Испытания на ЭМС
В современном мире происходит постоянный выпуск новой продукции, в том числе цифровой электронной техники (компьютеры, телевизоры, бытовая техника и пр.), средств связи и др. Для ввода в эксплуатацию новых образцов техники необходимо проводить испытания их на электромагнитную (ЭМ) совместимость (ЭМС) и защищенность к ЭМ помехам (ЭМП).
Понятия «ЭМС» и «ЭМП»
ЭМС – электромагнитная совместимость, которая определяется способностью электронных технических средств работать в определенной ЭМ обстановке при заданных расчетных параметрах.
ЭМП - электромагнитные помехи, выражающиеся в искажении полезного ЭМ сигнала электромагнитным возмущением. ЭМП имеют непростой характер. В связи с этим, очень важно определение ЭМП экспериментальным путем в процессе проведения соответствующих измерений и испытаний.
Применяемые методики испытаний на ЭМС, а также на защищенность к ЭМП, зависят от эксплуатационных условий электронных устройств, используемого частотного диапазона, конструктивных и схемотехнических особенностей.
Примеры образования ЭМП
Например, электронные передатчики предназначены для передачи высокочастотных сигналов в антенны. И некоторые сигналы могут попадать на частоты, отличающиеся от предусмотренных. Такие сигналы - паразитные, они образуют ЭМ помехи (ЭМП).
Рассмотрим, например, компьютер. Это устройство заранее проектируется с учетом отсутствия у него какого-либо внешнего излучения. Однако на практике оказывается, что некоторые сигналы системы компьютера излучаются за ее пределами, образуя ЭМП.
Поэтому, главной целью испытания на ЭМС состоит в определении отклонений параметров и характеристик образца электронного устройства при воздействии ЭМ энергии. Для этого устанавливается некий критерий, который позволяет оценить и вычислить степень ухудшения.
Проведение испытаний на ЭМС
Установление ЭМС с образцом электронного устройства как правило производится в два этапа.
Этап № 1. На первом этапе проводятся измерения для определения возможного превышения пределов нежелательных сигналов ЭМП, которые излучаются образцом.
Этап № 2. На втором этапе образец подвергается заданного уровня ЭМ воздействию на разных частотах для определения работоспособности в заданных эксплуатационных условиях. Испытания воздействием ЭМ полей на образцы аппаратуры являются исследованием на защищенность и восприимчивость.
Для испытаний оборудования на ЭМС имеются обязательные международные и государственные нормы стандартов. Однако имеются также стандарты носящие необязательный характер.
Использование методов тестирования на ЭМП и ЭМС зависят от следующих параметров испытуемого образца:
• частотный диапазон,
• габариты тестируемого оборудования,
• пределы испытаний оборудования,
• электрические параметры испытательного сигнала,
• типы полей измерения (магнитное, электрическое),
• поляризация измеряемых полей и др.
Все методы тестирований на ЭМС имеют свои нюансы. Каждый метод в отдельности нельзя считать идеальным для испытаний. Поэтому в настоящее время практикуют разные методы тестирований.
Испытания на ЭМС могут проводиться с использованием:
• TEM камер,
• открытых полигонов.
Задачи по измерениям на ЭМС имеют широкий диапазон. Сюда могут входить измерения следующих показателей:
• спектральных показателей излучений,
• напряженности ЭМ поля,
• ДНА,
• характеристик частоты и ее стабильности,
• параметров излучений (побочных) радиопередающих средств,
• уровней различного происхождения помех и др.
К основным измеряемым параметрам электрических характеристик можно отнести: ток, напряжение, частоту, мощность. Важным параметром при измерении ЭМС является также напряженность ЭМ поля.
ЭМ волны, которые излучаются антенной передатчика, а также образующиеся помехи от источника, находящиеся на большом расстоянии, возможно рассматривать как плоские волны. ЭМ поле плоской волны можно охарактеризовать трехмерной системой координат с взаимно перпендикулярными векторами.
E – вектор напряженности E-поля (электрического поля),
H – вектор напряженности H-поля (магнитного поля),
П – вектор (Пойтинга) плотности мощностного потока, который обозначает направление распространения электромагнитных (ЭМ) волн.
Значения векторов численно связаны между собой формулами:
Е/Н = 120p, П = Е?Н.
Для измерения напряженности ЭМ поля достаточно измерения одного из параметров H, E или П.
В диапазоне частот сантиметровых волн напряженность ЭМ поля удобнее вычислять по плотности мощностного потока. При этом используется в качестве единицы измерения Вт/м2.
Если напряженность поля рассчитывается по значению вектора E-поля, то используют единицу в мВ/м, мкВ/м.
Методы по измерению напряженности зависят от значения измеряемого поля.
Так, для измерения напряженности поля сильных ЭМ полей применяется непосредственная оценка. Это непосредственное измерение ЭДС, которая индуцирована в приемной антенне.
Для измерения напряженности поля слабых ЭМ полей производится сравнение ЭДС, которая индуцирована тестируемым полем в приемной антенне, и напряжения этой же частоты, которое подается на антенну калибровочного генератора сигналов.
Во время тестирований на частотах менее 30 МГц используют штыревую антенну или рамочную антенну.
В диапазоне измерения 30 МГц – 300 МГц применяют симметричный полуволновой диполь.
В диапазоне частот более 300 МГц для измерений используют рупорные антенны.
Заключение
Испытания оборудования на ЭМС показывают уровень ЭМ помех и помехоустойчивость образцов электронных устройств при их эксплуатации. Несоответствие требованиям могут привести к сбоям в работе как самих этих устройств, так и устройств, которые будут находиться во время эксплуатации рядом. Нарушения требований могут привести к созданию аварийных ситуаций. Вот почему так необходима проверка новых изделий на ЭМС. Для проведения мероприятий по испытаниям образцов на ЭМС выпускается современное оборудование от ведущих брендов, например, антенны Schwarzbeck, ETS-Lindgren, RFSpin, A.H.Systems и др. Смотрите на сайте оборудование для испытаний на ЭМС, камеры для испытаний на ЭМС.