مقدمة إلى شركة سميث في اختبارات شركة EMC

ولا تزال شركة سميث، التي اخترعها فيليب ه. سميث في عام 1939، واحدة من أقوى الأدوات البيانية في هندسة الترددات المشعة، وبغض النظر عن كونها ثلة تاريخية، فإنها تستخدم يومياً في مختبرات التواؤم الكهرومغناطيسي ومكاتب التصميم لتصوير الإفراط في الاختراق والتفكير في السلوك، وفي سياق اختبارات الإشعاعات غير المتقنة، لا تؤدي إلى حدوث تدخلات الكترونية.

وبتخطيط بيانات الارتداد مباشرة على الخريطة، يمكن للمهندسين أن يحددوا بسرعة كيف يمكن للحمولة أو التصرفات الهوائية عبر نطاق الترددات، وأن يحددوا نقاط التردد، وأن يصمموا شبكات مطابقة تقلل من التأملات، وهذه القدرة حاسمة لأن التأملات غير الخاضعة للمراقبة تؤدي إلى موجات دائمة تزيد من الإشعاع الكابل، وتحلل أداء الترميز، وتضع حدوداً لحصانة المتلقين.

ما هو "سميث شارت"؟

[الرسم البياني]: [الرمز: / / / / / / / / / / / // / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / ////// /

فؤوس "سميث شارت" هي:

  • Real axis:] Runs horizontally through the center, representing the real part of ⁇ (normalized resistance).
  • Imaginary axis:] Runs Verdely through the center, but the chart is not a simple Cartesian grid. instead, cycles of constant normalized resistance (r) and arcs of constant normalized reactance (x) are superimposed.

كل نقطة على الخريطة تتطابق مع مزيج فريد من المقاومة والتفاعل، والمضي قدماً على طول دائرة مقاومة مستمرة يغير رد الفعل؛ والتحرك على طول دائرة مقاومة مستمرة، يغير المقاومة، كما يتضمن جدولاً حول المحيط يشير إلى الزاوية الكهربائية للصوت والبعد عن الحمولة في الأزرق الموجية.

ويمكن استخدام شارة سميث لتمثيل كلا الاقتحامين و] القبول، وبتناوب الرسم البياني 180 درجة (أو باستخدام نفس المخطط مع إحداثيات القبول)، يمكن للمرء أن يتبادل بين السلسلة والتمثيلات الموازية - وهي سمة مفيدة بصفة خاصة عند تصميم شبكات مضاهاة مع كل من السلسلة والعناصر الممزقة.

لماذا شركة سميث للشركة

وتشمل اختبارات الرصد والتقييم قياس الانبعاثات التي تجرى والمشعة، فضلا عن الحصانة في الحقول الخارجية، وتخلق حالات عدم التوافق انعكاسات تؤدي إلى موجات دائمة على الكابلات، أو آثار ثنائي الفينيل متعدد الكلور، وخطوط تغذية الهوائي، وهذه الموجات الدائمة تزيد من اتساع نطاق التيار الحالي والفولط في بعض الترددات، مما يؤدي إلى زيادة الانبعاثات المشعّة من الكابلات التي تعمل على أنها مواهب غير مقصودة.

The Smith Chart helps engineers visualize and solve the following EMC -related problems:

  • Antenna impedance matching] - ensuring maximum power transfer and minimal reflected power.
  • Filter design] — placing poles and zeros to attenuate specific frequencies.
  • ] يمكن تحديد خصائصها وربطها ] - تحديد الترددات التي تحدث فيها حالات إحياء موحدة للأوضاع.
  • أداء خرز خطي ] - اختيار الازدحام الصحيح في الترددات المثيرة للمشاكل.
  • Measurement de —embedding - removing the effects of test fixtures from VNA measurements.

وبالإضافة إلى ذلك، يتطلب العديد من معايير الاختبار الخاصة بالرصد البيئي الوزاري تحديد مدخلات مرفق النتائج الإدارية التي تنطوي على جهاز (التي تصل في الغالب إلى 50 درجة) (سميث شارت) أسرع طريقة للتحقق من أن الاقتحام يبقى ضمن دائرة مقبولة على الخريطة عبر نطاقات الترددات ذات الاهتمام.

Impedance Matching for EMC

ومضاهاة الاختراق السليم هي أحد الدوافع الرئيسية ضد شركة EMI، وعندما يضاهي مصدر (مثلاً، إنتاج كمبلد من طراز RF) التلاعب بالحمولة (مثل الهوائي)، يصبح معامل التفكير صفراً، وتسلم جميع الطاقة إلى الحمولة، ولا تنعكس الطاقة على ظهرها، وبالتالي لا تتطور موجات دائمة.

وفي الممارسة العملية، نادرا ما يكون تحقيق تطابق مثالي عبر نطاق واسع، ويسمح مشروع سميث للمهندس بتخطيط عملية تحميل زائد عن التواتر، ثم تصميم شبكة مطابقة تحول التجاوز إلى نقطة الوسط المنشودة (التي تصل إلى 50 درجة) في ترددات واحدة أو أكثر، وتشمل شبكات المضاهاة المشتركة شبكات الوصل (مكونين) وشبكة الوصلات الثابتة (ثلاثة عناصر) أو خطوط إرسال.

