نظرة عامة على الانبعاثات التي تم إجراؤها

كل منتج في السوق مطلوب لتلبية لوائح EMC التي تحدد الحدود العليا للانبعاثات الموجهة والمشعة.

الانبعاثات التي أجريت هي الضوضاء مكونات التي يتم إنشاؤها بواسطة جهاز أو دائرة فرعية ويتم نقلها إلى جهاز آخر أو دائرة فرعية عبر الكابلات ، ثنائي الفينيل متعدد الكلور آثار ، أو مستويات طاقة / أرضية ، أو سعة طفيلية. يجب أن تظل الانبعاثات التي تم إجراؤها التي تظهر على الواجهة وكابلات الطاقة منخفضة أو يمكن أن تنتشر عبر الكابلات وتصل إلى الأجهزة الأخرى ، مما يتسبب في حدوث مشكلات لها.

الانبعاثات المشعة هي الضوضاء مكونات يولده النظام بأكمله كمجال كهرومغناطيسي ، بحيث يمكنه الانتشار عبر الهواء والوصول إلى الأجهزة الأخرى.

يعرف المهندسون أن انتشار الإشارة عبر الكابلات يحدث بدون انعكاس عندما يكون طول الكابل أقصر بكثير من طول موجة الإشارة (التردد المنخفض). هذا هو السبب في أن البث الذي يتم إجراؤه يعتبر مشكلة بالنسبة للترددات المنخفضة ، حيث يمكن النظر في نموذج مجمع لوسط انتشار الإشارة.

على العكس من ذلك ، عندما يكون طول الكبل أطول بكثير من الطول الموجي للإشارة (التردد العالي) ، فإن انتشار الإشارة على طول الكبل سيحدث بدون انعكاس فقط إذا تم توفير مطابقة المعاوقة على طول مسار الإشارة. في هذه الحالة ، يمكن تحليل الانتشار من خلال الموصلات كـ a نموذج موزع (نظرية خط النقل) ، ولكن في العالم الحقيقي ، غالبًا ما تقدم الأنظمة موصلات (كبلات و الدارة الكهربائية traces) التي لم يتم تصميمها كخطوط نقل للترددات العالية. يمكن لمثل هذه الموصلات أن تشع إشارات بسهولة كحقل كهرومغناطيسي لأنها تتصرف بطريقة تشبه الهوائي بدلاً من خط النقل. هذا هو السبب في اعتبار البث المشع مشكلة بالنسبة للترددات العالية.

القاعدة العامة المشتركة للمصممين هي النظر في طول الموصل الحرج التي تفصل السلوك المجمع عن السلوك الموزع على النحو التالي:

L_حرج= λ /6

 

الشكل 1. الأنظمة المجمعة مقابل الأنظمة الموزعة.

 

يوضح الجدول التالي الطول الموجي للترددات المختلفة ، والطول الحرج المصاحب ، والبنى التي تكون أبعادها النموذجية قابلة للمقارنة مع الطول الحرج ونوع الانبعاثات المتولدة عادةً:

 

الجدول 1. طرق انتشار الإرسالات النموذجية للترددات المختلفة.

تقليديًا ، يتم تعيين نقطة الفصل بين البث الموصّل والمشع عند 30 ميجاهرتز ، حيث يبلغ الطول الموجي (في الهواء الحر) حوالي 10 أمتار والطول الحرج حوالي 1.7 مترًا.

تهدف لوائح EMC إلى قياس الانبعاثات من الأجهزة وكابلاتها (ما يسمى ب EUT - المعدات قيد الاختبار). بالنظر إلى أن الأبعاد النموذجية للأجهزة والكابلات المرتبطة بها تصل إلى 1.5 متر ، يوضح الجدول أعلاه أن الانبعاثات المشعة منها يمكن أن تحدث فقط للترددات التي تزيد عن 30 ميجا هرتز ، حيث يمكن أن تكون أبعاد الموصلات التي تشكل جزءًا من EUT أطول تقريبًا من الطول الحرج. بالنسبة للترددات التي تقل عن 30 ميجاهرتز ، لا تحدث الانبعاثات المشعة بشكل كبير وعمومًا ، يُطلب اختبار EUT فقط من أجل البث المنفذ.

