Kablosuz cihazlarda Elektromanyetik Uyumluluk Anlamak

Elektromanyetik uyumluluk (EMC) yakın ekipmanları bozmak için kablosuz iletişim cihazının, doğru şekilde diğer cihazlara müdahale etmemiş olması için, EMC, iki tamamlayıcı yönü içerir: yakın ekipman (emission) ve ABD'de bulunan dış elektromanyetik alanlara (gerekli) maruz kaldığında kendi performansını korumak zorundadır.[Tweetsiz)

Elektromanyetik Interferans Sebepleri

Sorunlanmaya başlamadan önce, mühendisler kablosuz cihazlarda EMC başarısızlıklarını üreten ortak fiziksel mekanizmaları anlamalıdır. Interference yapılabilir veya radiated olabilir ve genellikle cihazdan kendi veya acil ortamından kaynaklanır. Aşağıda gelişim ve alan dağıtım sırasında karşılaşılan en sık kaynaklar vardır.

Inadequate Shielding and Grounding

Shielding, radiated emisyonları ve suceptability'e karşı ilk savunma hattıdır. Metal bir muhafaza veya düzgün mühürlenmemiş bir kaplamadır, veya geçici sinyalde çalışan birkaç santimetre bile, elektromanyetik alanların yüksek ışınlanmış yolları sızmasına izin verir. - özellikle yüksek frekanslarda - zemin uçağın kendisini frekanslarda ortaya çıkarır.

Zavallı Kablo ve Seks Routing

Kablolar anten olarak hareket eder. Sert veya kötü bir şekilde sonlanan kablolar dış gürültüyü seçebilir ve doğrudan hassas devrelere taşıyabilirler. Tersine, aynı zamanda içsel anahtarlama sinyallerinden gürültüyü de yayabilirler. Ortak sorunlar, sinyal kabloları paralel olarak güç hatlarına yollayabilir ve kalkanı sürekliliği arayüzde kıramaz.

Yüksek Lisans Gürültü Gürültü Anahtarlama Gürültü

Modern kablosuz cihazlar dijital devrelerle yoğundur: işlemciler, hafıza otobüsleri, DC-DC dönüştürücüler ve saat osilatörleri. Bu bileşenler genellikle kablosuz transceiver'in işletim gruplarında düşen frekanslarda keskin bir şekilde yükseltilebilir. Örneğin, 100 MHz saat 2.4 GHz ISM bandına iyi bir şekilde genişletir.

Güçlü Dış Kaynaklara Uygunluk

Kablosuz cihazlar nadiren izolasyonda çalışır. Gerçek dünya ortamında, yayıncıların, endüstriyel kaynakçıların, mikrodalga fırınların veya diğer kablosuz cihazlara bağlı kanallardan kaynaklanan aşırılık marjına ulaşırken, alıcının ön uçlu kanalının kesintisine neden olabilir.

Rekabetsiz veya Counterfeit Bileşenleri

Belirtilen EMC özelliklerini karşılamıyor olan bileşenleri kullanarak - yüksek parasitik indüktörleri atlatmak gibi, ferrite beads bilinmeyen bir dürtü eğrileri ile veya uygun zeminleme eksikliği olan bağlantıları kullanarak - yüksek hacimli üretimdeki birçok başarısızlık nedeniyle gizli bir önlemdir.

Sistematik Sorun Giderme Çalışması

Etkili EMC sorun giderme, yapısal bir yaklaşım takip eder. Gerçek darbe yol atıklarını tanımlamadan vazgeçmeye ve genellikle kök nedeni maskeler. Aşağıdaki sıra sertifikasyon laboratuarlarında kullanılan en iyi uygulamalardan uyarılır ve her iki gelişim prototipleri ve alan-deişman birimleri için uygundur.

1. Doküman Belirtileri ve İşletim Koşulları

Cihazın yanlış yaptığı tam olarak kayıt olun. Kablosuz bir bağlantı için, yüksek paket hatası olabilir, sık sık tekrar bağlantılar veya RSSI'de aniden düşüş.Görünmüş diğer ekipman, yakın zamanda cihaz yönlendirmesi, problemin diğer birimlerle yenidenroditeible olup olmadığı.

2. Görsel ve Fiziksel Muayene

Test ekipmanlarına güç vermeden önce, cihazın fiziksel yapısını inceleyin. Tüm kalkanların doğru oturması gerektiğini kontrol edin, bu vidalar muhafaza yarıkları sıkıdır ve kabloların doğrudan kablosuz anten üzerinde sabit veya rotalanmış olması gerekir.Sorular için bakın, eksik ferrite chokes veya zemin çantalar kesilir.

