使用更高功率RF進行抗擾度測試

作者 : Kenneth Wyatt,Wyatt Technical Services LLC首席顧問

在工作台上模擬輻射抗擾度的有效方法之一是將RF產生器用於H場(迴路)探棒...

在工作台上模擬輻射抗擾度有一個非常有效的方法,就是將射頻(RF)產生器用於H場(迴路)探棒。RF產生器的最佳功率範圍為+15~+20dBm,它將在探棒尖端周圍產生強烈的射頻場。透過在電路和互連電纜周圍掃描探棒,經常可以複製系統故障,接著找到敏感的電路節點,然後就可以採取緩解措施,筆者利用這種方式已經為客戶解決了許多棘手的問題。

通常,我使用Signal Hound VSG-25A向量訊號產生器(至+13dBm)、Windfreak SynthNV或SynthHD訊號產生器(+19dBm或+20dBm)。這些產生器都能夠提供1kHz 80%調幅(AM)或1kHz 50%脈衝調變,這也是EMC測試標準IEC 61000-4-3或MIL-STD-461所要求的。只需將其中任一種產生器連接到筆記型電腦的USB埠上,啟動適當的軟體控制,再連接H場探棒,就可以開始測試了。

不過,我發現有時需要更高的RF電平才能啟動故障模式,這通常需要添加RF功率放大器(PA)。我曾經多次使用RF功率放大器並成功測試。這些放大器都具有2~3W輸出和10~1,000MHz寬頻,能夠達到模擬故障所需的電平。

Tekbox TBMDA3功率放大器

在最近的一個案例中,我必須對一個電池管理系統進行故障排除。我採用了來自Tekbox Digital Solutions的新型「調變」功率放大器(1)。TBMDA3機型是一款頻率範圍為10~1,000MHz的放大器,它具有內建調變控制,可產生1kHz 80% AM和1kHz 50%脈衝訊號,以及217Hz 12.5%脈衝訊號,可用於測試分時多工(TDMA)行動電話。

photo of the Tekbox TBMDA3 RF amplifier

1Tekbox TBMDA3是一款頻率範圍為10~1,000MHz的射頻放大器。

Tekbox TBMDA3功率輸出範圍為+34~+37dBm (1dB輸出壓縮點),具體功率取決於頻率;增益高達44dB。該放大器配備兩根N轉SMA電纜和一個30dB衰減器,供電電壓為110~240VAC。

photo of a test setup for battery management system RF immunity test

2:電池管理系統RF抗擾度測試設置。

為了進行電池管理系統(BMS)測試,我採用了Signal Hound合成器來驅動RF功率放大器,並根據觸發故障模式所需的RF輸出,在-10~+3dBm之間調整其輸出。使用插入Siglent SSA 3032X頻譜分析儀(SA)的伸縮天線來監測調變RF。放大器的RF輸出連接到Fischer F-33-1電流探棒,以將RF注入電池電纜。當然,任何RF電流探棒(Tekbox、Com-Power等)都可用於該應用(23)。

diagram of a test setup for battery management system RF immunity test

3:用於電池管理系統抗擾度測試的通用測試設置原理圖。

值得注意的是,Signal Hound合成器和功率放大器都可以導入所需的80%調變,但在大多數測試中我都選擇使用放大器的調變能力。還有一點也很重要,在測試輻射抗擾度時,也可以將天線連接到RF放大器,但應始終在遮罩室或EMC室中進行,以避免干擾已認證的通訊系統。

我曾經遇過好幾個這樣的案例:工程師在其設施中反覆修改程式,然後再跑到EMC合規性測試實驗室中進行測試,如此來來回回折騰了好幾個星期。等到最後找到我去現場幫忙時,我們通常只需要幾個小時就可以找到敏感電路,並採取一些快速緩解措施。

這種測試方法很容易在工作台上設置,而且可以快速定位敏感電路。一旦確定了這些電路,就可以在即時重新測試的同時嘗試修復。再也不用來回跑測試實驗室,浪費大量時間和金錢了!

(參考原文:Using higher-powered RF immunity testing,by Kenneth Wyatt)

本文同步刊登於EDN Taiwan 2022年2月號雜誌

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