 

اختبار الانبعاثات التي أجريت

يتطلب الإعداد النموذجي لاختبار الانبعاثات الصادرة من EUT ما يلي:

• استقبال EMI أو محلل الطيف (مناسب للامتثال المسبق)
• ليسن (شبكة تثبيت مقاومة الخط)
• الطائرة الأرضية - توضع تجهيزات EUT و LISN والمستقبل وتوصيلها بالمستوى الأرضي.

 

الشكل 2. الإعداد الأساسي الذي تم إجراؤه لاختبار الانبعاثات.

 

LISN عبارة عن جهاز ثلاثي المنافذ متصل بـ EUT وجهاز الاستقبال ومصدر الطاقة.
الغرض من LISN هو توفير معاوقة قياسية في الترددات الراديوية عبر نقطة قياس EUT. يربط LISN نقطة قياس EUT بالمستقبل ويخفف (يلغي فعليًا) إشارات التداخل غير المرغوب فيها القادمة من مصدر الطاقة ، من أجل منع مثل هذه الإشارات من التأثير على تنفيذ الاختبار.

هناك أنواع مختلفة من LISN لتحليل DC ، أحادي الطور أو ثلاث مراحل تيار متردد. يتم تعريف النوع الأكثر شيوعًا في CISPR 16-1-2 ويقدم إلى EUT مقاومة مكافئة تبلغ 50 درجة مئوية بالتوازي مع 50 درجة مئوية + 5 درجة مئوية عبر كل خط على الأرض. يتم تسميته بنوع "شبكة V" للإمداد أحادي الطور ، حيث تظهر المعاوقة المستقرة عبر كل ذراع من "V" ، بين الخط أو الاتصال المحايد والأرضي.

 

الشكل 3. ليسن الدارة الكهربائية لكل سطر من "شبكة V"

الشكل 4. المقاومة مقابل التردد في مطاريف EUT. الصورة مجاملة من دليل المستخدم Tekbox - TBLC08.

 

يجب مقارنة الضوضاء المقاسة مع المستقبل بحدود الضوضاء المنصوص عليها في لوائح التوافق الكهرومغناطيسي. في حالة الأجهزة أحادية الطور ، يجب تكرار قياسات الضوضاء لكل خط (طور ومحايد).

 

الشكل 5. مرحلة واحدة LISN 9KHz-30MHz من مختلف الصانعين. الصورة مجاملة من NARDA و Tekbox.

في إعداد الاختبار الأساسي المقدم أعلاه ، يلعب المستوى الأرضي دورًا أساسيًا في توحيد بيئة الاختبار ، نظرًا لأن جزءًا من الضوضاء التي يتم إجراؤها يمكن أن يتأثر عادةً بالمعلمات الطفيلية ، كما هو موضح بشكل أفضل لاحقًا.

جهاز استقبال EMI هو جهاز محدد مصمم لاختبار EMI ، مثل LISN. إنه يختلف عن محلل الطيف العام للعديد من الجوانب التي لم يتم تناولها في هذه المقالة ، ولكن كأول فكرة ، يمكن اعتباره محلل طيف مع ميزات اختبار EMI محددة:

• فحص المعلمات وفقًا للوائح EMC العالمية (أي وقت الانتظار وعرض النطاق الترددي للدقة (RBW) والكاشف وما إلى ذلك)
• التنفيذ التلقائي للاختبار مع التحكم في LISN والتبديل بين مراحل الخط في حالة تزويد التيار المتردد (أحادي الطور أو ثلاث مراحل)
• واجهة برمجية لعرض المسح الضوئي والتكوين وحفظ نتائج الاختبار

 

الشكل 6. مستقبل EMI. الصورة مجاملة من NARDA

يمكن أن يكون محلل الطيف بديلاً أقل تكلفة لمستقبل EMI عند إجراء اختبار الامتثال المسبق للمنتجات أثناء عملية التصميم والتحقق. يمكن شراء إعداد كامل لاختبار الامتثال المسبق (LISN + محلل الطيف + المستوى الأرضي) بأقل من 2000 دولار ، وهو سعر معقول أيضًا للشركات الصغيرة. لمثل هذه التكلفة المحدودة ، من الممكن إجراء مسح للانبعاثات التي تم إجراؤها من أحد المنتجات ، واكتشاف انبعاثات الضوضاء المفرطة وإجراء التصحيحات قبل الذهاب إلى مختبر اختبار معتمد لاختبار الامتثال النهائي.

 

هناك العديد من الهيئات الإدارية التي تنظم المستويات المسموح بها للانبعاثات المتولدة من المنتجات الثنائية. هيئة التقييس العالمية هي IEC (اللجنة الكهروتقنية الدولية).

على المستوى الإقليمي ، هناك هيئات مختلفة لتوفير التنفيذ المحلي للوائح بناءً على معايير EMC الصادرة عن IEC: في الولايات المتحدة ، تصدر اللوائح الأكثر شيوعًا حول الانبعاثات من قبل FCC (لجنة الاتصالات الفيدرالية) ، بينما في أوروبا يتم إصدارها صادر عن منظمات CEN / CENELEC.

يوضح الجدول التالي معايير المنتج الرئيسية للانبعاثات الصادرة والإشعاعية:

 

قطاع المنتجات	معيار EN	الولايات المتحدة القياسية
معدات الوسائط المتعددة (MME)	EN 55032	FCC الجزء 15
المعدات الصناعية والعلمية والطبية (ISM)	EN 55011	FCC الجزء 18
معدات الإضاءة	EN 55015	FCC الجزء 15/18

الجدول 2. معايير المنتجات الرئيسية للانبعاثات المشعة والموجهة

تم تطوير كل معيار لتنظيم المصطلحات وطرق الاختبار وحدود الانبعاثات الموجهة والمشعة. كمثال يمكننا فحص المعايير EN 55032 و FCC الجزء 15.

• معيار EN 55032 ينظم في أوروبا البث الموصل والمشعة للإشارات في نطاق تردد من 9 كيلو هرتز إلى 400 جيجاهرتز للوسائط المتعددة): معدات ذات جهد إمداد RMS لا يتجاوز 600 فولت. الأجهزة مقسمة إلى فئتين:

 

• الصف ب (تجاري): هذا ينطبق على الأجهزة المستخدمة في البيئات السكنية والمنزلية. يجب أن تكون انبعاثاتها أقل من الحدود الدنيا للانبعاثات المحددة للفئة ب.
• الفئة- A (صناعي): هذا ينطبق على جميع الأجهزة التي تتجاوز حدود الفئة- ب. في هذه الحالة ، يجب أن يكون للجهاز انبعاثات أقل من الحدود المحددة للفئة A وقد يتسبب في حدوث تداخل في المناطق السكنية ، لذلك يجب أن يحتوي دليل الجهاز على إشعار تحذير. 
  

  

  الشكل 7. EN 55032 من الفئة A والفئة B نفذت حدود الانبعاث. الصورة مجاملة من شركة Texas Instruments.

   

  وبالمثل ، يجب أن تتوافق المنتجات المصممة للسوق الأمريكية مع الحدود المكافئة التي وضعها معيار FCC الجزء 15، الجزء الفرعي B (المشعات غير المقصودة) ، القسم 15.107 (الحدود التي تم إجراؤها) ، حيث تكون حدود الانبعاثات التي تم إجراؤها مكافئة لتلك الواردة في EN 55032. أيضًا في الجزء 15 من لجنة الاتصالات الفيدرالية ، يتم تقسيم الأجهزة إلى فئتين:

  • الصف ب: الأجهزة الرقمية التي يتم تسويقها للاستخدام في بيئة سكنية بغض النظر عن استخدامها في البيئات التجارية والتجارية والصناعية.
  • الفئة- A: الأجهزة الرقمية التي يتم تسويقها للاستخدام في بيئة تجارية أو صناعية أو تجارية ؛ باستثناء الأجهزة التي يتم تسويقها للاستخدام من قبل عامة الناس أو المخصصة للاستخدام في المنزل.