3. Victim ve Kaynak Gösterin

Kablosuz cihazın dış müdahalenin kurbanı olup olmadığını veya kendi arızasına neden olan emisyonların kaynağının, test altında basit bir alt kurum testi gerçekleştirdiğini tanımlamak için, bilinen iyi bir referansla cihazını değiştirin.Eğer sorun ortadan kaldırırsa, DUT suçludur.

4. Emisyonları Karakterize etmek için bir Spectrum Analizi kullanın

Bir spektrumu, DUT. Sweep'in en düşük işletim frekansından en yüksek iç saatteki beşinci harmoniklere kadar analiz eder.Gerçek zamanlı bant genişliğine sahip olan herhangi bir emisyonlar, yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaşlar için, sabit bir mesafeye yerleştirilen geniş bir anten kullanır (örneğin, 3 m) standart test mesafelerle ilişkili olarak analiz eder.

5. Pinpoint the Coupling Path

Bir sorunlu emisyon tespit edildiğinde, bir sonraki adım, çiftlerin kurbanın devresine nasıl yapıldığını belirlemektir.Seks ile kabloların ortak mod akımlarını ölçmek için mevcut bir araştırma kullanın.Bir fikre sahip bir komiserin şu anda sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık, kablolar yoluyla yapılır.

6. Hedeflenen Messions

Darbe yolundan bakıldığında, en etkili karşıtlığı uygulayın. Bir dijital IC'den gelen radiated emisyonlar için, mevcut olan sabitleme (0.1 μF ve 10 nF paralel olarak) tedarik pimlerine yakın şekilde uygulanır ve düşük zemin geri dönüş yolundan kısa bir süre sonra, bir piadter veya bir ferrite mevcut değişiklikler için dikkate alınmaz.

7. Stres Altında Immunity Için Yeniden Test

Emisyonları azaltdıktan sonra, cihazın bağışıklık sistemi doğrulanmalıdır. Hedef standart olarak gerekli olan seviyeyi kullanın (örneğin, bir TEM hücresi veya alıcının dış alanlara daha duyarlı hale geldiği noktaya kadar emisyonları azaltılır).

Gelişmiş Teşhis Teknikleri

Temel sorun kök nedeni bulmak için başarısız olduğunda, daha sofistike yöntemler gereklidir. Bu teknikler özellikle geçici veya sıcaklık bağımlısı EMC sorunları için değerlidir.

Zaman-Domain Reflectometry for Ground Integrity

Yüksek hızlı zemin, zemin düzlemde yanlış eşleştirmeler bir zaman alan yansımaometre (TDR) kullanılarak teşhis edilebilir veya bir şekilde geri dönüş yolundaki bir kesintiye uğramak, bu nedenle sonsuzluktan vazgeçerek, zemin dökmesini sağlayarak - sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık bir boşluklar.

Yakın zamanda, faz Correlation ile birlikte tarama

Birden fazla geçiş dönüştürücü ve saat kaynakları ile ilgili kurullar için, yakın alan tarama, PCB üzerinden elektromanyetik alan dağıtımını haritalayabilir.Scture verileri cihazın saati ile bir aşama referansla birleştirerek, mühendisler belirli bir geçiş olaylarıyla belirli bir mekansal sıcak noktaları ilişkilendirebilir.Bu seviyedeki gürültü çiftleri, tek bir izden ziyade, tahtanın güç dağıtım ağı üzerinden haritada kullanılabilir.

Pre-compliance Chamber Test

Sertifikalı bir laboratuvarda son bir uyum testi beklemek risklidir. Birçok tasarım ekibi önceden hazırlanmış bir teste yatırım yapar - küçük bir anekoic odası, bir kalibreli anten ve bir spektrum analizörü ile analiz edilir - ekran prototipleri erken. Pre-compliance testleri, tasarımdan sonra bile bir üretim kalıbına kilitlenir.

Kablosuz-Specific Challenges için özür

Kablosuz cihazlar eşsiz kısıtlamalarla karşı karşıya kalır, çünkü radyo aynı gemide ve aynı muhafazada dijital devrelerle birlikte bir araya gelmelidir. aşağıdaki kanıtlanmış mitigation stratejileri en yaygın ağrı noktalarına hitap eder.

Frekans-Seçmeli

Tam bir metal muhafaza genellikle kablosuz ürünler için mümkün değildir, çünkü istenen radyo sinyalleri engeller. Bunun yerine, elektromanyetik enerjiyi müdahalenin dalgalanmasına göre küçük olan absorptive malzemelerle ısıtın, ancak kablosuz sinyali geçmek için yeterince büyük. Alternatif olarak, kalkan sadece gürültülü dijital bölümün üzerindeki yüzeyinin 1 GHz'den önce ortaya çıkarırken, elektromanyetik enerjiyi yansıtan absorptive materyaller kullanın.

