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Técnicas Avançadas para Mediçõesde Compatibilidade Eletromagnética
Douglas AlmeidaEngenheiro de Vendas
Date | Title of presentation | 2
Agenda
l Analisadores de Espectro para EMI
l Receivers de EMI
l Comparativo entre Analisadores de Espectro e Receivers
l Medidas no Domínio do Tempo
l Medidas em Tempo Real
l Conclusão
l Q&A
Date | Title of presentation | 3
Robôs assassinos matam 10 pessoas
Date | Title of presentation | 4
Rodovia com blindagem de RF
Date | Title of presentation | 5
Exemplos militares
Date | Title of presentation | 6
Analisadores de EspectroExemplo
Date | Title of presentation | 7
Diagrama de Blocos – Analisador de Espectro Heterodino
VCO
Mixer
Filtro deVídeo
Amplif.
Varredura Display
Filtro de FreqImagem *
Entrada
Atenuador
Filtro deFI
DetectorAmplif.
log
Sinc Externoinfluência respostados sinais internos
Date | Title of presentation | 8
Analisadores de Espectro para EMI
1. Ajuste fstart, fstop, RBW e detector de acordo com a Norma2. Span de 30MHz-1GHz = 970MHz /1000 pontos = Resolução de 1MHz3. X amostras na RBW são armazenadas, 500 ou 1000 mostradas4. Amostras dentro da RBW são analisadas e ponderadas pelo detector5. QP integra a tensão na RBW e aplica ponderação CISPR
-20
0
20
40
60
80
100
120Level [dBµV]
30M 50M 70M 100M 200M 300M 500M 700M 1G
Date | Title of presentation | 9
Amostras e Binsamostras
Display BIN
detector
peak
QP
Ave
RMS
detectorpeak
QP
Ave
RMSDisplay BIN
Integração das amostrasPico perdido
Erro de freq.
QPPeak
• Amplitude do Bin é o valor do detector, frequência é o centro• SPA tem 1001 bins, Rx tem > 100.000 bins
RBW
RBW
Date | Title of presentation | 10
Analisadores de Espectro para EMINúmero de pontos
l Pergunta:l O que há de errado com o slide anterior?
l Resposta:l Exatidão de frequência e amplitude dependem das amostras que cairem
dentro do “bin” de medição, também conhecido como pixel do displayl Próximo “bin” será 1MHz depois (quase 10x 120kHz!!!)
30M 50M 70M 100M 200M 300M 500M 700M 1G
Date | Title of presentation | 11
Analisadores de Espectro para EMINúmero de pontos
-20
0
20
40
60
80
100
120Level [dBµV]
30M 50M 70M 100M 200M 300M 500M 700M 1G
• Solução Sub-ranging
Date | Title of presentation | 12
Comparativo entre SPA e RxNúmero de pontos
020406080
100120
30M 50M 70M 100M 200M 300M 500M 700M 1G
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.0057.00
Level [dBµV]
79.94M 85M 90M 95M 100M 109.63MFrequency [Hz]
Date | Title of presentation | 13
Analisadores de Espectro
l Exatidão de Frequêncial Insuficiente para medições de EMI, sendo necessário uso de sub-faixasl Influenciada pelo Span, RBW, VBW e exatidão do marcador
l Exatidão de Nívell Estágios de RF e FI não podem estar em overloadl Tempos do QP e AV devem ser observadosl Uso de tabelas de correção dos fatores de transdução
l Conclusão:l Falta controle de STEP SIZE entre binsl Falta controle de DWELL TIME em cada binl Falta faixa dinâmica e proteção de overloadl Sub-ranging e zero span são tentativas de transformar com SPA em um Rx
Date | Title of presentation | 14
Receiver de EMIExemplo
Date | Title of presentation | 15
3.IF
1.IF 2.IF
RF
logCorrRAM
digit.IF Bw
AD
Dig.Det.
0..3 GHz
3..7 GHz
RF converter
IF 3.4764 GHz
404.4 MHz
uW converter
10 MHz
IF 20.4 MHz
analog IF
Bw 300 k...3 MHz
12 Bit32 MHz
404.4 MHz
YIGBw ...300 kHz
detection and digital IF
Bw ...300 kHz
Att
0..70/10 dBOVLdet.
ESPI-B2
BW 80 MHz
Selection Stage
presel
Receivers de EMI
Date | Title of presentation | 16
Oscilador Local de um Rx
t
t
f
f
tmesstmeas
tsettle
scan
synchronised sweep
1n
VCOphasecomp
fREF fout
phase locked loop (PLL)
- Com passos de freq.- Para durante medida
parâmetros:- start frequ.- stop frequ.- f-stepsize- meas. time
Date | Title of presentation | 17
Pré-Seletor
Date | Title of presentation | 18
Redução do nível pela redução da banda
VRF U
t
f3 = 3 f1
f5 = 5 f1
f1
f7 = 7 f1
f9 = 9 f1f11 = 11 f1
n = 1
11
fn
fn
n = 1
Selectionf
V IF79.6 dBuV
f
BWIF
BWRF
m-nbbb-1
VRF/VIF = BWRF/BWIF
pRF/pIF = 20 log (BWRF/BWIF)
Date | Title of presentation | 19
120 dBuV
0 dBuV
120 dB
pIN
pind
pn
Displaydynamicrange
1 dB -C.
N
F
79,6 dBuV
Faixa DinâmicaNo display
Date | Title of presentation | 20
examplo1:
20 log (100 MHz / 100kHz)
= 60 dB
60 dBuV
60 dB
120 dBuV
0 dBuV
pIN
pind
pn
1 dB -C.
N
F
Pind max
Displaydynamicrange
20 log (BWRF/BWIF)
examplo2:
20 log (3 GHz / 100kHz)
= 90 dB
30 dBuV
30 dB
com preseletor sem preseletor
Date | Title of presentation | 21
Receivers de EMI
l Frequency Span (start/stop)l RBW e detectoresl Dwell time para cada ponto de mediçãol Incremento de frequência (independente da RBW)l Rx ajusta amostras e bins de acordo com o spanl Número de pontos até 2 milhõesl Span/pontos = resolução
Date | Title of presentation | 22
Comparativo entre SPA e RxPrós e contras de cada um
l SPA é mais rápido para preview iniciall SPA é mais baratol SPA é muito bom para sinais conhecidosl Rx tem pouco uso fora do mundo de EMCl Sub-ranging do SPA atrapalha qualquer vantagem que ele
tenha em termos de tempo de mediçãol Exatidão de frequência e nível do SPA muitas vezes
comprometida devido à setups errôneos ou máinterpretação de resultados
Date | Title of presentation | 23
Técnicas avançadas para EMI
l Medidas no domínio do tempo
l Medidas em tempo real
l Aplicações de tempo real para EMI– Espectrograma– Persistência– Frequency Mask trigger
Date | Title of presentation | 24
Medidas no Domínio do Tempo
ADC
A
f
fstartFrequency segment
"weighting"(detectors)
responselinearisation
tt
Gaussian-type filtering
DFTFrequency segment
f
Spectrogram with discretization inboth frequency and time domains
t
tmeas
tmeas
windowing(Gauss)
overlapping intime domain
Date | Title of presentation | 25
Domínio do TempoVídeo
Date | Title of presentation | 26
Comparação entre métodos
Medida feita usando-se umgerador de pulsos CISPRBandas C e D
Resposta em frequência(usando detetor MaxPeak)claramente mostradiferenças desprezíveis
Traço 1: Time-domain scan (azul)Traço 2: Stepped frequency scan (preto)
<0,5 dB
Date | Title of presentation | 27
Domínio do TempoGanho de velocidade
Faixa defrequência
Detector, tempo de medição,largura de banda de FI
(número de pontos)
Comparativo
Steppedfrequency scan
Time domainscan
CISPR Band B150kHz a 30 MHz
Pk, 100 ms, 9 kHz(13 267)
1 326 s 0.11 s
CISPR Band B150kHz a 30 MHz
QP, 1 s, 9 kHz(13 267)
3.6 h 2 s
Band C/D30 to 1000 MHz
Pk, 10 ms, 120 kHz(32 334)
323 s 0.52 s
Band C/D30 to 1000 MHz
Pk, 10 ms, 9 kHz(431 000)
4 310 s 0.82 s
Band C/D30 to 1000 MHz
QP, 1 s, 120 kHz(32 334)
aprox. 9 h 80 s
Date | Title of presentation | 28
Medidas em Tempo RealConceito
l Definição para usuários de osciloscópios:
>10 samples
Não Real-Time: Nyquist é violado:l Taxa de amostragem é menor que 2x a
frequência máximal Forma de onda falsa é reconstruida
(alias) e mostrada
Real-Timel Over-sampling de acordo com Nyquist
Input Signal
Alias
Date | Title of presentation | 29
O que é Tempo Real
l Pela definição dos osciloscópios todos analisadores deespectro modernos são Real-Time:l Sempre há oversampling nos analisadores de espectro
modernos
l No mundo dos analisadores de espectro e aplicações demonitoração Real-Time significa:
l Não perca nenhuma informação!