ولأغراض هذه المبادرة، فإن تحسيناً متواضعاً في مجال " VSWR " من ٥:١ إلى ٢,١ - يمكن أن يقلل من الإشعاع الكابلي الذي يُحدثه عدد من التشهيرات، وهو ما يكفي في كثير من الأحيان لتجاوز حدود الانبعاثات المشععة، كما تستخدم " سمث شارت " للتحقق من أن ضخ مدخلات ومواني الإنتاج لا تزال في إطار التسامح الذي يُمنع فقدان الترددات التي يمكن أن تُوقف الرفضها.

معامل تحليل الترددات

The reflection coefficient ⁇ is directly read from the Smith Chart: the distance from the center (the origin) corresponds to ⁇ , and the angle (measured from the horizontal axis) is the phase of ⁇ . The VSWR can be calculated as VSW-R = (1+ ⁇ ) / On the Smith Chart, constant —VSWR cycles are drawn as cycles imp-

وبالنسبة لفحص الاختبارات الإلكترونية، كثيرا ما تستخدم خسارة العائد (RL = -20 لوج) كمواصفات، ففقدان عائد قدره 20 دي بي يقابله ⁇ = 0.1 وهو مقياس VSWR يبلغ حوالي 1.22:1. ومن المهم تحقيق هذه التأملات المنخفضة في قياسات الانبعاثات التي يجب أن يكون فيها الارتطام الدقيق مع دائرة الترددات لتجنب عدم اليقين في قياس مدى العائد.

استخدام شارة سميث لتصميم الأفلام EMI

إن فقدان جهاز التصفير، سواء كان منخفضاً، أو عالياً، أو منقطعاً، أو منافذ للطرق، أمر أساسي لتكثيف الضوضاء غير المرغوب فيها، وتعتمد الخسارة في الضم على المذيبات المصدرية والشحنية، وقد يؤدي المرشح المصمم لخمسين عملية إنهاء خدمة، أداء ضعيفاً عندما يكون مرتبطاً بمصدر عائق عالٍ وبتصميم منخفض التبسيط البصري، أو بضائل.

فعلى سبيل المثال، ينبغي أن يشكل مرشح متدني الغرض منه قمع التناسق بين محول التبديل عائقا كبيرا في ترددات الترددات المتسقة بحيث يعكس الضوضاء التي تعود إلى المصدر، وباستخدام علامة سميث، يمكن للمهندس أن يرسم صورة مدخل المرشّح مقابل التردد، وأن يؤكد أنه يقع في منطقة الترددات العالية في الرسم البياني عند الارتداد.

كما أن الخرز المزروعة، التي كثيرا ما تستخدم كمرشحات ذات نطاق واسع، تتسم أيضاً بضعفها المعقد (R + jX) وعلامة سميث هي طريقة ممتازة لتصوير السلوك المتكرر الذي يعتمد عليه الخصب، وفي ترددات منخفضة، تكون الخصمة في المقام الأول محصلة (الدرجة العاشرة، المنخفضة، R) وفي ترددات عالية، تهيمن الضوضاء الحقيقية على الخراب.

Antenna Matching for Radiated Emissions and Immunity

ويتطلب اختبار الانبعاثات المتردية هوائياً مطابقاً جيداً للمستقبل (نحو 50) عبر نطاق الاهتمام بالتواتر، ولا يقتصر الهوائي المطابق جيداً على الحد من دقة القياس فحسب، بل قد يولد أيضاً انعكاسات تشوه النمط الميداني في غرفة تشخيصية، ويستخدم مصممو الأنتينا ومهندسون EMC شارة سميث لتعديل عناصرها المتوازنة، مما يضيف إلى التحولات غير المتوازنة.

وفيما يتعلق باختبار الحصانة، ينطبق نفس المبدأ: يجب على الهوائي أن يكتسب قوة مزدوجة فعالة في الميدان لخلق القوام الميداني المطلوب، وأي خطأ في الازدحام يقلل من القوة التي تم تسليمها إلى الهوائي، مما يتطلب مستويات أعلى من المضخم ويحتمل أن يتسبب في اختلال في التطرف أو الوئام، ويكفل شركة سميث شارت أن يظل الإفراط في استخدام الأسلحة الهوائية في دائرة التشغيل الآمنة للمبلدين (VeR).

وفي كلتا الحالتين، يقدم برنامج سمث شارت نظرة متواترة عن طريق ازدراء الهوائي، مما يسمح للمهندس برؤية عمليات الصمود وقيود النطاق الترددي، فعلى سبيل المثال، سيظهر الهوائي الذي يُعدُّ ازدراء مقاومة بحتة تبلغ 73 قطعة في ترددها الصامت؛ ويصبح الادخار ثابتا ويزداد حجمه بتصوره للتشغيل.