De-sensitization (Desense) Analysis

Desenler, alıcının hassasiyetini ortadan kaldırdığında meydana gelir.Saçmak için kablosuz cihazı bir kalkan kutusunda yerleştirin ve kablo kullanarak anten limanında bilinen RF sinyalini (örneğin, ekrandan kaçınmak için, alıcının hata vektör büyüklüğü (EVM) veya küçük hata oranını test etmek için, dijital bölümlere karşı aktif olarak ifade edilir.Bu fark, 5:1'de seçici olarak reaktif olarak silinir.

Power Integrity Optimizasyon Optimizasyonu

Pila dayalı kablosuz cihazlardaki düzenleyiciler, anahtarlama frekansına geri dönülemezler, bu dalgaları RF bölümüne sokmak için, tedarik hatlarıyla seride düşük bir filtre kullanın ve bu kanaldaki anahtarlamalar için uygun hale gelir.

Anten-to-Chassis Isolation

Kablosuz antenler genellikle metal şapel parçalarına yakın yerleştirilir, USB portu veya konuşmacı teller. Bu metalik vücutlar parasitik radyatörler veya absorbers olarak hareket edebilir, antenin desenini değiştirir ve yanlış bir şekilde sorun gidermeye neden olur.Bu nedenle antenin zorlanan kısmını ölçmek için.S11) ve cihazın arka kapağını kapatamaz.Eğer resonance% 10'dan fazla tasarıma dönüşürse, mekanik tasarımda kullanılan antenler.

Önleyici Tasarım Stratejileri

Önlemenin bir kısmı, başlangıçtan itibaren EMC için tasarım yapmak hem gelişim süresini azaltır ve pahalı yeniden tasarımların riskini azaltır. Bu uygulamaları her kablosuz ürün geliştirme döngüsüne entegre etmek.

Erken Simülasyon ve Modelleme

3D elektromanyetik simülasyon aletleri (örneğin, CST Studio, Ansys HFSS) yakındaki bileşenler nedeniyle anten, muhafaza ve iç PCB yığınını ilk prototip inşa etmeden önce tahmin edebilirsiniz. Simülasyonlar, zemin uçaktaki yaygın mod rezonanslarını tahmin edebilir, slot boşluklarından gelen radyasyon ve yakındaki dalga oranlarına (VSWR) yakın bileşenler nedeniyle anlık değişiklikler yapabilir.

Solid Ground Planes ile Multi-Layer PCB'yi kabul et

Özel zemin ve güç uçaklarıyla dört katmanlı PCB, yüksek frekanslı akımlar için düşük bir geri dönüş yolu sunar.Geçmiş ve RF bölümler aynı katmanda, gerekirse zemin uçaktaki açık fiziksel bölünme ile birlikte, her IC'yi en az bir kapasitör için devre dışı bırakmak için zemin arsaları kullanın.

BOM'de Start'den EMC Bileşenleri ekleyin

Ferrite beads, ortak-mode chokes, TVS diyotlar ve besleme kapasitesi ile tasarım aşamasında eklendiğinde ucuzdur, ancak gelişmiş ve yayılan bantlar ile bilinen bir şekilde ayarlanır. yüksek hızlı dijital hatlar için, serisine karşı direnirler yavaş kenar oranlarına karşı direnir ve harmonikleri azaltır. - Güç girişleri için, her ikisine de yapılan ve yayılan bir pifiltre bandı içerir.

Enclosures'te yeniden kullanılabilir olan Grounding için tasarım

Metal muhafazalar kullanılıyorsa, birden çok düşük kesintili bağlantının PCB zemini ve muhafaza arasında var olmasını sağlayın. Sadece iç yüzeylerde iletken gaz bombası kullanın; betonda boyama ve erkenden mekanik tasarım aşamasından kaçının.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Kablosuz iletişim cihazlarındaki elektromanyetik uyumluluk sorunları kaçınılmaz, ancak doğru araçlarla, metodoloji ve zihniyetle sistematik olarak çözülebilir. Emisyon ve bağışıklık fiziğini anlamakla, haritalama belgesinden hedef alınabilecek yapısal bir sorun akışla ilgili olarak, hedefin yalnızca bir düzenleyici teste geçmeyeceğini ve daha hızlı bir şekilde pazarlamaya olanak sağlayabilirler. Her başarısız EMC testi kendi tasarımınızı derinleştirmek için bir fırsat - ve iyi bir şekilde takip eden bir algoritma cihazı.