EMV-Probleme mit dem R&S®RTO / R&S®RTE analysieren

Das R&S®RTO / R&S®RTE digitale Oszilloskop ist ein wertvolles Werkzeug, um EMV-Probleme bei der Elektronikentwicklung zu analysieren. Hohe Eingangsempfindlichkeit, hohe Messdynamik und eine leistungsstarke FFT-Implementierung sind wesentliche Merkmale für die Erfassung und Analyse von unerwünschten Aussendungen.

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Ihre Anforderung

Bei der Fehlerbeseitigung von Problemen, die durch elektromagnetische Störungen (EMV) verursacht werden, sieht sich der Elektronikentwickler mit der Herausforderung konfrontiert, die Quellen der unerwünschten Aussendungen zu identifizieren und Lösungen dafür zu entwickeln. Oft erhält man vom EMV-Prüflabor als einzige Information eine Spektrumkurve, die die Frequenzen aufzeigt, bei denen die Aussendungen kritisch sind oder Grenzwerte verletzen. Die wiederholte Prüfung im Labor für EMV-Konformität zur Identifizierung und Lösung des Problems ist kostenintensiv und verzögert die Produkteinführung oft signifikant.

Messtechnische Lösung

Das R&S®RTO/RTE digitale Oszilloskop ist ein leistungsfähiges Gerät auf dem Schreibtisch des Entwicklers für die Fehlerbeseitigung bei EMV-Problemen. Zusammen mit einem Nahfeldsondensatz kann der Entwickler EMV-Probleme schnell lokalisieren und analysieren. Eine hohe Messdynamik und eine hohe Eingangsempfindlichkeit von 1 mV/Div stellen sicher, dass sogar schwache Aussendungen analysiert werden können. Die Implementierung der schnellen Fourier-Transformation (FFT) im R&S®RTO/RTE bietet eine hohe Aktualisierungsrate. Die Verarbeitungs- und Nachleuchtanzeige des FFT-Frame-Overlays gewährt Einsicht in die Struktur der unerwünschten Aussendungen. Dies hilft dem Entwickler, die Quelle der Aussendung schnell zu entdecken.

Rohde & Schwarz bietet den kompakten R&S®HZ-15 Nahfeldsondensatz an, der für die EMV-Fehlerbeseitigung bei Embedded Designs besonders hilfreich ist. Die kompakteste Sonde in diesem Satz ermöglicht die Erfassung von Nahfeldaussendungen von Einfachleitungen. Das R&S®HZ-15 deckt den Frequenzbereich von 30 MHz bis 3 GHz ab. Unterhalb von 30 MHz kann es auch mit reduzierter Empfindlichkeit eingesetzt werden. Falls eine höhere Empfindlichkeit benötigt wird, bietet der optionale R&S®HZ-16 Vorverstärker eine Verstärkung von 20 dB im Frequenzbereich von 100 kHz bis 3 GHz.

Easy navigation in frequency domain with a familiar spectrum analyzer interface.
Easy navigation in frequency domain with a familiar spectrum analyzer interface.
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Applikation

Einfacher Messaufbau

Nur ein paar Schritte sind notwendig, um eine gute Ausgangsposition für eine Session zur EMV-Fehlerbeseitigung zu erreichen:

  • Drücken Sie auf "Preset", um mit einer sinnvollen Einstellung zu starten
  • Verbinden Sie eine Nahfeldsonde mit einem Eingangskanal
  • Stellen Sie die vertikale Skalierung des Kanals für eine hohe Empfindlichkeit auf einen beliebigen Wert zwischen 1 mV/Div und 5 mV/Div und setzen Sie die Kopplung auf 50 Ω
  • Aktivieren Sie die FFT-Funktion mit der Ikone der FFT-Symbolleiste
  • Aktivieren Sie die Farbtabelle für das FFT-Signal über Display ▷ Signal Colors ▷ Enable Color Table
  • Vergrößern Sie die horizontale Skalierung für eine lange Aufzeichnungsdauer auf 40 μs/Div

Hohe Erfassungsbandbreite und einfache Navigation im Frequenzbereich

Die FFT des R&S®RTO/RTE besitzt die von einem Spektrumanalysator bekannte Schnittstelle. Der FFT-Setup-Dialog bietet Basisbedienelemente eines Spektrumanalysators wie Start- und Stoppfrequenz und Auflösebandbreite. Im FFT-Modus setzt das R&S®RTO/RTE automatisch die entsprechenden Zeitbereichseinstellungen. Dies erleichtert die Navigation im Frequenzbereich.

Das erfasste Zeitbereichssignal steht auch gleichzeitig für die Analyse zur Verfügung. Die maximale FFT-Erfassungsbandbreite hängt von der Bandbreite des jeweiligen R&S®RTO/RTE Modells ab. Das R&S®RTO1044 ermöglicht beispielsweise einen schnellen Überblick über alle Aussendungen des Messobjekts im Bereich zwischen 0 Hz und 4 GHz.

Implementierung der überlappenden FFT mit farbcodierter Darstellung der Spektralanteile

Die Implementierung der überlappenden FFT im R&S®RTO/RTE teilt das erfasste Zeitbereichssignal zuerst automatisch in überlappende Segmente. In einem zweiten Schritt berechnet es die FFT für jedes Segment, um störende Signale wie z. B. pulsartige Störer anzuzeigen. Die Farbcodierung der sich ergebenden Spektrallinien nach Häufigkeit visualisiert die intermittierenden Signale.

Capture sporadic events with the frequency mask function.
Capture sporadic events with the frequency mask function.
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Overlap FFT implementation
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Zeitbeschränkte FFT-Funktion für die korrelierte Zeit-Frequenz-Analyse

Mit der zeitbeschränkten FFT-Funktion kann man die Spektrumanalyse auf einen benutzerdefinierten Bereich des erfassten Zeitsignals beschränken. Überhöhte spektrale Aussendungen können mit dedizierten Zeiträumen in einem Signal korreliert werden. Typische Anwendungen beinhalten die Korrelation von unerwünschten Aussendungen mit schnellen Schaltflanken in Schaltnetzteilen oder Datenübertragungen auf Bus-Schnittstellen. Nachdem der Entwickler das Problem identifiziert hat, kann er die Wirksamkeit der unterschiedlichen Lösungen wie z. B. Abblockkondensatoren oder verringerte Anstiegs-/Abfallzeiten prüfen, indem er die Pegelveränderungen der spektralen Ausstrahlung beobachtet.

Sporadisch auftretende Ereignisse mit Frequenzmasken erfassen

Intermittierende oder sporadisch auftretende Aussendungen sind am schwierigsten zu beseitigen. Sie lassen sich schwer erfassen und sind nicht einfach zu analysieren. Das R&S®RTO/RTE Maskenwerkzeug ermöglicht die Erfassung dieser Ereignisse. Sobald die Maske verletzt wird, stoppt die Erfassung automatisch. Der Benutzer kann die FFT-Einstellungen wie Auflösebandbreite oder Gate anpassen und zusätzliche Werkzeuge wie Peilstriche für eine detailliertere Analyse verwenden.