اختبار الانبعاثات المشعة ليس قياسًا يتم إجراؤه من موضع ثابت واحد للجهاز قيد الاختبار وارتفاع هوائي ثابت واحد.
نادراً ما تشع الأجهزة الإلكترونية طاقة كهرومغناطيسية بالتساوي في جميع الاتجاهات. وفي الوقت نفسه، يمكن أن تتغير الإشارة الواصلة إلى هوائي الاستقبال بشكل ملحوظ مع تحرك الهوائي عمودياً.
لهذا السبب، يجمع اختبار الانبعاثات المشعة عادةً بين دوران الجهاز قيد الاختبار، ومسح ارتفاع الهوائي، واستقطاب الهوائي الأفقي/الرأسي للبحث عن أقصى مستوى للانبعاث.
لا تُعد هذه الحركات مجرد تفاصيل ميكانيكية لغرفة اختبار التوافق الكهرومغناطيسي، بل إنها تؤثر بشكل مباشر على قدرة نظام القياس على رصد أسوأ حالة للاضطراب الإشعاعي الناتج عن المعدات قيد الاختبار.
يستخدم نظام تحديد المواقع EMC الآلي النموذجي قرصًا دوارًا لتدوير الجهاز قيد الاختبار وعمود هوائي للتحكم في ارتفاع الهوائي واستقطابه بينما يقوم مستقبل EMI بتسجيل مستوى الإشارة المقابل.
الملخص الفني
* دوران الجهاز قيد الاختبار يُستخدم لتحديد الاتجاه الذي ينتج عنه أعلى انبعاث إشعاعي.
* مسح ارتفاع الهوائي يساعد في تحديد أقصى مستوى استقبال ناتج عن مسارات الإشارة المباشرة والمنعكسة في الغرف شبه عديمة الصدى ومواقع الاختبار ذات المناطق المفتوحة.
* الاستقطاب الأفقي والرأسي يجب أيضًا فحصها لأن قوة الانبعاث تعتمد على اتجاه الهيكل المشع.
* عادةً ما يتم تحديد أسوأ نتيجة محتملة من خلال مجموعة من التردد، زاوية الجهاز قيد الاختبار، ارتفاع الهوائي، واستقطاب الهوائي.
* تعمل الطاولات الدوارة الآلية وأعمدة الهوائيات على تحسين قابلية التكرار وتسمح لنظام الاختبار بالعودة بدقة إلى الموضع الذي تم فيه العثور على أقصى انبعاث.
لماذا لا يكفي تحديد موقع ثابت للجهاز قيد الاختبار
يمكن أن يحتوي المنتج الإلكتروني على العديد من مصادر الإشعاع الكهرومغناطيسي المختلفة:
* آثار لوحة الدوائر المطبوعة
* ساعات عالية السرعة
* محولات الطاقة
* واجهات العرض
* فتحات التهوية
* درزات الغلاف
* كابلات الطاقة
* كابلات الإيثرنت والاتصالات
* أسلاك التوصيل الداخلية
يمكن أن يكون لكل مصدر نمط إشعاع مختلف.
على سبيل المثال، قد يكون الإشعاع الناتج بشكل رئيسي عن كابل خارجي في أقوى حالاته عندما يكون هذا الكابل مواجهًا لهوائي الاستقبال. وقد يصدر إشعاع آخر من لوحة الدوائر المطبوعة أو فتحة الغلاف الموجودة على جانب آخر من المنتج.
إذا تم قياس الجهاز قيد الاختبار من الأمام فقط، فقد يسجل المختبر مستوى أقل بعدة ديسيبلات من الحد الأقصى الفعلي.
يسمح تدوير الجهاز قيد الاختبار لهوائي القياس بتقييم الإشعاع من اتجاهات فيزيائية مختلفة وتحديد الزاوية التي تنتج أعلى مستوى من التشويش.
كيف يحدد دوران الجهاز قيد الاختبار اتجاه الإشعاع الأقصى
أثناء عملية مسح الانبعاثات المشعة، يمكن للقرص الدوار تدوير الجهاز قيد الاختبار خلال نطاق كامل يبلغ 360 درجة.
يقوم نظام القياس بمراقبة مستوى الانبعاث أثناء تغيير المنتج لاتجاهه بالنسبة للهوائي.
الزاوية القصوى ليست بالضرورة:
0 درجة
90 درجة
180 درجة
270 درجة
قد ينتج عن الكابل أو مسار لوحة الدوائر المطبوعة أو وصلة الغلاف أو أي هيكل إشعاعي آخر أقوى اقتران له عند زاوية متوسطة مثل 35 درجة أو 125 درجة أو 220 درجة.
لهذا السبب يُعدّ جهاز تشغيل الأقراص الدوارة EMC الآلي مفيدًا.
أثناء عملية المسح الأولي السريع، قد تدور الطاولة باستمرار بينما يقوم مستقبل التداخل الكهرومغناطيسي بتحديد الترددات والزوايا التقريبية ذات الانبعاثات العالية. ويمكن للنظام بعد ذلك العودة إلى تلك الزوايا لإجراء قياسات أكثر تفصيلاً.
يدعم القرص الدوار GETT-2000 المستخدم في نظام تحديد المواقع دورانًا يصل إلى 360 درجة مع دقة تحديد المواقع المناسبة للعودة إلى اتجاهات EUT المحددة مسبقًا.
يُصبح تحديد الموضع الزاوي بشكل متكرر ذا أهمية بالغة أثناء استكشاف أخطاء التوافق الكهرومغناطيسي وإصلاحها. فإذا فشل انبعاث عند زاوية معينة، يحتاج المهندس إلى إعادة إنتاج نفس الموضع بعد تغيير الكابل أو المرشح أو مكون الحماية أو تصميم لوحة الدوائر المطبوعة.
لماذا يؤثر ارتفاع الهوائي على مستوى القياس
يبحث دوران الجهاز قيد الاختبار عن اتجاه الإشعاع الأقوى. أما مسح ارتفاع الهوائي فيحل مشكلة مختلفة.
في غرفة شبه خالية من الصدى أو موقع اختبار في منطقة مفتوحة، لا يستقبل هوائي الاستقبال الموجة الكهرومغناطيسية المباشرة من الجهاز قيد الاختبار فقط.
كما يمكنها استقبال الطاقة المنعكسة من السطح الأرضي الموصل.
تصل الإشارات المباشرة والمنعكسة إلى الهوائي بأطوال مسارات وأطوار مختلفة. وبحسب ارتفاع الهوائي وتردده، فقد:
* يعزز كل منهما الآخر
* إلغاء جزئي
* إنتاج قيمة عظمى محلية
* إنتاج حد أدنى محلي
مع تحرك الهوائي عموديًا، تتغير العلاقة بين مساري الإشارة هذين.
وبالتالي، فإن القياس الذي يتم إجراؤه عند ارتفاع هوائي ثابت واحد فقط يمكن أن يحدث بالقرب من نقطة إلغاء ويقلل بشكل كبير من تقدير الانبعاثات المشعة الفعلية.
يُستخدم مسح الارتفاع للبحث عن موضع الهوائي حيث تصل الإشارة المستقبلة إلى أقصى حد لها.
لماذا يُعد مسح الهوائي من 1 إلى 4 أمتار شائعًا
بالنسبة للعديد من قياسات الانبعاثات المشعة التقليدية في غرفة شبه عديمة الصدى أو OATS، وخاصة في نطاق 30 ميجاهرتز إلى 1 جيجاهرتز، يتم مسح هوائي الاستقبال على مدى رأسي محدد.
يوفر تكوين صاري هوائي EMC الشائع إمكانية تعديل ارتفاع الهوائي من 1 متر إلى 4 أمتار تقريبًا.
تتضمن غرفة العزل الصوتي القياسية ذات طريقة 3 أمتار برج هوائي مصمم لهذا النطاق الارتفاعي بالإضافة إلى منصة دوارة للجهاز قيد الاختبار.
أثناء الاختبار الآلي، قد يقوم النظام بما يلي:
1. قم بتدوير الجهاز قيد الاختبار لتحديد زاوية انبعاث عالية.
2. حرك الهوائي عموديًا عبر النطاق المبرمج.
3. سجل الارتفاع الذي ينتج عنه أعلى إشارة.
4. كرر القياس في استقطاب الهوائي الآخر.
5. العودة إلى أقصى زاوية وارتفاع واستقطاب.
6. قم بإجراء قياس الكاشف النهائي المطلوب.
إن النتيجة تمثل أسوأ حالة انبعاث فعلية أكثر من القياس الذي تم إجراؤه على ارتفاع هوائي عشوائي واحد.
يجب تحسين زاوية الجهاز قيد الاختبار وارتفاع الهوائي معًا
لا تُعتبر زاوية الجهاز قيد الاختبار القصوى وارتفاع الهوائي الأقصى مستقلين تمامًا.
يمكن أن يؤدي تغيير زاوية الجهاز قيد الاختبار إلى تغيير ما يلي:
* أي كابل يواجه الهوائي
* أي فتحة من فتحات الحاوية مرئية
* نمط الإشعاع الفعال
* مسار الإشارة المنعكسة
وهذا يعني أن ارتفاع الهوائي الذي ينتج أقصى إشارة عند دوران الجهاز قيد الاختبار بزاوية 20 درجة قد لا يكون هو نفس الارتفاع الذي ينتج أقصى إشارة عند 150 درجة.
بالنسبة لترددات الانبعاث المهمة، قد يقوم نظام قياس التوافق الكهرومغناطيسي الآلي بالبحث في كلا المعلمتين بدلاً من إيجاد زاوية واحدة وافتراض أن ارتفاع هوائي ثابت واحد ينطبق على كل تردد.
الهدف العملي هو تحديد مزيج من:
التردد + زاوية الجهاز قيد الاختبار + ارتفاع الهوائي + الاستقطاب
الذي ينتج عنه أقصى اضطراب إشعاعي تم قياسه.
يُعد هذا البحث المنسق أحد الأسباب الرئيسية التي تجعل الطاولات الدوارة الآلية وأعمدة الهوائيات تعمل على تحسين قابلية تكرار قياس الانبعاثات المشعة.
يُعد استقطاب الهوائي المتغير الثالث لتحديد الموقع.
كما تقوم قياسات الانبعاثات المشعة عادةً بتقييم استقطاب الهوائي الأفقي والرأسي.
يعتمد الاستقطاب الأقوى على اتجاه البنية المشعة.
قد يؤدي الكابل الموجه عموديًا إلى اقتران أقوى بهوائي استقبال مستقطب عموديًا، في حين أن هيكل لوحة الدوائر المطبوعة الأفقي أو فتحة الغلاف قد ينتج عنه قراءة أكبر في الاستقطاب الأفقي.
يسمح التبديل التلقائي للاستقطاب بتقييم كلا الحالتين في تسلسل القياس دون الحاجة إلى إزالة الهوائي وتدويره يدويًا.
يدعم نظام الصاري الهوائي GEAM -4600 حركة ارتفاع الهوائي بالإضافة إلى تبديل الاستقطاب 0°/90°، مما يسمح بتنسيق الزاوية والارتفاع والاستقطاب من خلال وحدة التحكم في تحديد المواقع.
لماذا يُعدّ تحديد الموقع أكثر أهمية بالقرب من حدّ الانبعاثات؟
تصبح أخطاء تحديد المواقع ذات أهمية خاصة عندما يكون الانبعاث المقاس قريبًا من الحد التنظيمي.
لنفترض أن وضعًا ثابتًا واحدًا يعطي:
الحد الأقصى: 40 ديسيبل ميكروفولت/متر
المستوى المقاس: 37 ديسيبل ميكروفولت/متر
يبدو أن المنتج يتمتع بهامش 3 ديسيبل.
لكن إذا حدد دوران الجهاز قيد الاختبار أو مسح ارتفاع الهوائي موضعًا آخر عند 42 ديسيبل ميكروفولت/متر، فإن نفس المنتج يفشل في الاختبار.
وبالتالي، فإن نتيجة القياس لا تكون ذات معنى إلا إذا تم إكمال إجراء التعظيم المطلوب.
ولهذا السبب أيضاً، ينبغي تسجيل موضع الاختبار الفعلي أثناء عملية تشخيص أعطال الانبعاثات المشعة. وتشمل البيانات المفيدة ما يلي:
* زاوية القرص الدوار
* ارتفاع الهوائي
* استقطاب الهوائي
* تكرر
* وضع تشغيل الجهاز
* ترتيب الكابلات
بدون هذه المعلومات، قد يكون من الصعب إعادة إنتاج انبعاث فاشل لاحقاً.
أخطاء تحديد المواقع التي يمكن أن تغير نتائج التوافق الكهرومغناطيسي
تعمل الحركة التلقائية على تحسين إمكانية التكرار، ولكن نظام تحديد المواقع لا يزال بحاجة إلى إعداد صحيح.
تشمل المشاكل الشائعة ما يلي:
الجهاز قيد الاختبار ليس متمركزًا على القرص الدوار
إذا كان الجهاز قيد الاختبار منحرفًا بشكل كبير عن مركز الدوران، فإن مسافة الهوائي تتغير أثناء دورانه.
بالنسبة للمنتجات الكبيرة، قد يتحرك جزء من الجهاز قيد الاختبار خارج حجم الاختبار المعتمد أو المنطقة الهادئة.
تتحرك الكابلات الخارجية أثناء الدوران
قد يؤدي الكابل الذي يتغير شكله مع دوران القرص الدوار إلى تغيير خصائص إشعاعه الخاصة.
يجب أن يظل مسار الكابلات تحت السيطرة طوال فترة الدوران الكاملة.
مرجع ارتفاع الهوائي غير صحيح
ينبغي أن يتوافق موضع الصاري مع نقطة مرجعية الهوائي المحددة بدلاً من مجرد الموضع المادي للعربة.
يمكن أن تؤدي حوامل تثبيت الهوائي المختلفة إلى تغيير الارتفاع الفعلي لمركز الهوائي.
كابل الهوائي يسحب الصاري
يمكن أن يؤدي وزن كابل الترددات اللاسلكية أو شده إلى تغيير محاذاة الهوائي، خاصة أثناء المسح الرأسي الذي يتراوح طوله بين 1 و 4 أمتار.
القرص الدوار يتحرك بسرعة كبيرة
أثناء الدوران المستمر، يجب أن يكون لدى مستقبل التداخل الكهرومغناطيسي وقت كافٍ لالتقاط القيم القصوى الزاوية الضيقة.
لذلك ينبغي تنسيق سرعة القرص الدوار مع وقت مسح جهاز الاستقبال، وسلوك الكاشف، ووقت بقاء القياس.
تختلف الغرف شبه عديمة الصدى عن الغرف عديمة الصدى تمامًا
لا ينبغي تطبيق مسح ارتفاع الهوائي ميكانيكياً على كل تكوين لغرفة التوافق الكهرومغناطيسي.
تستخدم غرفة شبه معزولة قياسية بطول 3 أمتار سطحًا أرضيًا موصلًا. وتُعد الإشارة المنعكسة من هذا السطح الأرضي أحد أسباب أهمية المسح الهوائي العمودي.
تحتوي الغرفة عديمة الصدى بالكامل (FAR) على مواد ماصة للصوت على الأرضية وكذلك الجدران والسقف.
نظرًا لأن FAR مصمم لقمع انعكاس الأرض، يمكن لبعض طرق الانبعاث المشع استخدام ارتفاع هوائي استقبال ثابت والاعتماد بشكل أساسي على دوران EUT بدلاً من نفس مسح الارتفاع 1-4 متر المستخدم في التكوين شبه عديم الصدى.
يعتمد الإجراء الصحيح على معيار التوافق الكهرومغناطيسي المطبق، ونطاق التردد، وطريقة التحقق من صحة الغرفة، ومتطلبات المنتج.
يُعد هذا التمييز مهمًا عند التخطيط لغرفة اختبار التوافق الكهرومغناطيسي. قد تستخدم غرفة اختبار التوافق الكهرومغناطيسي ذات مسافة 3 أمتار نفس مسافة الاختبار الاسمية، ولكنها تتطلب إجراءات تحديد موضع مختلفة.
تتوفر معلومات أساسية إضافية حول تكوين الغرفة في دليل اختيار غرف عديمة الصدى 3 أمتار و 5 أمتار و 10 أمتار لتطبيقات اختبار التوافق الكهرومغناطيسي.
المسح المسبق الآلي والقياس النهائي
لا يحتاج اختبار الانبعاثات الإشعاعية الآلي العملي إلى إجراء أبطأ قياس عند كل زاوية وكل ارتفاع للهوائي.
التسلسل الأكثر كفاءة هو:
المسح المسبق: تحديد ترددات الانبعاث المهمة بسرعة وتحديد المواقع القصوى التقريبية.
التحسين: البحث عن زاوية الجهاز قيد الاختبار، وارتفاع الهوائي، والاستقطاب بعناية أكبر عند الترددات المختارة.
القياس النهائي: العودة إلى أسوأ وضع مسجل وإجراء القياس النهائي المطلوب.
تُساهم الهوائيات ذات النطاق العريض في تسريع هذه العملية نظرًا لقلة عدد تغييرات الهوائي التي تُقاطع عملية تحديد الموقع. وقد نُوقش هذا الأمر في مقال " كيف تُحسّن الهوائيات ذات النطاق العريض كفاءة اختبار التوافق الكهرومغناطيسي".
ينبغي لنظام تحديد المواقع تسجيل معلومات كافية لإعادة إنتاج كل نتيجة حاسمة.
بالنسبة لقياسات الانبعاثات المشعة القريبة من حد الامتثال، فإن السؤال المهم ليس مجرد تحديد المستوى الذي تم قياسه، بل ما إذا كان المختبر قد بحث بشكل منهجي عن اتجاه الجهاز قيد الاختبار، وموضع هوائي الاستقبال، والاستقطاب الذي ينتج عنه الحد الأقصى للانبعاثات المطلوبة وفقًا لطريقة الاختبار المطبقة.