MAS
Date | Title of presentation | 30
O que é Tempo RealOverlap de FFTs
FFT
Overlap >80%
Date | Title of presentation | 31
O que é Tempo RealVídeo
Date | Title of presentation | 32
Aplicações em Tempo Real
l Espectrograma
l Frequency Mask Trigger
l Persistência
Date | Title of presentation | 33
Aplicações do Tempo RealEspectrograma
AD Converter16 bit
128 Msamples/s
DetectorMax, Min,Average,Sample
SpectrogramMeasurement
update1 Hz to 10 kHz250 000 FFT/s
DigitalDown converter
50 Msamples/s
50 Msamples/s
I
Q
l Função que mostra espectro versus tempo– Profundidade de memória: 100 000 traços– Taxa de atualização: 1 Hz ... > 10 kHz (resolução de tempo até 52 µs)
l Processamento digital do sinal
Date | Title of presentation | 34
EspectrogramaExemplo – Frequency hopping de um Bluetooth
Date | Title of presentation | 35
EspectrogramaVídeo
Date | Title of presentation | 36
Espectro de Persistência
l Mostra um histograma (ou função de densidade deprobabilidade) revelando o que não se pode ver no espectronormal
l Processamento Digital de sinal
AD Converter16 bit
128 Msamples/s
PersistenceSpectrum250 000 FFT/s
DigitalDown converter
50 Msamples/s
50 Msamples/s
I
Q
Date | Title of presentation | 37
Espectro de PersistênciaVídeo – Aplicação EMI
Date | Title of presentation | 38
Espectro de PersistênciaExemplos
Pulsed signalsSwept sources
Airborne RADARPulsed signals
Settling of VCOGSM Band
WIFI Bluetooth
Date | Title of presentation | 39
Frequency Mask Trigger
l Com o Frequency Mask Trigger (FMT) o instrumento pode “trigar”em eventos no domínio da frequência
l Processamento digital do sinal
AD Converter16 bit
128 Msamples/sFrequency Mask
Trigger250 000 FFT/s
DigitalDown converter
50 Msamples/s
50 Msamples/s
I
Q
Date | Title of presentation | 40
Frequency Mask TriggerExemplo
Date | Title of presentation | 41
Frequency Mask TriggerVídeo
Date | Title of presentation | 42
Frequency Mask TriggerPós-processamento
l Demodulação e análise dos sinais armazenados na memória de captura
Sinal Trigado
Pós-Processamento
Date | Title of presentation | 43
Conclusão
l Novas e poderosas técnicas estão disponíveis paracertificação e pré-certificação de EMI
l Essas técnicas não só contribuem com a produtividadecomo podem mostrar problemas não detectáveis pelastécnicas tradicionais
Date | Title of presentation | 44
Q&A
Date | Title of presentation | 45
Contato
ROHDE & SCHWARZ DO BRASIL LTDA.
Rua Alexandre Dumas, 2200 - 1ºandarChác. Sto. Antônio- 04726-170 - São Paulo - SPTel.: (11) 2246-0071Fax.: (11) 2246-0001Cel.: (11) 98152-6758
Engº Douglas Almeida Assistência Técnica: (11) 2246-0000Gerência de Contas E-mail: [email protected] e Medição www.rohde-schwarz.com