تحليل المواصفات والمكونات

فالنباتات هي في كثير من الأحيان أطول " نبات " في نظام إلكتروني، ويمكن أن تتسبب التواريخ المشتركة في الدروع الكابلية في انبعاثات مشعة تتجاوز الحدود التنظيمية، وإحدى الآليات التي تبث تيارات مشتركة هي اختلال في الخلل في كابل ذي نهاية كتلة بسبب الحلقات الأرضية أو ضعف التزاوجات التي يمكن أن تستخدمها شركة سميث لتحديد مدخل الكابلات المعروفة عند إنهائها في إطار مؤامرة ذات كفاءة.

فإضافة نواة خصبة إلى الكابلات يغير الازدراء المشترك، ويمكن تقييم فعالية الأسمدة بقياس مدخلات الكابل المصاحبة للخردة وبدونها، وفي شركة سميث، فإن وجود خطية فعالة سيحول منحنى الازدحام بعيداً عن المنطقة المنخفضة المقاومة (حيث تتدفق تيارات عالية) إلى مقاومة أعلى، مما يؤدي إلى إبطال مفعول الارتداد في الحد الأقصى للخطابات.

التطبيق العملي: استخدام شارة سميث في اضطرابات الجماعة الأوروبية

يمكن تعزيز تدفق العمل المعتاد في مختبر تابع للشركة عندما يحدث إخفاق في الانبعاثات المشع بواسطة شركة سميث

  1. Identify the problematic frequency] from the emission scan. For example, a narrow top at 150 MHz.
  2. Measure the impedance of the suspected radiating structure] (antenna, cable, PCB trace) using a VNA. The VNA displays the reflection coefficient on the Smith Chart in real time.
  3. Interpret the impedance at the failure frequency.] If the impedance is near the left edge of the chart (low resistance, inductive or capacitive reactance), the structure is operating near a series resonance, causing high current and strong radiation.
  4. Design a countermeasure:] Add a series resistor or ferrite bead (to damp the resonance), tune a stub, or adjust the length of the cable. The Smith Chart allows the engineer to predict the effect of each component before soldering.
  5. Verify the fix:] Remeasure the impedance and check that the point has moved toward the center of the chart (50 judici) or into an area of higher resistance where current is limited.

وهذه العملية المتكررة، التي تسترشد بـ " سميث شارت " ، تقلل من المحاكمة وتحتفظ بوقت مختبر قيّم، ويشمل العديد من عمليات تقييم الأثر الحديثة وظائف بارزة تبين وجود نقص في الأوهام الحقيقية وما يعادلها من سلسلة من الأسهم أو العناق، ولكن شركة سميث لا تزال تعطي المهندس إحساسا غير ملائم بعامل إعادة الصمود وإمكانيات المواءمة.

القيود والأدوات الحديثة

وفي حين أن شركة سميث شارت هي مساعدة مفاهيمية قوية، فإن معظم الأعمال العملية التي تقوم بها المنظمة العالمية للكيمياء البيئية اليوم تستخدم برامجيات هندسية مدعومة بالحاسوب، وأجهزة تقييم VNAs التي تضاهي الاختراق الآلي للبيانات وترسم خرائط بيانات سميث شارت، إلا أن الاعتماد فقط على البرمجيات يمكن أن يحجب الفيزياء الأساسية، كما أن الإدراك القوي لدليل سميث يساعد المهندسين على التحقق من نواتج البرامجيات، ويفهمون لماذا تعمل شبكة مطابقة (أو لا تؤدنى) بسرعة، والفقرتان.

كما أن شعار سميث له حدود: فهو يفترض خطاً لا يُحتمل فيه حدوث فقدان وأسلوب مهيمن واحد، وفي الواقع، توجد مشاكل في مجال الرصد البيئي، والتكاثر المتعدد الوسائط، والمقاييس الديولوجية الخاسرة، والتقريب بين الآثار المتاخمة يمكن أن يشوه قياسات الارتداد، ومع ذلك يظل المخطط تقديراً ممتازاً للمقاييس الأولية، أما بالنسبة للسيناريوهات المعقدة، فتستخدم أسلوباً للتقدير الكهرومغناطيسي الكامل (مثل).

خاتمة

إن شركة سميث، رغم تطورها قبل أكثر من ثمانية عقود، لا تزال أداة أساسية في مجموعة أدوات مهندسي شركة EMC، وهي توفر تمثيلاً رسمياً غير ملائم للاختراقات المعقدة ومعامل التأمل، مما يجعل من ثمين بالنسبة لمضاهاة المطاط، وتصميم المرشات، وتحديد خصائص الكابلات، والاضطرابات التي تصيب الانبعاثات المشععة، وذلك باستخدام مواصفات سمثومة، إلى جانب التصميمات الحديثة، يمكن للمهندسين تصميم عدد أقل من النواتج الموثوقة.

وللاطلاع على مزيد من القراءة، انظر الموارد التالية: