Max-Hold Funktion nach 1 Minute RSA nach 5 Sekunden 17

18 EMV-Beispiel Embedded-Computer Zyklischer Festplattenzugriff, Analyse mit Masken-Trigger 18

19 Ausblick / Zusammenfassung Moderne breitbandige Signale / Sende-Empfangsgeräte erfordern eine weitere Anpassung der EMV Gesetze. Heutige EMV-Tests zeigen vorhandene relevante Störungen oft nicht auf können die Ursache komplexerer Probleme meist nicht erkennen Ein Real-Time Spektrum Analysator kann die Entwicklungszeit eines Produktes verkürzen, helfen Kosten einzusparen (Pre-Compliance Test, Diagnose) und die Zuverlässigkeit / Qualität des Produktes erhöhen. ist aktuell kein Messinstrument für den abschließenden EMV-Test 19

20 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Fragen? 20